Luyện đề THPT Quốc gia môn Vật lý năm 2015 - Đề 2

ĐỀ TẶNG KÈM SỐ 2<br /> <br /> MÔN VẬT LÝ<br /> Thời gian làm bài: 90 phút (Vật Lý )<br /> <br /> Câu 1: Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật M có khối lượng 400g và lò xo có hệ số cứng 40N/m đang dao<br /> động điều hòa xung quanh vị trí cân bằng với biên độ 5cm. Khi M qua vị trí cân bằng người ta thả nhẹ vật m có<br /> khối lượng 100g lên M (m dính chặt ngay vào M), sau đó hệ m và M dao động với biên độ<br /> A. 2 5cm<br /> <br /> C. 3 2cm<br /> <br /> B. 4,25cm<br /> <br /> D. 2 2cm<br /> <br /> Đáp án A<br /> + Vận tốc của M khi qua VTCB: v = ωA =<br /> <br /> k<br /> A = 10.5 = 50cm/s<br /> m<br /> <br /> +Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:<br /> v.M=(m+M).v’<br /> = > v’ =<br /> <br /> Mv<br /> 0, 4.50<br /> = 40cm/s<br /> <br /> Mm<br /> 0,5<br /> <br /> +Vì sau khi thả vật hệ vẫn dao động điều hòa với :  <br /> <br /> k<br /> mM<br /> <br /> Có: v’=A’. <br /> = > A’ = v’<br /> <br /> Mm<br /> 0,5<br /> =40<br /> = 2 5cm<br /> k<br /> 40<br /> <br /> Câu 2: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 10N/m, khối lượng vật nặng m = 100g, dao động trên mặt phẳng<br /> ngang, được thả nhẹ từ vị trí lò xo giãn 6cm so với vị trí cân bằng. Hệ số ma sát trượt giữa con lắc và mặt bàn<br /> bằng μ = 0,2. Thời gian chuyển động thẳng của vật m từ lúc ban đầu đến vị trí lò xo không biến dạng là:<br /> A.  / 25 5 (s)..<br /> <br /> B.  / 20 (s).<br /> <br /> C.  /15 (s).<br /> <br /> D.  / 30 (s).<br /> <br /> Đáp án C<br /> +Chu kì dao động của vật : T = 2<br /> <br /> m<br /> = 0,2 (s)<br /> k<br /> <br /> +Vì con lắc lx dao động nằm ngang có ma sát nên VTCB mới là vị trí lực đàn hồi cân bằng vs lực ma sát:<br /> <br /> Fdh   Fms<br /> Megabook Chuyên Gia Sách Luyện Thi<br /> <br /> Trang 1<br /> <br /> Tại đó vật cách vị trí lò xo không biến dạng 1 đoạn lo<br /> k lo = μmg => lo = μmg/k = 2 (cm)<br /> +Biên độ dao động của vật trong nửa chu kì đầu: A=6-2=4(cm)<br /> +Vật đi từ vị trí ban đầu (coi là biên dương A) đến vị trí lò xo không biến dạng x=-A/2, thời gian đi :<br /> t = T/4 + T/12 =T/3=<br /> <br /> <br /> (s)<br /> 15<br /> <br /> Câu 3: Con lắc lò xo nằm ngang, vật nặng có m = 0,3 kg, dao động điều hòa theo hàm cosin. Gốc thế năng chọn<br /> ở vị trí cân bằng, cơ năng của dao động là 24 mJ, tại thời điểm t vận tốc và gia tốc của vật lần lượt là 20 3<br /> cm/s và - 400 cm/s2. Biên độ dao động của vật là<br /> A.1cm<br /> <br /> B.2cm<br /> <br /> C.3cm<br /> <br /> D 4cm<br /> <br /> Đáp án B<br /> +Năng lượng dao động của con lắc:<br /> 1 2 1<br /> kA  m 2 A2<br /> 2<br /> 2<br /> 2<br /> W<br /> o<br />   2 A2 <br /> (1)<br /> m<br /> Wo <br /> <br /> + Giả sử tại thời điểm t vật có li độ x: v = 20 3 cm/s = 0,2 3 m/s , a = - 4m/s2<br /> +Hệ thức độc lập thời gian giữa vận tốc và gia tốc:<br /> 2<br /> <br /> 2<br /> <br />  a   v <br /> <br />  <br />  1<br /> a<br /> v<br />  max   max <br /> 2<br /> <br /> 2<br /> <br />  a   v <br />   2   <br />  1<br />  A A<br />   2 A <br /> <br /> a2<br />  v <br /> 1 <br /> <br /> A<br /> <br /> 2<br /> <br /> <br /> <br /> a2<br /> (2)<br /> v2m<br /> 1<br /> 2Wo<br /> <br /> +Lấy(1) chia (2)<br /> <br /> v2m<br /> 1<br /> 2Wo<br /> 2Wo<br /> .<br />  2(cm)<br /> => A<br /> m<br /> a2<br /> Megabook Chuyên Gia Sách Luyện Thi<br /> <br /> Trang 2<br /> <br /> Câu 4: Một lò xo có độ cứng k = 16N/m có một đầu được giữ cố định còn đầu kia gắn vào quả cầu khối lượng<br /> M =240 g đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang. Một viên bi khối lượng m = 10 g bay với vận tốc vo =<br /> 10m/s theo phương ngang đến gắn vào quả cầu và sau đó quả cầu cùng viên bi dao động điều hòa trên mặt<br /> phẳng nằm ngang. Bỏ qua ma sát và sức cản không khí. Biên độ dao động của hệ là<br /> A. 5cm<br /> <br /> B. 10cm<br /> <br /> C. 12,5cm<br /> <br /> D.2,5cm<br /> <br /> Đáp án A<br /> + Va cham mềm nên động lượng của hệ 2 vật ( M và m) bảo toàn: mv0 = (m+M) V<br /> +Vận tốc hệ sau va chạm : v <br /> <br /> mvo<br /> 0, 01.10<br /> <br />  0, 4m / s  40(cm / s)<br /> m  M 0, 01  0, 24<br /> <br /> + Hệ 2 vật dao động với tần số góc mới  =<br /> <br /> k<br /> 16<br /> <br />  8rad / s<br /> (m  M )<br /> (0, 01  0, 24)<br /> <br /> + Vì hệ nằm ngang nên biên độ dao động được tính theo công thức: A2  x 2 <br /> <br /> v2<br /> <br /> 2<br /> <br />  02 <br /> <br /> v2<br /> <br /> 2<br /> <br /> <br /> <br /> 402<br />  25<br /> 64<br /> <br /> = > Vậy biên độ dao động: A = 5cm .<br /> <br /> Câu 5: Một vật dao động điều hòa với tốc độ ban đầu là 1m/s và gia tốc là 5 3 m/s2 . Khi đi qua vị trí cân<br /> bằng thì vật có vận tốc là 2m/s. Phương trình dao động của vật là<br /> A. x  10cos(20t   / 3) cm.<br /> C. x  10cos(10t   / 6) cm.<br /> <br /> B. x  20cos(10t   / 6) cm.<br /> D. x  20cos(20t   / 3) cm.<br /> <br /> Đáp án ?<br /> Cách làm tương tự câu 3<br /> Thử đáp án thì C và D sai vì độ lớn vận tốc ở VTCB vì v=wA # 2(m/s)<br /> Thử đáp án thì đáp án B và A vì gia tốc ban đầu lần lượt bằng 10 3 (m/s^2) và 20(m/s^2) # 5 3 m/s2<br /> <br /> Câu 6: Một con lắc đơn mang điện tích dương khi không có điện trường nó dao động điều hòa với chu kỳ T.<br /> Khi có điện trường hướng thẳng đứng xuống thì chu kì dao động điều hòa của con lắc là T1. Khi có điện trường<br /> Megabook Chuyên Gia Sách Luyện Thi<br /> <br /> Trang 3<br /> <br /> hướng thẳng đứng lên thì chu kì dao động điều hòa của con lắc là T2. Chu kỳ T dao động điều hòa của con lắc<br /> khi không có điện trường liên hệ với T1. và T2 là<br /> A. T <br /> <br /> T1 T2<br /> T12  T22<br /> <br /> B. T <br /> <br /> 2.T1 T2<br /> T12  T22<br /> <br /> C. T <br /> <br /> T1 T2<br /> 2 T12  T22<br /> <br /> . D. T <br /> <br /> T1 T2 2<br /> T12  T22<br /> <br /> Đáp án D<br /> +Khi con lắc dao động trong điện trường:<br /> <br /> gbk  g  a (trong đó a là gia tốc lực điện trường tác dụng lên con lắc)<br /> + Khi có điện trường hướng thẳng đứng xuống:<br /> <br /> gbk  g  a<br /> Chu kì dao động con lắc: T1  2<br /> <br /> l<br /> 1<br /> 1 ga<br /> => 2  2<br /> (1)<br /> ga<br /> T1<br /> 4<br /> l<br /> <br /> + Khi có điện trường hướng thẳng đứng lên<br /> <br /> gbk  g  a<br /> Chu kì dao động con lắc: T2  2<br /> <br /> l<br /> 1<br /> 1 g a<br /> => 2  2<br /> (2)<br /> g a<br /> T2 4<br /> l<br /> <br /> +Từ (1) và (2):<br /> =><br /> <br /> 1<br /> 1<br /> 1 g<br /> 1<br />  2  2. 2  2 2<br /> 2<br /> T1 T2<br /> 4 l<br /> T<br /> <br /> => T <br /> <br /> T1 T2 2<br /> T12  T22<br /> <br /> Câu 7: Một vật thực hiện đồng thời 3 dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có phương trình x1 , x2 , x3<br /> .Biết x12  6cos( t   / 6); x23  6cos( t  2 / 3); x13  6 2 cos( t   / 4) Khi li độ của x1 đạt giá trị cực đại thị<br /> li độ của x3 bằng bao nhiêu<br /> A.3 cm<br /> <br /> B.0 cm<br /> <br /> C. 3 6 cm<br /> <br /> D.3 2 cm<br /> <br /> Đáp án B<br /> +Tổng hơp dao động bằng máy tính ta có:<br /> Megabook Chuyên Gia Sách Luyện Thi<br /> <br /> Trang 4<br /> <br /> x12  x13  x23<br />  3 6 /12<br /> 2<br /> x x x<br /> x3  13 23 12  3 27 /12<br /> 2<br /> x1 <br /> <br /> +Pha ban đầu của x3 là 7 /12 sớm pha hơn  / 2 pha của x1 là  /12<br /> Nên khi x1 cực đại pha =0 thì pha của x3 =  / 2<br /> = > li độ của x3 =0<br /> <br /> Câu 8: Cho hai dao động điều hoà cùng phương : x1 = 2 cos (4t + 1 )cm và x2 = 2 cos( 4t +  2 )cm. Với 0<br /> <br />   2  1   . Biết phương trình dao động tổng hợp x = 2 cos ( 4t +  / 6 )cm. Pha ban đầu 1 là :<br /> A.  / 2<br /> <br /> B. -  / 3<br /> <br /> C.  / 6<br /> <br /> D. -  / 6<br /> <br /> Đáp án D<br /> <br /> A<br /> <br /> Cach 1: +Có: x = x1 + x2= 2 cos (4t + 1 )+2 cos( 4t +  2 )<br /> = 2.2cos<br /> <br /> <br />   <br /> <br /> <br /> cos  4t  1 2  = 2 cos ( 4t + )cm<br /> 6<br /> 2<br /> 2 <br /> <br /> <br /> =2.2cos<br /> <br /> 1  2<br /> 2<br /> <br />   2 <br /> <br /> <br /> .cos  4t  1<br />  =2 cos ( 4t + )cm<br /> 6<br /> 2 <br /> <br /> <br /> Vì 0   2  1   . Nên 2  1 .<br /> = > có hệ phương trình:<br /> 1  2 <br />  2  6<br />   /2<br />   2<br /> <br /> 1   / 6<br /> 2  1  <br />  2<br /> 3<br /> <br /> = > Đáp án D<br /> Cách 2: Giản đồ vecto<br /> Có A=A1=A2 nên tổng hợp vecto rời hình thì x, x1, x3 tạo thành 1 tam giác đều<br /> Vì pha của x2 nhanh pha hơn x1 nên pha x1 chậm pha hơn so với x 1 góc  / 3<br /> <br /> Megabook Chuyên Gia Sách Luyện Thi<br /> <br /> Trang 5<br /> <br />