Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Vật lý đại cương 1 – Đề 11

Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định được tính bằng công thức W = (1/2)Iω^2, trong đó I là moment quán tính của vật rắn đối với trục quay và ω là vận tốc góc của vật. Công thức W = (1/2)mv^2 là động năng của vật chuyển động tịnh tiến, W = mgh là thế năng hấp dẫn, và W = (1/2)kx^2 là thế năng đàn hồi.

Định luật II Newton cho chuyển động tịnh tiến là F = ma (lực bằng khối lượng nhân gia tốc). Tương tự, định luật II Newton cho chuyển động quay là τ = Iα, trong đó τ là tổng moment lực tác dụng lên vật, I là moment quán tính của vật, và α là gia tốc góc của vật. Công thức p = mv là động lượng, E = mc^2 là công thức tương đương khối lượng-năng lượng của Einstein.

Độ cao của âm thanh (pitch) mà tai người cảm nhận được phụ thuộc chủ yếu vào tần số của sóng âm. Âm thanh có tần số cao được cảm nhận là âm cao (thanh), và âm thanh có tần số thấp được cảm nhận là âm trầm (khàn). Biên độ liên quan đến độ to (cường độ) của âm thanh, vận tốc truyền âm phụ thuộc vào môi trường, và bước sóng liên quan đến tần số và vận tốc (v = λf).

Các loại sóng điện từ được sắp xếp theo thứ tự bước sóng tăng dần (tần số giảm dần) như sau: tia gamma < tia X < tia tử ngoại < ánh sáng nhìn thấy < tia hồng ngoại < vi sóng < sóng vô tuyến. Do đó, sóng vô tuyến có bước sóng dài nhất trong các lựa chọn trên.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị đổi hướng khi truyền xiên góc qua bề mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt có chiết suất khác nhau. Điều này xảy ra do vận tốc ánh sáng thay đổi khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Môi trường chân không không có chiết suất (chiết suất = 1), môi trường đồng chất có chiết suất không đổi, vật cản непрозрачный sẽ gây ra hiện tượng phản xạ hoặc hấp thụ chứ không phải khúc xạ (truyền qua).

Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái của khí mà nhiệt độ được giữ không đổi (T = const). Theo định luật Boyle-Mariotte, trong quá trình đẳng nhiệt, tích của áp suất và thể tích là hằng số (PV = const). Vì nhiệt độ không đổi, nội năng của khí lý tưởng (chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ) cũng không đổi.

Thế năng hấp dẫn là dạng năng lượng vật có được do vị trí của nó trong trường hấp dẫn. Công thức tính thế năng hấp dẫn gần bề mặt Trái Đất là U = mgh, trong đó m là khối lượng của vật, g là gia tốc trọng trường, và h là độ cao của vật so với mốc thế năng được chọn (thường là mặt đất hoặc một vị trí tham chiếu nào đó). Vậy thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng và độ cao.

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng đặc trưng cho tính chất sóng của ánh sáng. Giao thoa xảy ra khi hai hay nhiều sóng kết hợp gặp nhau, tạo ra các vùng tăng cường và triệt tiêu lẫn nhau, hình thành các vân sáng và vân tối. Hiện tượng quang điện chứng tỏ tính chất hạt của ánh sáng, tán sắc liên quan đến sự phụ thuộc chiết suất vào bước sóng, phát xạ nhiệt liên quan đến bức xạ điện từ do vật nóng phát ra.

Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu rằng cơ năng của một hệ kín (hệ không trao đổi năng lượng với bên ngoài) được bảo toàn, tức là tổng động năng và thế năng của hệ không đổi, khi chỉ có các lực thế (lực bảo toàn) thực hiện công. Lực ma sát và lực cản là lực không thế, chúng làm tiêu hao cơ năng thành các dạng năng lượng khác (như nhiệt), do đó cơ năng không bảo toàn khi có các lực này.

Trong hệ đơn vị quốc tế SI, đơn vị của áp suất là Pascal (Pa). 1 Pascal bằng 1 Newton trên mét vuông (1 Pa = 1 N/m²). Newton (N) là đơn vị của lực, Joule (J) là đơn vị của công và năng lượng, Watt (W) là đơn vị của công suất.

Dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt là ba hình thức truyền nhiệt cơ bản. Dẫn nhiệt là sự truyền nhiệt qua vật chất do sự va chạm giữa các phân tử, đối lưu nhiệt là sự truyền nhiệt bằng dòng chất lỏng hoặc khí, bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng sóng điện từ (ví dụ như ánh sáng hồng ngoại). Phản xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị hắt trở lại khi gặp bề mặt, không liên quan trực tiếp đến sự truyền nhiệt (mặc dù ánh sáng cũng có thể mang năng lượng nhiệt).

Trong dao động điều hòa, li độ, vận tốc và gia tốc đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Biên độ là giá trị cực đại của li độ và là một hằng số trong quá trình dao động điều hòa (nếu không có sự tắt dần). Tần số góc và chu kỳ cũng là các đại lượng không đổi.

Moment quán tính (I) là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn trong chuyển động quay. Nó phụ thuộc vào tổng khối lượng của vật và cách khối lượng đó phân bố xung quanh trục quay. Vật có khối lượng càng tập trung xa trục quay thì moment quán tính càng lớn. Moment quán tính không phụ thuộc vào vận tốc góc, gia tốc góc hay moment lực tác dụng.

Nhiệt dung riêng (c) của một chất là đại lượng đặc trưng cho khả năng hấp thụ hoặc tỏa nhiệt của chất đó khi nhiệt độ thay đổi. Nó được định nghĩa là nhiệt lượng (Q) cần thiết để làm thay đổi nhiệt độ của 1 kg chất đó lên 1 độ Celsius (hoặc 1 Kelvin). Đơn vị thường dùng là J/(kg.K) hoặc cal/(g.°C). Công thức liên hệ là Q = mcΔT, trong đó m là khối lượng, ΔT là độ biến thiên nhiệt độ.

Nguyên lý chồng chất sóng (superposition principle) phát biểu rằng khi hai hay nhiều sóng gặp nhau tại một điểm, sóng tổng hợp tại điểm đó bằng tổng đại số các độ dời của các sóng thành phần tại điểm đó. Nguyên lý này áp dụng cho cả sóng cơ học (ví dụ như sóng nước, sóng âm) và sóng điện từ (ví dụ như sóng ánh sáng, sóng vô tuyến) khi biên độ sóng không quá lớn (trong môi trường tuyến tính).

Chuyển động thẳng đều là chuyển động mà vận tốc không đổi theo thời gian. Vì gia tốc là sự thay đổi vận tốc theo thời gian, nên trong chuyển động thẳng đều, gia tốc bằng không.

Moment lực (hay còn gọi là torque) gây ra sự quay của vật quanh một trục. Nó phụ thuộc vào độ lớn của lực tác dụng và khoảng cách vuông góc từ trục quay đến đường thẳng chứa lực (cánh tay đòn). Công thức tính moment lực là τ = rFsinθ, trong đó r là khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực, F là độ lớn của lực, và θ là góc giữa vectơ lực và vectơ vị trí từ trục quay đến điểm đặt lực. Khi θ = 90 độ (lực vuông góc với cánh tay đòn), moment lực đạt giá trị lớn nhất là rF.

Định luật bảo toàn năng lượng (định luật thứ nhất của nhiệt động lực học) là một trong những định luật cơ bản và quan trọng nhất của nhiệt động lực học. Nó phát biểu rằng năng lượng không tự sinh ra hoặc mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác. Các định luật nhiệt động lực học khác (định luật thứ hai, thứ ba) cũng dựa trên cơ sở định luật bảo toàn năng lượng và mở rộng nó để mô tả các quá trình nhiệt động.

Lực hướng tâm là lực gây ra gia tốc hướng tâm, làm cho vật chuyển động tròn. Lực hướng tâm luôn hướng vào tâm quỹ đạo tròn và vuông góc với vận tốc tức thời, do đó nó chỉ làm thay đổi hướng của vận tốc, không làm thay đổi độ lớn của vận tốc (trong chuyển động tròn đều). Nếu lực hướng tâm có thành phần tiếp tuyến, nó sẽ làm thay đổi cả độ lớn vận tốc, gây ra chuyển động tròn không đều. Lực hướng tâm không phải là một loại lực cụ thể mà là tên gọi của hợp lực của các lực thực tế tác dụng lên vật theo phương hướng tâm.

Trong chuyển động tròn, vận tốc dài (v) của một điểm trên vật thể tròn là độ dài cung tròn mà điểm đó đi được trong một đơn vị thời gian. Vận tốc góc (ω) là góc mà bán kính nối điểm đó với tâm quay quét được trong một đơn vị thời gian. Mối quan hệ giữa chúng là v = ωr, trong đó r là bán kính quỹ đạo tròn.

Phản xạ toàn phần là hiện tượng xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn, với góc tới lớn hơn góc tới hạn. Sợi quang học hoạt động dựa trên nguyên lý phản xạ toàn phần để truyền ánh sáng đi xa mà ít bị mất mát năng lượng. Gương phẳng dựa trên phản xạ thông thường, thấu kính hội tụ và kính lúp dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Định luật Hooke phát biểu rằng trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng (Δl) của vật rắn tỉ lệ thuận với lực tác dụng (F) gây ra biến dạng đó. Công thức biểu diễn định luật Hooke là F = kΔl, trong đó k là hệ số đàn hồi (độ cứng) của vật liệu. Hoặc có thể viết Δl = F/k.

Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn trạng thái chuyển động (vận tốc) của mình. Khối lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức quán tính của vật trong chuyển động tịnh tiến. Vật có khối lượng càng lớn thì quán tính càng lớn, tức là càng khó thay đổi trạng thái chuyển động của nó (cần lực lớn hơn để gây ra cùng một gia tốc).

Công của lực không đổi thực hiện khi vật dịch chuyển một đoạn đường thẳng được tính bằng công thức A = Fs cos(α), trong đó F là độ lớn của lực, s là độ dài đoạn đường dịch chuyển, và α là góc giữa vectơ lực và vectơ độ dời. Nếu lực cùng hướng với độ dời (α = 0°), công thức trở thành A = Fs. Nếu lực vuông góc với độ dời (α = 90°), công bằng 0.

Phương trình trạng thái khí lý tưởng (hay còn gọi là phương trình Clapeyron-Mendeleev) có dạng PV = nRT, trong đó P là áp suất, V là thể tích, n là số mol khí, R là hằng số khí lý tưởng, và T là nhiệt độ tuyệt đối. Phương trình P = ρgh là công thức tính áp suất chất lỏng, F = kx là định luật Hooke, và v = λf là công thức liên hệ giữa vận tốc, bước sóng và tần số của sóng.

Trong sóng dừng, các điểm nút là những điểm dao động với biên độ cực tiểu (bằng 0), và các điểm bụng là những điểm dao động với biên độ cực đại. Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp hoặc hai bụng sóng liên tiếp bằng nửa bước sóng (λ/2). Khoảng cách giữa một nút sóng và một bụng sóng liên tiếp bằng một phần tư bước sóng (λ/4).

Theo thuyết động học phân tử chất khí, áp suất của khí lý tưởng được gây ra bởi sự va chạm của các phân tử khí lên thành bình chứa. Áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối (Kelvin) của khí. Khi nhiệt độ tăng, động năng trung bình của các phân tử khí tăng, dẫn đến va chạm mạnh hơn và tần suất va chạm lớn hơn, do đó áp suất tăng. Thể tích và áp suất tỉ lệ nghịch (ở nhiệt độ không đổi), khối lượng mol và đường kính phân tử có ảnh hưởng gián tiếp, nhưng nhiệt độ tuyệt đối có mối quan hệ tỉ lệ thuận trực tiếp với áp suất.

Joule, Calorie và Kilowatt-giờ đều là các đơn vị đo công hoặc năng lượng. Newton (N) là đơn vị đo lực.

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

Hiệu ứng Doppler (Doppler effect) là sự thay đổi tần số sóng cảm nhận được bởi người quan sát khi nguồn sóng và người quan sát chuyển động tương đối với nhau. Trong âm học, hiện tượng Doppler thể hiện ở sự thay đổi tần số âm thanh mà người nghe cảm nhận được khi nguồn âm hoặc người nghe chuyển động tương đối với môi trường truyền âm. Ví dụ, khi một xe cứu thương hú còi chạy về phía bạn, bạn sẽ nghe thấy tiếng còi cao hơn (tần số tăng), và khi xe chạy ra xa, bạn sẽ nghe thấy tiếng còi thấp hơn (tần số giảm).