Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Bắc Ninh năm học 2014 – 2015 môn thi: Vật lý – lớp 12 dành cho THPT chuyên13305

UBND TỈNH BẮC NINH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi gồm 02 trang) ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2014 – 2015 MÔN THI: VẬT LÝ – LỚP 12 DÀNH CHO THPT CHUYÊN Thời gian làm bài: 180 phút( Không kể thời gian giao đề) Ngày thi 02 tháng năm 2015 ================ O Bài (2.5 điểm) Một đĩa khối lượng M treo sợi dây mảnh, nhẹ, có hệ số đàn m hồi k vào điểm O cố định Khi hệ thống đứng yên vịng nhỏ có h k khối lượng m rơi tự từ độ cao h (so với mặt đĩa) xuống dính chặt vào đĩa M Sau đó, hệ dao động điều hịa theo phương thẳng đứng (Hình vẽ 1) Hình vẽ a) Tính lượng biên độ dao động hệ b) Lực hồi phục tác dụng lên hệ q trình dao động có cơng suất cực đại ? Bài (2 điểm) Hai điểm A, B nằm đường thẳng qua nguồn âm hai phía so với nguồn âm Biết mức cường độ âm A trung điểm M AB 50 dB 44 dB Tìm mức cường độ âm B Bài (3 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Cuộn dây L R MC N A B cảm có độ tự cảm L thay đổi được, R biến trở Hiệu điện hai đầu đoạn mạch AB có dạng V1 u AB  200 cos100t (V ) Điện trở dây nối khơng đáng Hình vẽ V2 kể, điện trở vôn kế vô lớn a) Khi R = R1 Điều chỉnh độ tự cảm cuộn dây để L  L1  sớm pha u AN góc   ( H ) u AB trễ pha so với u MB Xác định R1, C số vôn kế b) Khi L = L2 số vơn kế V1 khơng thay đổi R thay đổi Tìm L2 số V1 c) Điều chỉnh biến trở để R = 100  , sau thay đổi L để vôn kế V2 giá trị cực đại Tính L số vơn kế V1, V2 A Bài (2 điểm) Một ampe kế nhiệt có điện trở khơng đáng kể mắc vào mạch để đo giá  K trị hiệu dụng dịng điện xoay chiều mạch điện hình vẽ Khi R khóa K đóng, ampe kế I1=1A Khi khóa K ngắt ampe kế bao Hình vẽ nhiêu? Điốt lý tưởng, R điện trở Bài (2 điểm) ThuVienDeThi.com Thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Young Ánh sáng sử dụng gồm ba xạ đỏ, lục, lam có bước sóng : λ1 = 0,64μm, λ2 = 0,54μm, λ3 = 0,48μm Vân sáng kể từ vân sáng trung tâm có màu với vân sáng trung tâm ứng với vân sáng bậc vân sáng màu lục? Bài (2 điểm) Chiếu chùm tia sáng trắng song song có bề rộng 5cm từ khơng khí đến mặt khối thủy tinh nằm ngang góc tới 600 Cho chiết suất thủy tinh tia tím tia đỏ ần lượt Tìm tỉ số bề rộng chùm khúc xạ tím đỏ thủy tinh Bài (2 điểm) Cho mạch điện hình vẽ 4, phần tử K C1 L E + mạch lý tưởng Ban đầu khố K mở, đóng khố K, C (RL=0) (r=0) tìm cường độ dịng điện cực đại cuộn dây Bài (2 điểm) Hình vẽ Một ống Rơnghen phát xạ có bước sóng nhỏ 6.10-10m Dịng điện ống I = 4mA Biết vận tốc electron bứt khỏi catốt 2.105m/s Coi có 10% số e đập vào đối catốt tạo tia X, cho khối lượng đối catốt m  150g nhiệt dung riêng đối catốt 1200J/kgđộ Sau phút hoạt động đối catốt nóng thêm bao nhiêu? Bài (2.5 điểm) Cho prơtơn có động KP = 2,25MeV bắn phá hạt nhân Liti 37 Li đứng yên Sau phản ứng xuất hai hạt X giống nhau, có động có phương chuyển động hợp với phương chuyển động prôtôn góc φ Cho biết mp = 1,0073u; mLi = 7,0142u; mX = 4,0015u; 1u = 931,5 MeV/c2 Coi phản ứng khơng kèm theo phóng xạ gamma a) Viết phương trình phản ứng b) Tìm giá trị góc φ Hết -(Cán coi thi không giải thích thêm) ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2014 - 2015 MÔN THI : VẬT LÝ – LỚP 12 DÀNH CHO THPT CHUYÊN Ngày thi 02 tháng năm 2015 ============== Nội dung Điểm 2.5 đ UBND TỈNH BẮC NINH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Câu Bài a) Sau va chạm: + Sự bảo toàn động lượng mv = (m + M)v1 mgh = mv2/2 nên v1 = Hệ có động ban đầu m 2gh m+M 0.5 (m + M)v12 mg , li k 0.25 độ x1 hệ có vận tốc v1 Vậy lượng tồn phần hệ dao động là: + Cũng sau va chạm, hệ vật + đĩa cịn cách vị trí cân x1 =  m 2gh k E = m + M v12 + x12 = m + M   m+M 2  Từ E = kA2/2 suy biên độ dao động A = 2  k  mg  ghm m2g +   +   2 k  m+M 2k  2E mg 2kh = 1+ k k (m + M)g 0.25 0.25 (1) b) + Công suất lực hồi phục có biểu thức P = Fv = kxv (2) Lấy đạo hàm theo t để 0.25 tìm cực đại ta có P' = kx'v + kxv' = Với x' = v v' = x" = - x2 Ta có kv2 – kx22 = 0.25 + Mặt khác (m + M)v2/2 + kx2/2 = kA2/2 2 = k/(m +M) ta suy công suất cực 0.25 A đại li độ vận tốc có giá trị x = ; v= k A m+M + Thay vào (2) ta nhận Pmax = Bài 0.25 A2 k3 m2g  2kh  k3  1 +  (m + M) k  (m + M)g  (m + M) 0.25 2.0 đ 0.25 Từ công thức I = P/4πd2 I d Ta có: A = ( M ) IM dA 0.25 LA – LM = 10.lg(IA/IM) → dM = 100,6 d A Mặt khác M trung điểm cuả AB, nên ta có: AM = (dA + dB)/2 = dA + dM; (dB > dA) Suy dB = dA + 2dM I d Tương tự trên, ta có: A = ( B ) = (1+ 100,6 ) LA – LB = 10.lg(IA/IB) IB dA ThuVienDeThi.com 0.25 0.5 0.25 0.5 Suy LB = LA – 10.lg (1  100,6 ) = 36dB Bài + Dùng giản đồ véc tơ: + Từ giản đồ véc tơ:  ODE dều: => UL = UAN = UAB = 200(V) + Vậy vôn kế: V1; V2 200(V) + UC = 0,5UL => ZC = 0,5 ZL = 50  10 3 => C  (F ) 5 +UR = UAB cos 3.0 đ 0.25  U AB  U MB 0.25 D  UR i 0.25 0.25 O  => R = ZL  50 ()  UC  U AN E 0.25 Hiệu điện hiệu dụng hai điểm AN + U1 = UAN = I.ZAN = UAB R  Z C2 R  ( Z L2  Z C ) 0.25 U AB + U1 = 1 Z L2 ( Z L2 2 Z C ) R  Z C2 để U1 khơng phụ thuộc vào R thì: Z L2  Z L2  Z C => L2 = L2 =  0.25 0.25 (H ) 0.25 + Khi U1 = UAB = 200(V) Áp dụng định lý Sin tam giác ODE U sin  => UL= UAB Trong sin   R  U AN sin  => ULmax    R R  Z C2  ULmax = 100 (V ) => vôn kế V2 100 (V ) + UAN = U L max  U AB  100(V ) => Vôn kế V1 100(V) + UR = UAN.sin  = 40 (V ) U U 2,5 => I  R  L max => ZL = 250(  ) => L  (H ) R ZL  Bài 0.25 0.25 0.25 0.25 2.0 đ Khi khóa K đóng, dịng điện mạch I1, nên nhiệt lượng tỏa 0.5 chu kỳ bằng: Q1  I12 RT Khi khóa K ngắt: Rõ ràng nhiệt lượng tỏa mạch nửa chu kỳ (một nửa chu kỳ bị điốt chặn lại) Nửa chu kỳ có dịng điện chạy mạch cường 0.5 độ dịng điện hồn tồn giống trường hợp khóa K đóng (vì điốt lý tưởng) ThuVienDeThi.com Bài Vì nhiệt lượng tỏa thời gian chu kỳ nửa so với 0.25 K đóng: Q2  Q1 Gọi I2 giá trị hiệu dụng dòng điện trường hợp K ngắt thì: T Q2  I12 R  I 22 RT 0.25 I2 I 0.5 Từ suy ra:  I 22  I   0,707( A) 2 2.0 đ Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 0.25 k10,64 = k20,54 = k30,48 64k1 = 54k2 = 48k3 32k1 = 27k2 = 24k3 BSCNN(32,27,24) = 864 => k1 = 27 ; k2 = 32 ; k3 = 36 0.5 Vân sáng có màu với vân sáng trung tâm : vị trí Bậc 27 λ1 trùng 0.25 bậc 32 λ2 trùng với bậc 36 λ3 Ta lập tỉ số khi: k1 = 27 ; k2 = 32 ; k3 = 36 k1 2 27   k2 1 32 0.5 k2 3 16 24 32      k3 2 18 27 36 k1 3 12 15 18 21 24 27           k3 1 12 16 20 24 28 32 36 Vậy vị trí có: k1 = kđỏ = 27 (ứng với vân sáng bậc 27) k2 = klục = 32 (ứng với vân sáng bậc 32) k3 = klam = 36 (ứng với vân sáng bậc 36) Bài + Theo Định luật khúc xạ ánh sáng sin i ta có: sin r  n sin 60 sin 60 sinrt =    nt rt = 30 sin 60 sin 60    sinrđ = nđ rđ  380 + Gọi ht hđ bề rộng chùm tia khúc xạ tím đỏ thủy tinh + Xét tam giác vuông I1I2T I1I2Đ; + Góc I1I2T rt  ht = I1I2 cosrt + Góc I1I2Đ rđ  hđ = I1I2 cosrđ h cos rt cos 30  t    1,099  1,10 hđ cos rđ cos 38 0.5 2.0 đ 0.5 H i I2 i I1 Bài *Tìm imax: ThuVienDeThi.com 0.25 T Đ 0.25 0.5 0.5 2.0 đ + Khi K mở: q o1  qo  C1C2 E C1  C2 0.25 qo21 qo22 C1C2   E (1) C1 C2 C1  C2 + Khi K đóng: cường độ dịng điện qua cuộn dây tăng đạt giá trị imax khi: diL di   uL  L L   uC2  0; uC1  E dt dt 1 Năng lượng điện từ mạch là: W2  C1E  Limax (2) 2 + Điện lượng tụ điện C1 thời gian t kể từ lúc đóng khóa K là: C1C2 C12 q = C1E - q o1 = C1E E  E0 C1  C2 C1  C2 Năng lượng: W1  0.25 0.25 0.25 C12 E C1  C2 +Áp dụng định luật bảo tồn lượng, ta có: A = ΔW = W2 – W1 (coi nhiệt lượng tỏa Q = 0) C1 1 C1C2  E  ( C1 E  Lim2 ax )  E C1  C2 2 C1  C2 C1  imax  E L(C1  C2 ) Công lực điện là: A = E Δq = Bài 0.25 0.25 0.5 2.0 đ Theo định luật bảo toàn lượng: 0.5 W hc hc hc = 3,3125.10 – 16J Wđ   Q    đ     Wđ   hc Wđ  Áp dụng định lý động năng: Wđ – mv02 0.5 Wđ – Wđ  e.U AK  U AK  = 2070,2V e Vì có 10% số e đập vào đối Catốt tạo tia X nên 90% động biến thành 0.5 nhiệt làm nóng ca tốt: 0,9.N.Wđ 0.5 Q = 0,9N.Wđ = m.C t  t  = 2,480C m.C 2.5 đ 1.0 Bài a) Phương trình phản ứng: H  Li  He  He b) Công thức liên hệ động lượng động vật 1 4 P2  P  2mK K= 2m mP + mLi = 8,0215u ; 2mX = 8,0030u Năng lượng phản ứng toả : E = (8,0215-8,0030)uc2 = 0,0185uc2= 17,23MeV 2KX = KP + E = 19,48 MeV - KX =9,74 MeV Tam giác OMN: PX2  PX2  PP2  PX PP cos O M PX 0.25 0.25 φ φ N 0.25 PX ThuVienDeThi.com PH P 2mP K P 2.1, 0073.2, 25   0,1206 cos  P  PX 2mX K X 2.4, 0015.9, 74 Suy φ = 83,070 0.25 0.5 Chú ý: + Học sinh có cách giải khác cho điểm tối đa + Nếu thiếu đơn vị trừ 0,25 điểm, khơng trừ q điểm cho tồn thi ThuVienDeThi.com ... coi thi khơng giải thích thêm) ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2014 - 2015 MÔN THI : VẬT LÝ – LỚP 12 DÀNH CHO THPT CHUYÊN Ngày thi 02 tháng năm 2015. .. PX ThuVienDeThi.com PH P 2mP K P 2.1, 0073.2, 25   0 ,120 6 cos  P  PX 2mX K X 2.4, 0015.9, 74 Suy φ = 83,070 0.25 0.5 Chú ý: + Học sinh có cách giải khác cho điểm tối đa + Nếu thi? ??u đơn vị... Theo định luật bảo toàn lượng: 0.5 W hc hc hc = 3, 3125 .10 – 16J Wđ   Q    đ     Wđ   hc Wđ  Áp dụng định lý động năng: Wđ – mv02 0.5 Wđ – Wđ  e.U AK  U AK  = 2070,2V e Vì có 10% số