Đề 1 – Bài tập, đề thi trắc nghiệm online Vật lý đại cương

Trong cơ học lượng tử, hàm sóng (thường ký hiệu là Ψ) không mô tả quỹ đạo xác định của hạt mà mô tả trạng thái lượng tử của hạt. Bình phương độ lớn của hàm sóng (|Ψ|²) tại một điểm trong không gian và thời gian cho biết mật độ xác suất tìm thấy hạt tại vị trí và thời điểm đó. Cơ học lượng tử mang tính xác suất, không xác định vị trí và quỹ đạo chính xác như cơ học cổ điển.

Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng vân i (khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp) được tính bằng công thức i = λD/a, trong đó λ là bước sóng ánh sáng, D là khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát, và a là khoảng cách giữa hai khe.

Hệ số công suất cosφ trong mạch điện xoay chiều được định nghĩa là tỷ lệ giữa công suất hữu ích (công suất thực tế tiêu thụ bởi mạch) và công suất toàn phần (công suất biểu kiến). Nó cũng liên quan đến độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện (cosφ = cos(φ), với φ là độ lệch pha), nhưng đặc trưng chính là tỷ lệ công suất.

Định luật bảo toàn động lượng phát biểu rằng tổng động lượng của một hệ kín (hệ không chịu tác dụng của ngoại lực hoặc tổng ngoại lực bằng không) là một đại lượng bảo toàn, tức là không thay đổi theo thời gian. Động lượng của một vật riêng lẻ có thể thay đổi do tác dụng của lực.

Sóng cơ học là sự lan truyền dao động cơ (dao động của các phần tử vật chất) trong môi trường vật chất (rắn, lỏng, khí). Sóng cơ học không thể truyền được trong chân không. Tốc độ truyền sóng cơ học phụ thuộc vào tính chất của môi trường. Sóng cơ học có thể là sóng ngang (ví dụ sóng trên mặt nước) hoặc sóng dọc (ví dụ sóng âm trong không khí).

Điện trở suất của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng. Khi nhiệt độ tăng, các ion kim loại dao động mạnh hơn quanh vị trí nút mạng, làm tăng sự cản trở chuyển động của các electron tự do, do đó làm tăng điện trở suất của kim loại.

Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, không phụ thuộc vào môi trường trung gian giữa hai vật. Lực hấp dẫn chỉ phụ thuộc vào khối lượng của hai vật và khoảng cách giữa chúng. Các phát biểu 1, 2, và 3 đều đúng về lực hấp dẫn.

Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng điện trở của một số vật liệu (chất siêu dẫn) đột ngột giảm xuống bằng không khi nhiệt độ của chúng giảm xuống dưới một nhiệt độ tới hạn (Tc) nhất định. Ở nhiệt độ siêu dẫn, dòng điện có thể chạy trong mạch siêu dẫn mà không bị tiêu hao năng lượng do điện trở.

Động năng của một vật được tính bằng công thức K = 1/2 mv², trong đó K là động năng, m là khối lượng, và v là vận tốc của vật. Công thức này thể hiện rằng động năng tỷ lệ thuận với khối lượng và bình phương vận tốc.

Đơn vị cơ bản của khối lượng trong hệ đo lường quốc tế SI (Système International d`unités) là kilogram (kg). Gram là đơn vị nhỏ hơn, pound là đơn vị thuộc hệ đo lường Anh-Mỹ, và Newton là đơn vị của lực.

Đại lượng vectơ là đại lượng có cả độ lớn và hướng. Trong các lựa chọn, vận tốc là đại lượng vectơ (có độ lớn là tốc độ và hướng chuyển động), còn năng lượng, công suất và nhiệt độ là các đại lượng vô hướng (chỉ có độ lớn).

Hiện tượng cộng hưởng cơ xảy ra khi tần số của ngoại lực cưỡng bức tác dụng lên hệ dao động bằng với tần số dao động riêng của hệ. Khi đó, biên độ dao động cưỡng bức của hệ đạt giá trị cực đại, làm cho hệ dao động mạnh nhất.

Bức xạ nhiệt là quá trình truyền nhiệt bằng sóng điện từ, không cần môi trường vật chất để truyền đi (ví dụ, nhiệt từ Mặt Trời đến Trái Đất). Dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt cần môi trường vật chất (rắn, lỏng hoặc khí) để truyền nhiệt.

Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng điện từ cảm ứng. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp, nó tạo ra từ trường biến thiên, từ trường này cảm ứng dòng điện xoay chiều vào cuộn thứ cấp. Điện trở, tụ điện và điốt bán dẫn không hoạt động dựa trên nguyên tắc điện từ cảm ứng.

Chu kỳ dao động (T) và tần số dao động (f) là hai đại lượng nghịch đảo của nhau trong dao động điều hòa. Công thức liên hệ là T = 1/f hoặc f = 1/T. Chu kỳ là thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần, còn tần số là số dao động vật thực hiện trong một đơn vị thời gian.

Watt (W) là đơn vị đo công suất, là tốc độ thực hiện công hoặc tốc độ tiêu thụ năng lượng (Joule trên giây). Joule (J), Calorie (cal), và Kilowatt-giờ (kWh) đều là các đơn vị đo công hoặc năng lượng.

Định luật thứ hai của nhiệt động lực học phát biểu rằng entropy của một hệ kín (hệ cô lập) có xu hướng tăng lên hoặc không đổi trong các quá trình tự nhiên. Entropy là thước đo độ hỗn loạn hoặc sự mất trật tự của hệ. Trong các quá trình tự nhiên, hệ thống có xu hướng chuyển từ trạng thái trật tự sang trạng thái hỗn loạn hơn, do đó entropy tăng lên. Entropy chỉ có thể giảm cục bộ trong một hệ không kín, nhưng tổng entropy của vũ trụ luôn tăng.

Hiện tượng giao thoa ánh sáng, trong đó các sóng ánh sáng kết hợp và tăng cường hoặc triệt tiêu lẫn nhau, là bằng chứng trực tiếp và rõ ràng nhất cho tính chất sóng của ánh sáng. Các hiện tượng khác như quang điện (tính hạt), khúc xạ và phản xạ (cả sóng và hạt) không đặc trưng cho tính chất sóng như giao thoa.

Trong dao động điều hòa lý tưởng (không có ma sát và lực cản), biên độ dao động là đại lượng không đổi theo thời gian. Các đại lượng khác như vận tốc, gia tốc và lực phục hồi biến thiên điều hòa theo thời gian quanh vị trí cân bằng.

Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái của khí mà nhiệt độ được giữ không đổi (ΔT = 0). Vì nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nên trong quá trình đẳng nhiệt, nội năng của khí lý tưởng cũng không đổi (ΔU = 0). Áp suất và thể tích có thể thay đổi theo định luật Boyle-Mariotte (PV = const).

Lực Lorentz là lực từ tác dụng lên một điện tích chuyển động trong từ trường. Lực này có phương vuông góc với cả vận tốc của điện tích và vectơ cảm ứng từ, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn điện tích, vận tốc, cảm ứng từ và sin góc giữa vận tốc và cảm ứng từ. Điện tích đứng yên không chịu lực Lorentz.

Nguyên lý bất định Heisenberg phát biểu rằng không thể xác định đồng thời chính xác tuyệt đối cả vị trí và động lượng của một hạt vi mô. Độ bất định trong vị trí (Δx) và độ bất định trong động lượng (Δp) liên hệ với nhau qua bất đẳng thức ΔxΔp ≥ ħ/2, với ħ là hằng số Planck rút gọn.

Chất bán dẫn loại n (n-type) được tạo ra bằng cách pha tạp chất có hóa trị V (ví dụ: Phosphorus, Arsenic) vào chất bán dẫn thuần (ví dụ: Silicon, Germanium). Các tạp chất hóa trị V cung cấp thêm electron tự do (electron thừa) vào cấu trúc mạng tinh thể, làm tăng mật độ electron dẫn và tạo ra chất bán dẫn loại n.

Tia gamma là loại tia điện từ có năng lượng cao nhất và bước sóng ngắn nhất trong các loại tia được liệt kê. Do có năng lượng rất lớn, tia gamma có khả năng ion hóa vật chất mạnh nhất, tức là khả năng bứt electron ra khỏi nguyên tử hoặc phân tử.

Tia X là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (từ 0,01 nm đến 10 nm), năng lượng cao hơn tia tử ngoại và thấp hơn tia gamma. Tia X không phải là sóng âm, sóng cơ học hay hạt mang điện.

Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng khi có sự giảm khối lượng trong phản ứng. Theo công thức E=mc², sự giảm khối lượng (khối lượng hao hụt) được chuyển hóa thành năng lượng. Do đó, phản ứng tỏa năng lượng khi tổng khối lượng các hạt nhân ban đầu lớn hơn tổng khối lượng các hạt nhân sản phẩm.

Hiện tượng quang điện ngoài xảy ra khi ánh sáng có bước sóng (hoặc tần số) đủ nhỏ (đủ lớn) chiếu vào bề mặt kim loại, cung cấp năng lượng đủ lớn để electron trong kim loại hấp thụ và bật ra khỏi bề mặt. Năng lượng của photon ánh sáng phải lớn hơn công thoát của electron khỏi kim loại.

Trong hiệu ứng Compton, khi photon tán xạ với electron, bước sóng của photon tán xạ (λ`) tăng lên so với bước sóng ban đầu (λ). Độ tăng bước sóng (Δλ = λ` - λ) được gọi là độ dịch Compton và phụ thuộc vào góc tán xạ θ theo công thức Δλ = (h/(mₑc))(1 - cosθ), trong đó h là hằng số Planck, mₑ là khối lượng electron, c là tốc độ ánh sáng. Khi góc tán xạ θ tăng, cosθ giảm, do đó (1 - cosθ) tăng, và bước sóng Compton (độ dịch bước sóng) tăng lên.

Định luật 2 Newton phát biểu rằng gia tốc của một vật tỷ lệ thuận với lực tổng hợp tác dụng lên vật và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật. Biểu thức toán học là F = ma, trong đó F là lực, m là khối lượng, và a là gia tốc.

Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi tần số sóng (trong trường hợp này là sóng âm) mà người quan sát nhận được khi nguồn sóng và người quan sát chuyển động tương đối với nhau. Khi nguồn tiến lại gần, tần số tăng lên (âm cao hơn), và khi nguồn ra xa, tần số giảm xuống (âm thấp hơn).