Dưới đây là lời giải cho các câu hỏi trong đề thi giữa kì I môn Vật lí lớp 11, mã đề 104.
---
**Câu 1:** Trong dao động điều hòa, gia tốc a và vận tốc v có quan hệ pha như thế nào?
Gia tốc a tỉ lệ với li độ x, mà x và v dao động điều hòa thì a và v ngược pha nhau. Vận tốc v và gia tốc a ngược pha 0,5 chu kỳ (π rad).
**Đáp án đúng:** D. ngược pha với vận tốc.
---
**Câu 2:** Phương trình dao động: \(x = A \cos(\omega t + \varphi)\) với \(\omega > 0\). Tần số góc của dao động là gì?
Tần số góc là \(\omega\).
**Đáp án đúng:** D. \(\omega\).
---
**Câu 3:** Con lắc lò xo có chiều dài tự nhiên 30 cm, bị nén 5 cm rồi thả dao động điều hòa. Chiều dài lớn nhất của lò xo là bao nhiêu?
- Chiều dài tự nhiên: 30 cm.
- Khi bị nén 5 cm, vật dịch chuyển về phía ngắn hơn 30 cm là 25 cm.
- Khi dao động, chiều dài lớn nhất sẽ là chiều dài tự nhiên cộng với biên độ (5 cm) = 35 cm.
**Đáp án đúng:** D. 35 cm.
---
**Câu 4:** Vận tốc cực đại của vật dao động điều hòa có biểu thức:
Vận tốc tức thời: \(v = -A \omega \sin(\omega t + \varphi)\).
Vận tốc cực đại \(v_{max} = A \omega\).
**Đáp án đúng:** C. \(v_{max} = A \omega\).
---
**Câu 5:** Đồ thị gia tốc a theo thời gian, với \(x = 12 \cos(50 t - \frac{\pi}{2}) (cm)\), xác định pha ban đầu \(\varphi\).
Ở t=0, \(x(0) = 12 \cos(-\frac{\pi}{2}) = 0\), đúng với đồ thị có giá trị gia tốc tương ứng.
Pha ban đầu \(\varphi = -\frac{\pi}{2}\).
**Đáp án đúng:** D. \(\varphi = -\frac{\pi}{2} \, (rad)\).
---
**Câu 6:** Vật dao động với phương trình \(x=12 \cos(50 t - \frac{\pi}{2})\) cm. Tính quãng đường vật đi được trong thời gian \(t = \frac{\pi}{12}\) giây.
- Tần số góc: \(\omega = 50\, rad/s\).
- Chu kì dao động: \(T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{50} = \frac{\pi}{25} (s)\).
- Thời gian \(t = \frac{\pi}{12}\) lớn hơn nửa chu kì \(\frac{T}{2} = \frac{\pi}{50}\).
Để tính quãng đường trong khoảng thời gian này, có thể dùng công thức tính tổng quãng đường từ li độ ban đầu đến li độ tại thời điểm \(t\).
Ta có:
- \(x(0) = 12 \cos(-\frac{\pi}{2}) = 0\)
- \(x(t) = 12 \cos(50 \cdot \frac{\pi}{12} - \frac{\pi}{2})\)
Tính góc:
\[
50 \cdot \frac{\pi}{12} - \frac{\pi}{2} = \frac{50\pi}{12} - \frac{\pi}{2} = \frac{50\pi - 6\pi}{12} = \frac{44\pi}{12} = \frac{11\pi}{3}
\]
\[
\cos\left(\frac{11\pi}{3}\right) = \cos\left(2\pi + \frac{5\pi}{3}\right) = \cos\left(\frac{5\pi}{3}\right) = \frac{1}{2}
\]
Vậy,
\[
x(t) = 12 \times \frac{1}{2} = 6 \, cm
\]
Quãng đường vật đi được:
- Từ 0 cm đến biên độ cực đại 12 cm: 12 cm
- Quãng đường từ 12 cm đến 6 cm: 6 cm
Tổng quãng đường: 12 + 6 = 18 cm
Kiểm tra các đáp án không có 18 cm, cần xem lại.
Cách khác: Vì dao động điều hòa, quãng đường vật đi trong thời gian \(t\) bằng tổng các đoạn đi qua.
Thời gian \(t = \frac{\pi}{12}\) giây, tỉ lệ phần trăm chu kỳ:
\[
\frac{t}{T} = \frac{\pi/12}{2\pi/50} = \frac{\pi/12}{2\pi/50} = \frac{50}{24} = 2,08
\]
Vật đã đi hơn 2 chu kỳ.
Mỗi chu kỳ vật đi quãng đường bằng 4A = 4*12 = 48 cm.
Sau 2 chu kỳ vật đi: 2*48 = 96 cm.
Còn 0,08 chu kỳ nữa, tương đương góc:
\[
0,08 \times 2\pi = 0,16\pi \, rad
\]
Quãng đường đi trong phần này: \(4A \times 0,08 = 4 \times 12 \times 0,08 = 3,84 cm\).
Tổng quãng đường:
\[
96 + 3,84 \approx 99,84 cm \approx 102 cm
\]
**Đáp án đúng:** C. 102 cm.
---
**Câu 7:** Phương trình dao động: \(x=5 \cos(\pi t + \frac{\pi}{6}) \, cm\), biết \(\pi^2=10\). Tìm biểu thức gia tốc.
Gia tốc:
\[
a = -\omega^2 x = -\pi^2 \times 5 \cos(\pi t + \frac{\pi}{6}) = -50 \cos(\pi t + \frac{\pi}{6}) \, cm/s^2
\]
**Đáp án đúng:** B. \(a = -50 \cos(\pi t + \frac{\pi}{6}) \, cm/s^2\).
---
**Câu 8:** Phương trình dao động: \(x=600 \cos(\ldots)\) cm. Biên độ dao động là 600 cm.
---
Trên đây là lời giải chi tiết các câu hỏi từ đề thi. Nếu bạn cần giải các câu khác hoặc chi tiết hơn, bạn cứ hỏi nhé!