Bộ 3 đề thi cuối kì 1 Vật lí 11 Cánh diều cấu trúc mới (có tự luận) có đáp án - Đề 2

Đáp án đúng là A

Từ phương trình $x = 3\sin \left( {\omega t - \frac{{5\pi }}{6}} \right)cm = 3\cos \left( {\omega t - \frac{{5\pi }}{6} - \frac{\pi }{2}} \right) = 3\cos \left( {\omega t - \frac{{4\pi }}{3}} \right)$

Đáp án đúng là B

Phương trình dao động của vật có dạng: x = Acos(ωt + φ) cm.

Trong đó:

- A = $\frac{L}{2} =$ 3 cm

- T = 2s ⇒ ω $= \frac{{2\pi }}{T} =$ π (rad/s)

- Tại t = 0s vật đang ở vị trí biên dương $\left\{ {\begin{array}{cccccccccccccccccccc}{Acos\varphi = A}\\{v = 0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\end{array}\; \Rightarrow \;\left\{ {\begin{array}{cccccccccccccccccccc}{cos\varphi = 1}\\{sin\varphi = 0}\end{array}\;\; \Rightarrow \varphi = 0\;rad} \right.} \right.$

Đáp án đúng là A.

Áp dụng công thức:

$\left\{ \begin{array}{l}\frac{{0,{{48}^2}}}{{{\omega ^4}}} + \frac{{0,{{16}^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2}\\\frac{{0,{{64}^2}}}{{{\omega ^4}}} + \frac{{0,{{12}^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}A = 0{,}05\left( m \right)\\\omega = 4\left( {rad/s} \right)\end{array} \right.$

Đáp án đúng là B.

* Một chất điểm chuyển động tròn đều trên đường tròn bán kính R với tốc độ góc $\omega$ thì hình chiếu của nó trên một trục nằm trong mặt phẳng quỹ đạo sẽ dao động điều hòa với biên độ đúng bằng R và tần số góc đúng bằng $\omega$

* Hình chiếu của chất điểm lên trục Ox nằm trong mặt phẳng quỹ đạo dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm và tần số góc $\omega$= 5 rad/s => tốc độ cực đại là ${v_{\max }} = \omega A$ = 50 cm/s.

Đáp án đúng là A.

Từ công thức: ${x^2} + \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2}$ suy ra:

$\left| v \right| = \omega \sqrt {{A^2} - {x^2}} = \frac{{2\pi }}{T}\sqrt {{A^2} - {x^2}}$$= \frac{{2\pi }}{2}\sqrt {{{10}^2} - {5^2}} \approx 27{,}21\left( {cm/s} \right)$

Đáp án đúng là B.

Chọn lại gốc thời gian t = t$_{1}$ = 1,2 s thì pha dao động có dạng: $\phi = \omega t + \frac{\pi }{3}$

Từ M$_{1}$ quay một vòng (ứng với thời gian T) thì vật qua vị trí cân bằng 2 lần, rồi quay tiếp một góc $\frac{{2\pi }}{3}$ (ứng với thời gian $\frac{T}{3}$) vật đến biên âm và tổng cộng đã qua vị trí cân bằng 3 lần.

Ta có: $T + \frac{T}{3} = 9{,}2 - 1{,}2 \Rightarrow T = 6\left( s \right)$$\Rightarrow \omega = \frac{{2\pi }}{T} = \frac{\pi }{3}\left( {rad/s} \right)$

Để tìm trạng thái ban đầu ta cho t = − 1,2 s thì

$\Phi = - \frac{{1{,}2\pi }}{3} + \frac{\pi }{3} = - \frac{\pi }{{15}} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = A\cos \phi = 0{,}98A\\v = - A\omega \sin \phi > 0\end{array} \right.$

Đáp án đúng là A

Gọi f là tần số dao động của con lắc thì động năng của con lắc biến thiên theo thời gian với tần số 2f

Tần số dao động: $f = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}} = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{{36}}{{0{,}1}}} = 3Hz$

Vậy động năng của con lắc biến thiên theo thời gian với tần số f’ = 2.3 = 6Hz

Đáp án đúng là C.

Sóng ngang truyền được trong chất rắn và bề mặt chất lỏng.

Đáp án đúng là C.

Sóng dọc truyền được cả trong chất khí, chất lỏng và chất rắn.

Sóng cơ không truyền được trong chân không.

Đáp án đúng là C.

Vì hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây) nên hai đầu dây là hai nút kế tiếp.

Chiều dài dây thỏa mãn: $\ell = \frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda = 2.\ell = 2.0{,}6 = 1{,}2(m)$

Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.

Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.

a) Sai, vì trong dao động điều hòa thế năng và động năng biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

b) Sai, vì trong dao động điều hòa cơ năng của vật được bảo toàn.

c) Sai, vì tại vị trí biên v = 0 nên động năng bằng 0.

d) Đúng vì ${W_t} = \frac{1}{2}k{x^2}$ nên khi vật ở biên thì li độ x đạt cực đại.

Đáp án: a) Sai; b) Sai; c) Sai; d) Đúng.

Từ các công thức: ${a_{\max }} = {\omega ^2}A$ và ${v_{\max }} = \omega A$ suy ra $\omega = \frac{{{a_{\max }}}}{{{v_{\max }}}} = 10\pi \left( {rad/s} \right)$

Ta có: ${v_1} = 1{,}5 = \frac{{{v_{\max }}}}{2} \Rightarrow x = \pm \frac{{A\sqrt 3 }}{2}$

Mà thế năng đang giảm nên chọn ${x_1} = - \frac{{A\sqrt 3 }}{2}$

Khi ${a_2} = - 15\pi = - \frac{{{a_{\max }}}}{2} \Rightarrow {x_2} = \frac{A}{2}$ (vì sau thời gian ngắn nhất nên chọn ${x_2} = \frac{A}{2}$)

$\Rightarrow {t_{ - \frac{{A\sqrt 3 }}{2} \to \frac{A}{2}}} = \frac{T}{6} + \frac{T}{{12}} = \frac{1}{4}.\frac{{2\pi }}{\omega } = 0{,}05\left( s \right)$

Hai điểm trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng d thì dao động lệch pha nhau:

$\Delta \varphi = \frac{{2\pi d}}{\lambda } = \frac{{2\pi df}}{v} = \frac{{\omega d}}{v}$ hay $\frac{\pi }{3} = \frac{{4\pi .0{,}5}}{v} \Rightarrow v = 6\left( {m/s} \right)$

Ta có: $T = \frac{1}{f} = 0{,}1\left( s \right) \Rightarrow \frac{T}{2} = 0{,}05\left( s \right)$

Quãng đường truyền sóng: $\Delta S = v.\Delta t \Rightarrow \Delta t = \frac{{\Delta S}}{v} = \frac{{0{,}25}}{1} = 0{,}25\left( s \right) = 5.\frac{T}{2}$

Quãng đường dao động: $S = 5.2A = 5.2.4 = 40\left( {cm} \right)$

Sợi dây có hai đầu cố định có 4 bụng $\Rightarrow$ Có 3 bó sóng (k = 3).

Ta có: $\ell = k\frac{\lambda }{2} = 3.\frac{v}{{2f}} \Rightarrow v = 2000cm/s = 20\,m/s.$

Ta có: ${\left( {\frac{a}{{{a_{\max }}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{v}{{{v_{\max }}}}} \right)^2} = 1 \Rightarrow {\left( {\frac{{40\sqrt 3 }}{{{a_{\max }}}}} \right)^2} + {\left( {\frac{{10}}{{20}}} \right)^2} = 1$$\Rightarrow {a_{\max }} = 80\,cm/{s^2}$

$$\Rightarrow A = \frac{{{{\left( {{v_{\max }}} \right)}^2}}}{{{a_{\max }}}} = \frac{{{{20}^2}}}{{80}} = 5\,cm$$

Kể cả hai đầu dây thì trên dây có 4 nút $\Rightarrow$có 3 bó sóng (k = 3)

Ta có: $\ell = k\frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda = \frac{{2\ell }}{k} = \frac{{2.1{,}2}}{3} = 0{,}8\,(m)$

Tần số dao động trên dây là: $f = \frac{v}{\lambda } = \frac{{80}}{{0{,}8}} = 100(Hz)$