Thí nghiệm giao thoa Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng $λ = 0, 6 μ m$ , khoảng cách giữa hai khe a = 1 mm, khoảng cách hai khe đến màn D = 2 m. Màn ảnh giao thoa có khối lượng 100g gắn với một lò xo nằm ngang có độ cứng là k, sao cho màn có thể dao động điều hòa theo phương ngang trùng với trục của lò xo và vuông góc với mặt phẳng hai khe (xem hình vẽ). Tại thời điểm t = 0, truyền cho màn từ vị trí cân bằng một vận tốc ban đẩu hướng lại gần hai khe để màn dao động điều hòa với biên độ 40 cm. Thời gian từ lúc màn bắt đầu dao động đến khi điểm M trên màn cách vân trung tâm một đoạn b = 8 mm cho vân sáng lần thứ 4 là 0,29 s. Độ cứng k có giá trị gần nhất là

A. 16 N/m.

B. 33 N/m.

C. 20 N/m.

D. 38 N/m.

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: Bộ 20 đề thi ôn luyện THPT Quốc gia môn Vật lí có lời giải 2022 !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

Đáp án D

Thí nghiệm giao thoa Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng y=0,6 um , khoảng cách (ảnh 2)

Tại t = 0: $i_{0} = \frac{λ D}{a} = \frac{0, 6.2}{1} = 1, 2 (m m)$

Ở thời điểm t = 0, tại M cách vân trung tâm một đoạn b sẽ có:

$k_{M} = \frac{b}{i_{0}} = \frac{8}{1, 2} = 6, 7$

Khi màn ảnh dao động từ vị trí cân bằng, khoảng vân i thay đổi như sau:

$\begin{array}{l} \frac{λ (D - A)}{a} \leq i \leq \frac{λ (D + A)}{a} \Leftrightarrow \frac{0, 6 (2 - 0, 4)}{1} \leq i \leq \frac{0, 6 (2 + 0, 4)}{1} \\ \Leftrightarrow 0, 96 \leq i \leq 1, 44 \end{array}$

Bậc của vân tại M là: $k = \frac{b}{i} \Rightarrow 0, 96 \leq \frac{b}{k} \leq 1, 44 \Rightarrow \frac{8}{1, 44} \leq k \leq \frac{8}{0, 96} \Leftrightarrow 5, 6 \leq k \leq 8, 3$

Quá trình cho vân sáng tại M lần thứ 4 được mô tả như sau:

$k_{M} = 6, 7 \overset{L 1 : k = 7}{\to} k = 8, 3 \overset{L 2 : k = 7}{\to} k = 6, 7 \overset{L 3 : k = 6}{\to} k = 5, 6 \overset{L 4 : k = 6}{\to} (k = 6, 7)$

Lần thứ 4 tại M cho vân sáng ứng với k = 6 (lần 2).

Khoảng vân khi đó là:

$\Rightarrow i = \frac{b}{k} = \frac{8}{6} = \frac{4}{3} m m \Rightarrow D' = \frac{i a}{λ} = \frac{\frac{4}{3} .1}{0, 6} = \frac{20}{9} m$

Li độ của màn dao động là: $x = D' - D = \frac{20}{9} - 2 = \frac{2}{9} m = \frac{200}{9} c m$ .

Thời gian từ lúc màn bắt đầu dao động đến khi điểm M trên màn cách vân trung tâm một đoạn b = 8mm cho vân sáng lần thứ 4 là:

$Δ t = \frac{3 T}{4} + \frac{\arccos \frac{\frac{200}{9}}{40}}{2 π} . T = 0, 906 T = 0, 29 (s) \Rightarrow T = 0, 32 (s)$

$T = 2 π \sqrt{\frac{m}{k}} \Leftrightarrow 0, 32 = 2 π \sqrt{\frac{0, 1}{k}} \Rightarrow k \approx 38, 55$ (N/m)

Hot: 500+ Đề thi thử tốt nghiệp THPT các môn, ĐGNL các trường ĐH... file word có đáp án (2025). Tải ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Cho một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp có N₁ vòng dầy, cuộn thứ cấp có N₂ vòng dây. Nếu giữ nguyên điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp, rồi quấn thêm vào cuộn sơ cấp 25 vòng thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp giảm đi $\frac{100}{13} %$ . Còn nếu quấn thêm vào cuộn thứ cấp 25 vòng và muốn điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn này không đổi thì phải giảm điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp $\frac{100}{13} %$ . Hệ số máy biến áp $k = \frac{N_{1}}{N_{2}}$ là

A. 6,5

B. 13

C. 6

D. 12

Lời giải

Đáp án C

Hệ số máy biến áp là: $k = \frac{N_{1}}{N_{2}} = \frac{U_{1}}{U_{2}}$

+ Lần đo thứ nhất:

Hiệu điện thế và số vòng dây trên cuộn sơ cấp: $[\begin{array}{l} U_{1} \\ N_{1} + 25 \end{array}$

Hiệu điện thế và số vòng dây trên cuộn thứ cấp: $[\begin{array}{l} U'_{2} = U_{2} - \frac{1}{13} U_{2} \\ N_{2} \end{array}$

Ta có: $\frac{N_{1} + 25}{N_{2}} = \frac{U_{1}}{U_{2} (1 - \frac{1}{13})} \Leftrightarrow k + \frac{25}{N_{2}} = \frac{13}{12} k \Rightarrow \{\begin{cases} N_{2} = \frac{300}{k} \\ N_{1} = k . N_{2} = 300 \end{cases}$

+ Lần đo thứ hai:

Hiệu điện thế và số vòng dây trên cuộn sơ cấp: $[\begin{array}{l} U'_{1} = U_{1} - \frac{1}{3} U_{1} \\ N_{1} \end{array}$

Hiệu điện thế và số vòng dây trên cuộn thứ cấp: $[\begin{array}{l} U_{2} \\ N_{2} + 25 \end{array}$

$\Rightarrow \frac{N_{1}}{N_{2} + 25} = \frac{U_{1} (1 - \frac{1}{13})}{U_{2}} \Leftrightarrow \frac{N_{1}}{N_{2} + 25} = \frac{2}{3} k \overset{\{\begin{cases} N_{2} = \frac{300}{k} \\ N_{1} = 300 \end{cases}}{\to} \frac{300}{\frac{300}{k} + 25} = \frac{2}{3} k \Rightarrow k = 6$