Đề 15 – Bài tập, đề thi trắc nghiệm online Vật lý đại cương

Hiện tượng quang điện ngoài là hiện tượng electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi kim loại đó bị chiếu sáng bởi ánh sáng có bước sóng (hoặc tần số) đủ nhỏ (hoặc đủ lớn). Năng lượng của photon ánh sáng phải đủ lớn để thắng công thoát electron của kim loại. Nung nóng kim loại gây ra hiện tượng phát xạ nhiệt electron, không phải quang điện.

Sóng cơ học là sự lan truyền dao động cơ trong môi trường vật chất đàn hồi (rắn, lỏng, khí). Sóng cơ học không truyền được trong chân không vì cần môi trường vật chất để dao động. Sóng cơ học có thể là sóng ngang (dao động vuông góc phương truyền) hoặc sóng dọc (dao động cùng phương truyền), tùy thuộc vào môi trường. Vận tốc truyền sóng cơ học phụ thuộc vào tính chất của môi trường (ví dụ độ đàn hồi, mật độ).

Quán tính là xu hướng của vật giữ nguyên trạng thái chuyển động (đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều). Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. Vật có khối lượng càng lớn thì quán tính càng lớn, tức là càng khó thay đổi trạng thái chuyển động của nó.

Động năng là năng lượng mà vật có được do chuyển động. Công thức tính động năng của vật có khối lượng m và vận tốc v là W_đ = 1/2 mv². W_đ = mgh là công thức tính thế năng trọng trường, W_đ = mv là công thức tính động lượng, W_đ = Fd là công thức tính công cơ học.

Thông số trạng thái của khí lý tưởng là các đại lượng vật lý mô tả trạng thái vĩ mô của khí, bao gồm áp suất (P), thể tích (V), và nhiệt độ (T). Chúng liên hệ với nhau qua phương trình trạng thái khí lý tưởng PV = nRT. Công và nhiệt lượng là các dạng năng lượng trao đổi trong quá trình biến đổi trạng thái, không phải thông số trạng thái. Động lượng là đại lượng liên quan đến chuyển động của vật, không trực tiếp mô tả trạng thái vĩ mô của khí.

Phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân trong đó một hạt nhân nặng (ví dụ Uranium-235) hấp thụ một neutron và vỡ thành hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hơn, đồng thời giải phóng neutron và năng lượng lớn. Đáp án 1 biểu diễn phản ứng phân hạch Uranium-235. Đáp án 2 là phản ứng nhiệt hạch (tổng hợp hạt nhân nhẹ thành nặng). Đáp án 3 là phản ứng hạt nhân nhân tạo. Đáp án 4 là phản ứng phóng xạ alpha (phân rã tự nhiên).

Đại lượng vectơ là đại lượng có cả độ lớn và hướng. Vận tốc là đại lượng vectơ vì nó chỉ cả tốc độ và hướng chuyển động. Năng lượng, công và nhiệt độ là các đại lượng vô hướng, chỉ có độ lớn.

Dao động tắt dần là dao động mà biên độ dao động giảm dần theo thời gian do có lực cản hoặc ma sát tác dụng lên hệ dao động. Năng lượng dao động bị tiêu hao dần để thắng lực cản, làm cho biên độ và năng lượng dao động giảm dần cho đến khi dao động dừng hẳn.

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng mạnh mẽ về tính chất sóng của ánh sáng. Giao thoa xảy ra khi hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau, tạo ra các vùng tăng cường và triệt tiêu, đặc trưng cho tính chất sóng. Hiện tượng quang điện ngoài chứng tỏ ánh sáng có tính chất hạt (photon). Tán sắc ánh sáng và phát xạ nhiệt ánh sáng không trực tiếp chứng minh tính chất sóng của ánh sáng bằng hiện tượng giao thoa.

Định luật II Newton phát biểu rằng gia tốc của một vật tỷ lệ thuận với hợp lực tác dụng lên vật và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật. Công thức biểu diễn định luật II Newton là F = ma, trong đó F là hợp lực, m là khối lượng, và a là gia tốc. F = -kx là công thức lực đàn hồi, P = mv là công thức động lượng, W = Fd là công thức công cơ học.

Độ cao của âm thanh (cảm nhận về âm thanh trầm hay bổng) phụ thuộc chủ yếu vào tần số của sóng âm. Tần số cao tương ứng với âm thanh bổng, tần số thấp tương ứng với âm thanh trầm. Biên độ liên quan đến độ to của âm thanh, vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào môi trường, và bước sóng liên quan đến cả tần số và vận tốc.

Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái của khí mà nhiệt độ không đổi. Theo định nghĩa, nhiệt độ là đại lượng không đổi trong quá trình đẳng nhiệt. Nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nên nội năng cũng không đổi trong quá trình đẳng nhiệt. Áp suất và thể tích có thể thay đổi nhưng tuân theo định luật Boyle-Mariotte (PV = const).

Điện tích là một đại lượng vật lý cơ bản, đặc trưng cho khả năng tương tác điện từ của vật chất. Đơn vị đo điện tích trong hệ SI là Coulomb (C). Volt là đơn vị đo điện thế, Ampe là đơn vị đo cường độ dòng điện, Ohm là đơn vị đo điện trở.

Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị đổi hướng khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác có chiết suất khác nhau. Thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ hoạt động dựa trên nguyên lý khúc xạ ánh sáng để hội tụ hoặc phân kỳ tia sáng. Gương phẳng dựa trên phản xạ ánh sáng, bóng tối hình thành do ánh sáng truyền thẳng và bị vật cản chặn lại, nguyệt thực là hiện tượng thiên văn do vị trí tương đối của Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng.

Công suất được định nghĩa là tốc độ thực hiện công, hoặc năng lượng tiêu thụ trên đơn vị thời gian. Đơn vị SI của công suất là Watt (W), tương đương Jun trên giây (J/s). Jun là đơn vị của năng lượng và công, Newton là đơn vị của lực, Pascal là đơn vị của áp suất.

Định luật vạn vật hấp dẫn có dạng F = G⋅(m₁m₂)/r², trong đó F là lực hấp dẫn, m₁ và m₂ là khối lượng hai vật, r là khoảng cách giữa chúng, và G là hằng số hấp dẫn. Từ công thức này, ta suy ra đơn vị của G là N⋅m²/kg² (Newton nhân mét bình phương trên kilogam bình phương) để đảm bảo đơn vị lực F là Newton.

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các nucleon, bao gồm proton (mang điện tích dương) và neutron (không mang điện tích). Electron là các hạt mang điện tích âm và chuyển động xung quanh hạt nhân, tạo thành lớp vỏ electron của nguyên tử.

Rơi tự do là chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực, bỏ qua lực cản của không khí. Trong trường hợp gần bề mặt Trái Đất, gia tốc trọng trường g được coi là không đổi và có giá trị khoảng 9.8 m/s². Do đó, gia tốc của vật rơi tự do là không đổi và bằng gia tốc trọng trường g. Gia tốc này không phụ thuộc vào khối lượng của vật (trong điều kiện lý tưởng, bỏ qua sức cản không khí).

Hiện tượng cộng hưởng điện trong mạch RLC nối tiếp xảy ra khi cảm kháng (Z_L) bằng dung kháng (Z_C). Khi đó, tổng trở của mạch đạt giá trị nhỏ nhất (chỉ còn điện trở R), và cường độ dòng điện trong mạch đạt giá trị lớn nhất. Z_L = ωL và Z_C = 1/(ωC), nên điều kiện cộng hưởng là ωL = 1/(ωC) hay ω²LC = 1.

Định luật khúc xạ ánh sáng (định luật Snellius) phát biểu rằng tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) là một hằng số đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định và ánh sáng đơn sắc. Hằng số này chính là tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường tới và môi trường khúc xạ (n₂₁ = n₂/n₁). sini/sinr = n₂/n₁ = const.

Tia gamma là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, tần số rất cao, phát ra từ hạt nhân nguyên tử khi chuyển từ trạng thái kích thích xuống trạng thái cơ bản hoặc trong các phản ứng hạt nhân. Tia alpha là dòng hạt nhân Helium (²⁴He), tia beta là dòng electron hoặc positron, tia catot là dòng electron.

Định luật bảo toàn năng lượng phát biểu rằng năng lượng không thể tự nhiên sinh ra hoặc mất đi trong một hệ kín, mà chỉ có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Do đó, tổng năng lượng của một hệ kín luôn được bảo toàn, tức là một hằng số.

Lực ma sát thường ngược chiều chuyển động và cản trở chuyển động, nhưng không phải lúc nào cũng sinh công âm. Ví dụ, khi băng chuyền chuyển động và kéo vật trượt trên nó, lực ma sát nghỉ tác dụng lên vật có thể sinh công dương để tăng tốc vật. Lực ma sát nghỉ có thể lớn hơn lực ma sát trượt. Lực ma sát phụ thuộc vào bản chất và tình trạng bề mặt tiếp xúc, cũng như lực ép vuông góc giữa các bề mặt.

Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên nguyên lý lực Lorentz. Khi dòng điện chạy qua dây dẫn đặt trong từ trường, lực Lorentz tác dụng lên dây dẫn, làm dây dẫn chuyển động. Trong động cơ điện, cuộn dây (rotor) mang dòng điện đặt trong từ trường của nam châm (stator), lực Lorentz tạo ra moment quay làm rotor quay. Hiện tượng cảm ứng điện từ là nguyên lý của máy phát điện, hiện tượng quang điện liên quan đến ánh sáng và electron, hiệu ứng Doppler liên quan đến sự thay đổi tần số sóng do nguồn và quan sát viên chuyển động tương đối.

Hiện tượng giao thoa sóng là hiện tượng hai hay nhiều sóng kết hợp gặp nhau, tạo ra sự tăng cường hoặc triệt tiêu lẫn nhau tại các điểm trong không gian. Để xảy ra giao thoa ổn định, hai sóng cần phải là sóng kết hợp, tức là phải cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Cùng phương truyền là một điều kiện thường gặp để giao thoa xảy ra rõ ràng.

Trong mạch dao động LC lý tưởng, năng lượng điện trường tập trung ở tụ điện và năng lượng từ trường tập trung ở cuộn cảm. Năng lượng điện trường và năng lượng từ trường biến đổi tuần hoàn và chuyển hóa lẫn nhau, nhưng chúng biến đổi ngược pha nhau. Khi năng lượng điện trường đạt cực đại thì năng lượng từ trường đạt cực tiểu, và ngược lại, tổng năng lượng điện từ trong mạch được bảo toàn.

Nguyên tắc chồng chất sóng (hay nguyên lý xếp chồng) phát biểu rằng khi hai hay nhiều sóng truyền qua cùng một điểm trong không gian, sóng tổng hợp tại điểm đó là tổng vectơ của các sóng thành phần. Nguyên lý này áp dụng cho mọi loại sóng tuyến tính, bao gồm cả sóng cơ học và sóng điện từ, cũng như sóng âm thanh (là một loại sóng cơ học).

Trong mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện, dòng điện sẽ sớm pha hơn điện áp một góc π/2 (90 độ). Điều này là do tụ điện tích lũy điện tích khi điện áp tăng và phóng điện khi điện áp giảm, dẫn đến dòng điện đạt cực đại trước khi điện áp đạt cực đại.

Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật là một hàm sin hoặc cosin của thời gian. Biên độ dao động là độ lệch cực đại so với vị trí cân bằng và là một hằng số trong quá trình dao động điều hòa lý tưởng (bỏ qua ma sát). Vận tốc, gia tốc và lực kéo về đều biến thiên điều hòa theo thời gian.

Trong thí nghiệm Y-âng 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 Y-âng.