Bài tập phân tích dữ kiện, số liệu
Kỳ thi ĐGNL ĐHQG Hồ Chí Minh
Tai con người có thể nghe được những âm có mức cường độ âm ở trong khoảng:
Tai người có thể nghe được âm có cường độ nhỏ nhất bằng \({10^{ - 12}}{\rm{W}}/{m^2}\)ứng với mức cường độ âm 0dB và âm có cường độ âm lớn nhất bằng \(10W/{m^2}\) ứng với mức cường độ âm là 130dB
Coi bán kính Trái Đất là 6400 km. Đưa đồng hồ trên lên độ cao 7,5 km. Hỏi mỗi ngày đêm, đồng hồ chạy nhanh hay chậm bao nhiêu giây?
Khi đưa đồng hồ lên độ cao h, ta có:
\(\frac{T'}{T}=1+\frac{h}{R}>1\Rightarrow T'>T\) → đồng hồ chạy chậm lại
Thời gian đồng hồ chạy chậm một ngày đêm là:
\(t=86400.\frac{h}{R}=86400.\frac{7,5}{6400}=101,25\,\,\left( s \right)\)
Khảo sát thực nghiệm 1 con lắc có chiều dài dây treo l tại nơi có gia tốc trọng trường \(g = 9,81m/{s^2}\), dao động dưới tác dụng của một ngoại lực \(F = {F_c}co{\rm{s}}\pi {\rm{ft}}\)với \({F_0}\) không đổi và f thay đổi được. Kết quả khảo sát ta được đường biểu diễn biên độ A của con lắc theo tần số f có đồ thì có đồ thị như sau:
Giá trị của l xấp xỉ bằng:
Tần số cộng hưởng: \({f_0} = 1,275H{\rm{z}}\)
Tần số dao động riêng của con lắc đơn là:
\(f = \dfrac{1}{{2\pi }}\sqrt {\dfrac{g}{l}} = {f_0}\)
\( \Rightarrow l = \dfrac{g}{{4{\pi ^2}f_0^2}} = \dfrac{{9,81}}{{4{\pi ^2}1,{{275}^2}}} = 0,153m = 15,3m\)
Chiều dài của con lắc đồng hồ là
Chu kì của con lắc là:
\(T=2\pi \sqrt{\frac{\text{l}}{g}}\Rightarrow 2=2\pi \sqrt{\frac{\text{l}}{10}}\Rightarrow \text{l}\approx 1\,\,\left( m \right)\)
Một con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng trong môi trường có lực cản. Tác dụng vào con lắc một lực cưỡng bức tuần hoàn \(F = {F_c}co{\rm{s}}\omega {\rm{t}}\), tần số góc \(\omega \) thay đổi được. Khi thau đổi tần số góc đến giá trị \({\omega _1}\)và \(3{\omega _1}\) thì biên độ dao động của con lắc đều bằng \({A_1}\). Khi tần số góc bằng \(2{\omega _1}\) thì biên độ dao động của con lắc bằng \({A_2}\). So sánh \({A_1},{A_2}\) ta có:
Ta có đồ thị sự phụ thuộc của A vào tần số ngoại lực cưỡng bức:
Từ đồ thị ta thấy \({A_1} < {A_2}\)
Một vật dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực \(F = {F_c}co{\rm{s}}\pi {\rm{ft}}\) (với \({F_0}\)và f không đổi, t tính bằng s). Tần số dao động cưỡng bức của vật là:
Tần số dao động cưỡng bức của vật bằng với tần số của ngoại lực cưỡng bức:
\({\omega _{cb}} = \pi f = 2\pi {f_{cb}} \Rightarrow {f_{cb}} = \dfrac{{\pi f}}{{2\pi }} = \dfrac{f}{2}\)
Học sinh đã thử lại thí nghiệm, nhưng lần này bạn ấy đã di chuyển vật trên quãng đường 40m nhưng theo hình tròn nên cuối cùng lại trở về vị trí cũ. Học sinh nghĩ rằng khoảng cách sẽ là 0m vì bạn ấy không thay đổi vị trí, do đó không thể thắp sáng một bóng đèn vì không có nguồn điện nào được tạo ra.
Điều này có đúng không?
Thí nghiệm không đề cập đến quãng đường thực hiện vì điều đó không ảnh hưởng đến mức độ công việc đã diễn ra. Nếu điều đó đúng là không có công nào được thực hiện khi học sinh di chuyển trong một vòng tròn thì việc chạy trên đường chạy sẽ dễ hơn chạy trên đường thẳng, điều này không đúng. Câu trả lời đúng là câu trả lời duy nhất nói đúng rằng lý thuyết của học sinh là sai và đưa ra một câu trả lời hợp lý vì lực và khoảng cách là các yếu tố trong công thực hiện.
Nếu học sinh đang cố gắng thắp sáng một bóng đèn 2W, trường hợp nào sau đây sẽ xảy ra?
Ta có:
Công suất \(P = \frac{A}{t}\). Vì bóng đèn có công suất 2 W nên nó cần công suất bằng 2 để thắp sáng nó.
Ta thấy ở cả 3 trường hợp đều có công suất bằng 2.
Theo bảng thì 1J bằng bao nhiêu?
Ta có: A = F.s
Đơn vị của: công A là J, lực F là N, đường đi s là m
Suy ra: 1J = 1N.1m = N.m
Theo dữ liệu được cung cấp, chúng ta dự đoán điều gì xảy ra nếu một thí nghiệm so sánh chu kì của con lắc làm bằng vật nặng trên dây dài một mét và con lắc làm bằng quả bóng tennis trênn dây dài ba mét?
Hai hàng cuối cùng trong bảng cho thấy rằng sự thay đổi khối lượng con lắc không ảnh hưởng đến chu kì của con lắc. Do đó, chỉ có chiều dài của con lắc ảnh hưởng đến chu kì. Ta cũng có thể thấy rằng nếu tăng chiều dài của con lắc thì chu kì của nó cũng tăng => Chúng ta có thể dự đoán rằng chu kì của con lắc có dây treo dài hơn sẽ lớn hơn chu kì của con lắc có dây treo ngắn hơn.
Nếu học sinh làm một thí nghiệm với lực 6 N và cách nhau 1m thì học sinh đó sẽ thực hiện được một công bằng bao nhiêu?
Các giá trị trong bảng cho thấy rằng: Công A = F.s = 6.1 = 6 J
Theo số liệu, mối quan hệ biểu kiến giữa khối lượng m và chu kì T là gì?
Câu trả lời chính xác là chúng không liên quan. Đối với câu hỏi này, hàng quan trọng nhất trong bảng được trình bày là hàng cuối cùng vì nó chứng tỏ rằng việc thay đổi khối lượng của con lắc không ảnh hưởng đến chu kì của con lắc. Lưu ý rằng điều này được thực hiện trong khi giữ cho chiều dài của con lắc không đổi. Do đó, ta kết luận rằng không có mối tương quan giữa khối lượng m và chu kì T của con lắc.
Trong một trận động đất, một số đèn chùm trong biệt thự bắt đầu lắc lư. Một số đèn chùm khá nhỏ trong khi những chiếc khác, chẳng hạn như một chiếc được tìm thấy trong phòng ăn lại rất lớn. Tuy nhiên, tất cả các đèn chùm treo cùng một khoảng cách chính xác với trần nhà. Hai học sinh dự đoán điều gì sẽ xảy ra?
Điều quan trọng ở đây là nhận ra sự tương tự. Đèn chùm về cơ bản là những con lắc – khối lượng treo ở một điểm nhất định được phép lắc lư. Câu trả lời đúng là câu trả lời trong đó học sinh 1 dự đoán sự thay đổi trong thời gian lắc lư và học sinh 2 dự đoán không có sự thay đổi. Điều này đi đến bất đồng cơ bản của họ, đó là học sinh 1 tin rằng khối lượng của một con lắc ảnh hướng đến chu kì của con lắc.
Vẫn xét chất điểm dao động điều hòa ở câu 2. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, mốc thời gian khi vật qua li độ x = 2cm theo chiều dương. Phương trình dao động của vật là:
Chiều dài quỹ đạo l = 8cm \( \Rightarrow A = \frac{l}{2} = \frac{8}{2} = 4cm\)
Thời điểm ban đầu:
\(\left\{ \begin{array}{l}{x_0} = 2cm\\{v_0} > 0\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\cos \varphi = \frac{2}{4} = 0,5\\\sin \varphi < 0\end{array} \right. \Rightarrow \varphi = - \frac{\pi }{3}\)
Vậy \(x = 4\cos \left( {10\pi t - \frac{\pi }{3}} \right)\)
Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: \({}_{1}^{2}D+{}_{1}^{3}T\to {}_{2}^{4}He+n\)
Biết khối lượng của các hạt nhân D, T, He lần lượt là mD = 2,0136u; mT = 3,0160u; mHe = 4,0015u; khối lượng của hạt n là mn = 1,0087u. Cho biết năng suất tỏa nhiệt của TNT là \(4,1\,kJ/kg\)và \(1u=931,4\frac{MeV}{{{c}^{2}}}\). Năng lượng tỏa ra nếu có 1 kmol He được tạo thành do vụ nổ và năng lượng đó tương đương với lượng thuốc nổ TNT là:
Năng lượng toả ra khi tổng hợp nên 1 hạt nhân He là:
\(\begin{gathered}
\Delta E = \left( {{m_D} + {m_T} - {m_{He}} - {m_n}} \right){c^2} \hfill \\
\Rightarrow \Delta E = \left( {2,0136 + 3,0160 - 4,0015 - 1,0087} \right).931,5 = 18,0711MeV \hfill \\
\end{gathered} \)
\(1\,kmol\)He chứa số hạt nhân He là:
\(N=n.{{N}_{A}}={{10}^{3}}{{.6,02.10}^{23}}={{6,02.10}^{26}}\)
Năng lượng toả ra khi tổng hợp nên 1kmol He là:
\(E=N.\Delta E={{6,02.10}^{26}}.18,0711={{1,09.10}^{28}}MeV={{1,74.10}^{12}}kJ\)
Khối lượng thuốc nổ TNT cần dùng để có năng lượng tương đương là:
\(m=\frac{E}{4,1}=\frac{{{1,74.10}^{12}}}{4,1}={{4,245.10}^{11}}kg\)
Phát biểu không đúng không đúng về phản ứng nhiệt hạch là:
- Phát biểu đúng là:
+ Bom H là ứng dụng của phản ứng nhiệt hạch nhưng dưới dạng phản ứng nhiệt hạch không kiểm soát được.
+ Phản ứng nhiệt hạch sạch hơn phản ứng phân hạch do không tạo ra các cặn bã phóng xạ.
+ Nguồn nguyên liệu trên Trái Đất của phản ứng nhiệt hạch vô cùng dồi dào.
- Phát biểu không đúng:
Trên Trái Đất, con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát được. Đó là sự nổ của bom nhiệt hạch hay bom H. Do đó phản ứng nhiệt hạch chưa thực hiện được trong các lò phản ứng hạt nhân.
Phản ứng nhiệt hạch là:
Phản ứng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời.
Giá trị của R1 và R2 là:
Ta có:
\(\left\{ \begin{gathered}
{E_b} = 9V \hfill \\
{r_b} = 1\Omega \hfill \\
\end{gathered} \right.\)
Khi không chiếu sáng vào quang điện trở, số chỉ của miliampe kế là:
\({I_1} = \frac{{{E_b}}}{{{r_b} + {R_1}}} \Leftrightarrow {6.10^{ - 6}} = \frac{9}{{1 + {R_1}}} \Rightarrow {R_1} = {1,5.10^6}\,\left( \Omega \right) = 1,5\,\left( {M\Omega } \right)\)
Khi chiếu sáng vào quang điện trở, số chỉ của ampe kế là:
\({I_2} = \frac{{{E_b}}}{{{r_b} + {R_2}}} \Leftrightarrow 0,6 = \frac{9}{{1 + {R_2}}} \Rightarrow {R_2} = 14\,\left( \Omega \right)\)
Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở dựa vào:
Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở dựa vào hiện tượng quang điện trong.
Quang điện trở được cấu tạo bằng:
Quang điện trở được cấu tạo bằng chất bán dẫn và có đặc điểm điện trở giảm khi ánh sáng chiếu vào.