[Năm 2022] Đề thi thử môn Vật lí THPT Quốc gia có lời giải - Đề số 15

Phương pháp:

Vận dụng biểu thức tính biên độ dao động tổng hợp:

A2=A12+A22+2A1A2cosΔφ 

Cách giải:

Ta có, 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số và cùng pha 

⇒Biên độ dao động tổng hợp: A=A1+A2 

Chọn B.

Phương pháp:

Sử dụng lí thuyết về sóng cơ học

Cách giải:

Sóng ngang là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. 

Chọn C.

Phương pháp:

Sử dụng lí thuyết về dao động tắt dần. 

Cách giải:

Dao động tắt dần là dao động có biên độ và năng lượng giảm dần theo thời gian.

Chọn C.

Phương pháp:

Hiện tượng cộng hưởng điện: ZL=ZC 

Cách giải:

Hiện tượng cộng hưởng điện xảy ra khi: ZL=ZC⇔ωL=1ωC⇔ω2LC−1=0 

Chọn D.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính tần số góc của mạch dao động LC

Cách giải: 

Tần số góc dao động riêng của mạch là: ω=1LC 

Chọn C.

Phương pháp:

Vận dụng lí thuyết về sóng dừng

Cách giải: 

Khoảng cách từ một bụng đến nút gần nó nhất là λ4 

Chọn C.

Phương pháp:

Vận dụng lí thuyết về các mạch điện xoay chiều

Cách giải:

Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần khi đó u và i cùng pha với nhau.

Chọn A.

Phương pháp:

Vận dụng lí thuyết về truyền tải điện năng

Cách giải:

Tần số dòng điện trong cuộn thứ cấp bằng tần số trong cuộn thứ cấp.

Chọn B.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính độ lệch pha của 2 điểm trên phương truyền sóng

Cách giải: 

Độ lệch pha của 2 điểm trên phương truyền sóng: Δφ=2πdλ

Chọn A.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức lực kéo về

Cách giải:

Lực kéo về: Fkv=kx 

Chọn B.

Phương pháp:

Vận dụng lí thuyết về dao động điều hòa.

Cách giải:

A – sai vì ở VTCB động năng bằng cơ năng, thế năng bằng 0.

B – sai

C – sai vì động năng của vật cực đại khi gia tốc có độ lớn cực tiểu.

D – đúng.

Chọn D.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính tổng trở: Z=R2+ZL−ZC2  

Cách giải: 

Tổng trở của mạch: Z=R2+ZL−ZC2=R2+ωL−1ωC2

Chọn D.

Phương pháp: 

Vận dụng lí thuyết về pha trong mạch điện xoay chiều.

Cách giải:

Cường độ dòng điện trong mạch biến thiên điều hòa trễ pha hơn điện áp hai đầu đoạn mạch khi cảm kháng lớn hơn dung kháng ZL>ZC⇔ωL>1ωC 

Chọn B.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính vận tốc dao động điều hòa: v=x'=−Aωsin(ωt+φ) 

Cách giải:

Li độ: x=Acos(ωt+φ)  

Vận tốc dao động điều hòa: v=x'=−Aωsin(ωt+φ)

Chọn B.

Phương pháp:

Vận dụng lí thuyết về sóng âm.

Cách giải:

A, B, C – đúng

D – sai vì đơn vị của mức cường độ âm là B hay dB.

Chọn D.

Phương pháp:

Sử dụng điều kiện cực tiểu giao thoa của 2 nguồn cùng pha: d2−d1=(2k+1)λ2 

Cách giải:

2 nguồn dao động cùng pha ⇒ Cực tiểu giao thoa nằm tại những điểm có hiệu đường đi của 2 sóng từ 2 nguồn tới đó d2−d1=(2k+1)λ2

Chọn A.

Phương pháp: 

Vận dụng biểu thức tính lực tương tác điện: F=kq1q2εr2 

Cách giải: 

Lực tương tác điện giữa 2 điện tích điểm trong chân không ε=1:F=kq1q2r2 

Chọn C.

Phương pháp:Vận dụng tính chất ảnh của vật qua thấu kính hội tụ

Cách giải:

Ảnh của vật qua thấu kính hội tụ có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng vật.

Chọn D.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính chu kì dao động của mạch LC: T=2πLC 

Cách giải:

Chu kì dao động riêng của mạch: T=2πLC=2π4.10−6.10.10−12=4.10−8s 

Chọn B.

Phương pháp:

+ Sử dụng biểu thức chiều dài quỹ đạo: L = 2A

+ Sử dụng biểu thức tính tần số góc: ω=2πT 

+ Xác định pha ban đầu của dao động: t=0:x0=Acosφv=−Aωsinφ 

Cách giải:

+ Biên độ dao động của vật: A=L2=102=5cm 

+ Tần số góc ω=2πT=2π2=π(rad/s) 

+ Tại t=0:x0=0v<0⇒φ=π2  

⇒ Phương trình dao động của vật: x=5cosπt+π2cm 

Chọn D.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính công suất: P=UIcosφ  

Cách giải: 

Công suất tiêu thụ của đoạn mạch: P=UIcosφ=1002⋅22cosπ6−π3=503W

Chọn B.

Phương pháp:

Tốc độ của vật dao động điều hòa khi ở VTCB: vmax=Aω 

Cách giải: 

Tốc độ của vật dao động điều hòa khi ở VTCB: vmax=Aω=A2πT=2.2π0,5π=8cm/s 

Chọn B.

Phương pháp: 

Sử dụng biểu thức U1U2=N1N2 

Cách giải: 

Ta có: U1U2=N1N2⇔U02U2=10N2N2⇒U2=U0102 

Chọn A. 

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính tần số f=np 

Cách giải:

Tần số: f=np=90060⋅4=60Hz 

Chọn A.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính bước sóng: λ=cf 

Cách giải: 

Bước sóng của sóng điện từ: λ=cf=3.1082.107=15m 

Chọn A.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài vô hạn gây ra: B=2.10−7Ir

Cách giải: 

Cảm ứng từ tại M cách dòng điện 5cm là: B=2.10−7Ir=2.10−70,50,05=2.10−6T 

Chọn A.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức sóng dừng trên dây 2 đầu cố định: l=kλ2 (k = số bụng sóng = số nút sóng – 1)

Cách giải:

Ta có, trên dây có số nút sóng là 2 + 8 = 10 nút sóng 

⇒ Số bụng sóng k = 10 –1 = 9. 

l=kλ2=kv2f⇒v=l.2fk=90.2.2009=4000cm/s=40m/s 

Chọn B.

Phương pháp: 

Vận dụng biểu thức tính chu kì dao động con lắc đơn: T=2πlg 

Cách giải: 

+ Ban đầu T=2πlg=2s 

+ Khi tăng chiều dài: T'=2πl+0,21g=2,2s 

⇒T'T=2,22=l+0,21l⇒l=1m 

Chọn C.

Phương pháp:

Sử dụng biểu thức tính công suất hao phí: ΔP=P2(Ucosφ)2R 

Cách giải:

Ta có: ΔP=P−P' 

+ ΔP1=8%P'=227P=P2k12U2cos2φR  (1) 

+ ΔP2=3%P''=3103P=P2k22U2cos2φR  (2)

⇒(1)(2) ta được 20681=k22k12⇒k2=20681k1=19,136 

Chọn C.

Phương pháp:

+ Đọc đồ thị dao động

+ Sử dụng vòng tròn lượng giác

+ Sử dụng công thức góc quét: Δφ=ωΔt 

+ Sử dụng biểu thức tính gia tốc: a=−ω2x 

Cách giải:

Từ đồ thị dao động, ta có:

+ Chu kì dao động: T = 1,6s 

Ta có: φ1=ω.Δt1=2πT⋅Δt1=2π1,6⋅0,1=π8rad 

Lại có: x1=Acosφ1⇒A=x1cosπ8 

φ2=ω.Δt2=2π1,6⋅0,2=π4(rad) 

x2=Acosφ2=x1cosπ8⋅cosπ4=3cosπ8⋅cosπ4=2,296cm 

Gia tốc tại thời điểm t=1,3s:a2=−ω2x2=−2π1,62(−2,296)=35,408cm/s2 

Chọn C.

Phương pháp:

+ Sử dụng vòng tròn lượng giác 

+ Vận dụng biểu thức: v=λT 

Cách giải:

Khoảng thời gian ngắn nhất dây chuyển từ dạng đường nét đứt được thể hiện như hình vẽ: 

⇒Δφ=ωΔt=2πT⋅13=2π3T    (1)

Lại có: Δφ=π2+arsin−47=0,6936πrad (2)

Từ (1) và (2) ta suy ra T = 0,9611s

Khoảng cách mỗi bó sóng là:   3λ4=30cm⇒λ=40cm

Tốc độ truyền sóng: v=λT=400,9611=41,62cm/s 

Chọn C.

Phương pháp: 

Vận dụng pha trong mạch chỉ chứa cuộn cảm thuần: uL⊥iiI02+uU02=1 

Cách giải:

Ta có: Mạch chỉ có cuộn cảm thuần: uL⊥i 

i2I02+u2U02=1⇔i222+5021002=1⇒i=3 

Tại thời điểm điện áp 50V và đang tăng ⇒ cường độ dòng điện khi đó i=−3A 

Chọn B.

Phương pháp:

+ Sử dụng biểu thức tính biên độ dao động tổng hợp: AA2=A12+A22+2A1A2cosΔφ 

+ Sử dụng biểu thức tính năng lượng dao động: W=12kA2 

Cách giải: 

+ Khi 2 dao động cùng pha: A=A1+A2W=12kA1+A22=25J   (1)

+ Khi 2 dao động ngược pha: A'=A1−A2W'=12kA1−A22=9J   (2)

Từ (1) và (2) ta được: WW'=259=A1+A22A1−A22⇒A1+A2=53A1−A2⇒A1=4A2A1=A24 

+ Khi năng lượng dao động tổng hợp là W''=15J=12kA''2 

W''W=1525⇔An2A2=1525 

⇔A12+A22+2A1A2cosΔφ=1525A1+A22 ⇒cosΔφ=1525A1+A22−A12+A222A1A2 

Với A1=4A2⇒cosΔφ=−14 

Với A1=A24⇒cosΔφ=−14⇒Δφ=75,520=1,823rad 

Chọn A.

Phương pháp:

+ Sử dụng biểu thức tính điện trở tương đương mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp: R=R1+R2+… 

+ Sử dụng biểu thức định luật ôm cho toàn mạch: I=ERN+r 

+ Sử dụng biểu thức: U=IR 

Cách giải:

+ Điện trở tương đương mạch ngoài: RN=R1+R2=3+6=9Ω 

+ Cường độ dòng điện trong mạch: I=ERN+r=129+1=1,2A 

+ U1=I.R1=1,2.3=3,6V

Số chỉ của vôn kế chính là hiệu điện thế hai đầu điện trở R₁ và bằng 3,6V.

Chọn A.

Phương pháp: 

+ Sử dụng điều kiện dao động cùng pha và cực đại: d1=k1λd2=k2λ 

+ Vận dụng các hệ thức lượng trong tam giác. 

Cách giải: 

Xét điểm M thuộc góc phần tư thứ nhất 

Để M đạt cực đại và cùng pha với nguồn thì: MS1=aλMS2=bλ 

Lại có: MS2+MS2>S1S2⇔aλ+bλ>4,8λ⇒a+b>4,8    (a > b)  (1)

OM2≤(2,4λ)2⇔MS12+MS222−S1S224≤(2,4λ)2 

⇔a2λ2+b2λ22−4,82λ24(2,4λ)2⇒a2+b2≤23,04 

Kết hợp với (1) ta suy ra 2b2≤a2+b2≤23,04⇒b≤3,39 

Giá trị của b	3	2	1
Các nghiệm a	3	3	4
		4

⇒ Nửa trên đường tròn có 7 giá trị

⇒Cả vòng tròn có 14 giá trị (điểm thỏa mãn) yêu cầu đề bài

Chọn D.

Phương pháp:

+ Vẽ giản đồ véc tơ 

+ Sử dụng định lí hàm số sin trong tam giác: asinA=bsinB=csinC 

+ Sử dụng công thức lượng giác

+ Sử dụng BĐT Bunhia

Cách giải: 

Từ giản đồ, ta có: 

Usinπ2−φAN=UANsinπ2−φ=UNBsinφAN+φ=3UNB3sinφAN+φ 

⇔UcosφAN=UAN+3UNBcosφ+3sinφAN+φ ⇒UAN+3UNB=UcosφANcosφ+3sinφAN+φ 

UAN+3UNBmax khi cosφ+3sinφAN+φcosφANmax 

Ta có: cosφ+3sinφAN+φcosφAN=cosφ+3sinφcosφAN+3cosφsinφANcosφAN

                                                =cosφ1+3sinφAN+3sinφ.cosφANcosφAN    (∗) 

Áp dụng bất đẳng thức Bunhia ta có: 

(∗)≤cos2φ+sin2φ1+3sinφAN2+3cosφAN2cosφAN 

Dấu = xảy ra khi: 1+3sinφANcosφ=3cosφANsinφ 

Lại có: cosφ=sinφ=12 (đề bài cho) 

⇒1+3sinφAN12=3cosφAN12 

cosφAN−sinφAN=13⇒φAN=0,547rad⇒cosφAN=0,8538

 

Chọn A.

Phương pháp: 

Viết phương trình sóng cơ trong trường giao thoa: u=2acosπd2−d1λcosωt−πd2+d1λ 

Cách giải:

2 nguồn cùng pha, giải sử phương trình sóng tại 2 nguồn: u1=u2=acos(ωt) 

Phương trình sống tại M: uM=2acosπ2.112cosωt−πABλ 

Phương trình sống tại N:  uN=2acosπ2.212cosωt−πABλ 

⇒uMuN=cosπ6cosπ3=3⇒uN=uM3=−63=−23mm 

Chọn B.

Phương pháp: 

+ Sử dụng biểu thức tính tần số góc: ω=km 

+ Sử dụng biểu thức tính lực đàn hồi: Fdh=kx 

+ Sử dụng biểu thức tính hợp lực 

+ Vận dụng công thức lượng giác.

Cách giải:

+ Con lắc N (1) dao động với tần số góc: ω=k4m 

+ Con lắc M (2) dao động với tần số góc: ω'=km=2ω 

Biên độ dao động của 2 con lắc là A = 5cm, pha ban đầu φ=0rad  

Ta có 2 con lắc dao động trên 2 đường thẳng vuông góc với nhau ⇒Fdh1→⊥Fdh2→ 

Hợp lực tác dụng lên điểm I: F→=Fdh1→+Fdh2→ 

Mà: Fdh1→⊥Fdh2→Fdh1=kx1=k.Acos(ωt)Fdh2=kx2=k.Acos(2ωt) 

⇒F2=Fdl12+Fdh22=[kAcos(ωt)]2+[kAcos(2ωt)]2 =k2A2cos2ωt+cos22ωt 

Lại có: cos2ωt+cos22ωt=cos2ωt+2cos2ωt−12 =4cos4ωt−3cos2ωt+1=P 

Fmin khi Pmin 

Đặt cos2ωt=x⇒P=4x2−3x+1 

Pmin khi x=−b2a=38 

Thay lên trên, ta được Fmin=72N 

Chọn C.

Phương pháp: 

+ Sử dụng biểu thức tính: tan(a−b)=tana−tanb1−tana.tanb 

+ Sử dụng BĐT côsi: a+b≥2ab 

Cách giải:

Ta có: φ=φd−φAB 

tanφ=tanφd−φAB=tanφd−tanφAB1−tanφd.tanφAB 

Lại có: tanφd=ZLrtanφAB=ZLR+r⇒tanφ =ZLr−ZLR+r1+ZL2r(R+r)=ZLRr(R+r)+ZL2 ⇒tanφ=Rr(R+r)ZL+ZL 

Ta có: r(R+r)ZL+ZL≥2r(R+r)⇒tanφ≤R2r(R+r) 

⇒tanφmax khi r(R+r)ZL=ZL (*) và tanφmax=0,65⇒R250(50+R)=0,65⇒R=119,77Ω 

Thay vào (*) ta suy ra: ZL=92,13Ω=ωL0⇒L0=0,29H 

Chọn D.

Phương pháp: 

+ Vận dụng biểu thức tính chu kì dao động của con lắc lò xo: T=2πkm 

+ Sử dụng hệ thức độc lập: x2+v2ω2=A2 

Cách giải:

+ Ban đầu: T = 0,5s

+ Lúc sau khi giữ lò xo: T' = 0,25s 

T'=T2⇒k'=4k và l'=l4 

Ban đầu x2+v2(4π)2=52    (1)

Khi giữ lò xo: x24+v2(8π)2=2,352   (2)

Từ (1) và (2) ta suy ra v = 57,75cm/s

Chọn D.