Đề, Đáp án Lý A 2002

Bộ giáo dục và đào tạo Đề chính thức kỳ thi tuyển sinh đạI học, cao đẳng năm 2002 Môn thi: Vật lí (Thời gian làm bài: 180 phút) Chú ý: Thí sinh chỉ thi cao đẳng không làm phần 2 Câu 8, phần 2 Câu 9 và phần 2 Câu 10. Câu 1 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ dựa vào hiện tợng quang học chính nào ? Trong máy quang phổ thì bộ phận nào thực hiện tác dụng của hiện tợng trên ? Nêu nguyên nhân của hiện tợng này. Câu 2 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Hãy cho biết âm thanh do ngời hoặc nhạc cụ phát ra có đợc biểu diễn (theo thời gian) bằng đờng hình sin không ? Giải thích tại sao ? Thế nào là ngỡng nghe, ngỡng đau và miền nghe đợc của tai ngời ? Miền nghe đợc phụ thuộc vào những đại lợng vật lý nào ? Câu 3 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Mạch chọn sóng của một máy thu thanh gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 2.10 - 6 H, tụ điện có điện dung C = 2.10 -10 F, điện trở thuần R = 0. Xác định tổng năng lợng điện-từ trong mạch, biết rằng hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện bằng 120 mV. Để máy thu thanh chỉ có thể thu đợc các sóng điện từ có bớc sóng từ 57 m (coi bằng 18 m) đến 753 m (coi bằng 240 m), ngời ta thay tụ điện trong mạch trên bằng một tụ điện có điện dung biến thiên. Hỏi tụ điện này phải có điện dung trong khoảng nào? Cho c=3.10 8 m/s Câu 4 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Hỏi sau bao nhiêu lần phóng xạ và bao nhiêu lần phóng xạ cùng loại thì hạt nhân biến đổi thành hạt nhân 208 82 ? Hãy xác định loại hạt đó. Th 232 90 Pb Câu 5 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Mắt một ngời cận thị có khoảng thấy rõ ngắn nhất là 12,5 cm và giới hạn nhìn rõ là 37,5 cm. 1) Hỏi ngời này phải đeo kính có độ tụ bằng bao nhiêu để nhìn rõ đợc các vật ở vô cực mà không phải điều tiết. Ngời đó đeo kính có độ tụ nh thế nào thì sẽ không thể nhìn thấy rõ đợc bất kì vật nào trớc mắt ? Coi kính đeo sát mắt. 2) Ngời này không đeo kính, cầm một gơng phẳng đặt sát mắt rồi dịch gơng lùi dần ra xa mắt và quan sát ảnh của mắt trong gơng. Hỏi tiêu cự của thuỷ tinh thể thay đổi nh thế nào trong khi mắt nhìn thấy rõ ảnh ? Độ lớn của ảnh và góc trông ảnh có thay đổi không ? Nếu có thì tăng hay giảm ? Câu 6 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nhỏ có khối lợng m = 250 g và một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m. Kéo vật m xuống dới theo phơng thẳng đứng đến vị trí lò xo giãn 7,5 cm rồi thả nhẹ. Chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng của vật, trục toạ độ thẳng đứng, chiều dơng hớng lên trên, chọn gốc thời gian là lúc thả vật. Cho g = 10 m/s 2 . Coi vật dao động điều hoà, viết phơng trình dao động và tìm thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng lần thứ nhất. Câu 7 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Chiếu bức xạ có bớc sóng = 0,533 à m lên tấm kim loại có công thoát A = 3.10 -19 J. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các êlectrôn quang điện và cho chúng bay vào từ trờng đều theo hớng vuông góc với các đờng cảm ứng từ. Biết bán kính cực đại của quỹ đạo của các êlectrôn là R = 22,75 mm. Tìm độ lớn cảm ứng từ B của từ trờng. Cho vận tốc ánh sáng trong chân không c = 3.10 8 m/s, hằng số Plăng h = 6,625.10 -34 J.s, độ lớn điện tích và khối lợng của êlectrôn e = 1,6.10 -19 C; m e = 9,1.10 -31 kg. Bỏ qua tơng tác giữa các êlectrôn. Câu 8 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Vật AB là đoạn thẳng sáng nhỏ đặt vuông góc với trục chính của một gơng cầu lồi có một ảnh cao bằng 0,5 lần vật và cách vật 60 cm. Đầu A của vật nằm tại trục chính của gơng. 1) Xác định tiêu cự của gơng và vẽ ảnh. 2) Đặt thêm một thấu kính hội tụ trong khoảng từ vật đến gơng, đồng trục với gơng và cách gơng a = 20 cm. Khi dịch chuyển vật dọc theo trục chính thì ảnh cuối cùng có độ cao không đổi. Tìm tiêu cự của thấu kính. Câu 9 (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ): Cho mạch điện xoay chiều nh hình vẽ. Hiệu điện thế u AB hai đầu mạch có tần số f = 100 Hz và giá trị hiệu dụng U không đổi. B A N M L R 2 R 1 C 1) Mắc ampe kế có điện trở rất nhỏ vào M và N thì ampe kế chỉ I = 0,3 A, dòng điện trong mạch lệch pha 60 0 so với u AB , công suất toả nhiệt trong mạch là P = 18 W. Tìm R 1 , L, U. Cuộn dây là thuần cảm. 2) Mắc vôn kế có điện trở rất lớn vào M và N thay cho ampe kế thì vôn kế chỉ 60V, hiệu điện thế trên vôn kế trễ pha 60 0 so với u AB . Tìm R 2 , C. Câu 10: (ĐH:1 đ; CĐ:1 đ) 1) So sánh sự phóng xạ và sự phân hạch. 2) Tìm năng lợng toả ra khi một hạt nhân urani U234 phóng xạ tia tạo thành đồng vị thori Th230. Cho các năng lợng liên kết riêng: của hạt là 7,10 MeV; của U234 là 7,63 MeV; của Th230 là 7,70 MeV. Hết Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh: Số báo danh: 1 bộ giáo dục và đào tạo kỳ thi tuyển sinh đh, cđ năm 2002 đáp án và thang điểm đề chính thức môn Thi: vật lý Chú ý: Các điểm 1/4* là phần điểm chấm thêm cho thí sinh chỉ thi hệ cao đẳng. Câu 1: (1điểm) - Máy quang phổ hoạt động dựa vào hiện tợng tán sắc ánh sáng. - Bộ phận thực hiện tán sắc là lăng kính. - Nguyên nhân của hiện tợng tán sắc ánh sáng là: Chiết suất của một môi trờng trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau và phụ thuộc vào bớc sóng (hoặc màu) của ánh sáng đó. 1/4 1/4 1/2 Câu 2: (1điểm) a) Khi một ngời hoặc một nhạc cụ phát ra một âm cơ bản có tần số f 1 thì cũng đồng thời phát ra các hoạ âm có tần số f 2 = 2f 1 , f 3 = 3f 1 , f 4 = 4f 1 v.v Nhạc âm thực tế phát ra là tổng hợp của âm cơ bản và các hoạ âm, vì thế không thể biểu diễn đợc bằng một đờng hình sin theo thời gian. b) Ngỡng nghe là giá trị nhỏ nhất của cờng độ âm có thể gây nên cảm giác âm. Ngỡng đau là giá trị lớn nhất của cờng độ âm mà tai còn có cảm giác âm bình thờng và cha gây cảm giác đau cho tai. Miền nằm giữa ngỡng nghe và ngỡng đau là miền nghe đợc của tai. Vì ngỡng nghe và ngỡng đau phụ thuộc vào tần số của âm nên miền nghe đợc phụ thuộc vào tần số. 1/4 1/4 1/4 1/4 Câu 3: (1điểm) W toàn mạch = W đ max = 2 12,0.10.2 2 CU 2102 = = 1,44.10 -12 J Máy thu thanh thu đợc sóng khi trong mạch chọn sóng xảy ra cộng hởng: tần số sóng tới bằng tần số riêng của mạch dao động: Lc4 C LC2 1 f c f 22 2 0 = == = - Với = 1 = 18. m thì C 1 = 6282 2 10.2.)10.3(4 )18( = 0,45.10 -9 F. - Với = 2 = 240. m thì C 2 = 6282 2 10.2.)10.3(4 )240( = 80.10 -9 F. Vậy: 0,45.10 -9 F C 80.10 -9 F. 1/4 1/4 1/4 1/4 Câu 4: (1điểm) Giả sử có k 1 lần phân rã và k 2 lần phân rã , ta có phơng trình chuỗi phân rã: ( ) ( ) PbkkTh 208 82 0 Z2 4 21 232 90 ++ với z là điện tích của , có giá trị +1 nếu là phóng xạ + , hoặc -1 nếu là - . Theo các định luật bảo toàn số khối và bảo toàn nguyên tử số ta có hệ phơng trình: ++= ++= 82zkk290 208k.0k4232 21 21 Giải hệ, đợc: 6 4 208232 k 1 = = và z.k 2 = - 4. Do k 2 0, nên z < 0. Vậy: - đây là hạt - - có 6 lần phóng xạ và 4 lần phóng xạ - 1/4 1/4 1/4 1/4 2 Câu 5: (1điểm) 1) Khoảng cách từ mắt đến điểm cực viễn: OC V = 12,5 + 37,5 = 50cm. Kính đặt sát mắt nên tiêu cự của kính: f = - OC V = - 50cm = - 0,5 m. Độ tụ kính: D = 5,0 1 f 1 = = -2 đi ốp. - Nếu kính là thấu kính hội tụ thì ảnh ảo sẽ nằm trớc kính từ sát kính đến xa vô cùng nghĩa là luôn có những vị trí đặt vật cho ảnh ảo nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt và mắt luôn có thể nhìn rõ đợc những vật đó. Đối với thấu kính phân kì thì ảnh của mọi vật là ảo nằm trong khoảng từ kính đến tiêu điểm ảnh F nếu F nằm bên trong điểm cực cận thì mắt không thể nhìn rõ đợc bất kỳ vật nào: OF < OC C - f < 12,5cm f > - 12,5cm = - 0,125m D = 125,0 1 f 1 < = -8 đi ốp. Vậy khi đeo kính có độ tụ D < - 8 đi ốp thì ngời này sẽ không thể nhìn thấy rõ bất kỳ vật nào trớc mắt. 2) Khi gơng lùi đến vị trí mà ảnh của mắt trong gơng hiện lên ở điểm cực cận C C thì mắt phải điều tiết tối đa, tiêu cự của thuỷ tinh thể nhỏ nhất. Khi đa ra xa, khoảng cách giữa mắt và ảnh tăng lên do đó tiêu cự của thuỷ tinh thể tăng dần để ảnh hiện rõ nét trên võng mạc. Khi ảnh hiện lên ở điểm cực viễn C V thì mắt không phải điều tiết, thuỷ tinh thể có tiêu cự lớn nhất. ảnh qua gơng phẳng có độ cao luôn bằng vật, đối xứng với vật qua gơng không phụ thuộc vào khoảng cách từ vật đến gơng. Tuy nhiên góc trông ảnh giảm vì khoảng cách từ ảnh đến mắt tăng lên. 1/4 1/4 1/4 1/4 Câu 6: (1điểm) Vật m chịu 2 lực tác dụng: trọng lực P và lực đàn hồi của lò xo. ở vị trí cân bằng (VTCB) lò xo giãn l, ta có phơng trình: P = F 0 mg = kl l = cm5,2m025,0 100 10.25,0 k mg === Phơng trình dao động có dạng: x = Asin(t + ). Tần số góc: 20 25,0 100 m k === rad/s. ở thời điểm thả vật thì lò xo giãn 7,5cm tức là cách VTCB một đoạn là 7,5 - 2,5 = 5cm và nằm về phía âm của trục toạ độ, do đó ở thời điểm t = 0 vật có: li độ: x = Asin = -5cm. vận tốc: v = Acos = 0. A = 5cm và = - /2. Do đó phơng trình dao động là x = 5sin(20t - /2) (cm). Các thời điểm vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng (vật có li độ x = 2,5 cm) là nghiệm của phơng trình 5sin(20t - /2) = 2,5 sin(20t - /2) = 0,5 )s(10/k/15t )s(10/k/30t 2k/65/2-20t 2k/6/2-20t 22 11 22 11 += += += += với k 1 , k 2 = 0, 1, 2, (do t 0) Lần đầu tiên vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng ứng với giá trị nhỏ nhất của t, tức là: t min = (/30) s. . 1/4 1/4 1/4 1/4 m k O F 0 + P 3 Câu 7: (1điểm) Theo công thức Anhxtanh về hiện tợng quang điện: =+= A hc m 2 vvm 2 1 A hc e max0 2 max0e Thay số: s/m10.410.3 10.533,0 10.3.10.625,6 10.1,9 2 v 519 6 834 31 max0 = = Khi êlectrôn chuyển động trong từ trờng đều có B r hớng vuông góc với v r thì nó chịu tác dụng của lực Lorenxơ F L có độ lớn không đổi và luôn vuông góc với v r , nên êlectrôn chuyển động theo quỹ đạo là tròn và lực F L đóng vai trò lực hớng tâm: eB vm r r vm FBveF e 2 e htL ==== Nh vậy những êlectrôn có vận tốc v 0max sẽ có bán kính quỹ đạo cực đại: r = R. Cảm ứng từ: T10 10.75,22.10.6,1 10.4.10.1,9 eR vm B 4 319 531 max0e === 1/4 1/4 1/4 1/4 Câu 8: (1điểm) 1) ảnh của vật sáng AB qua gơng cầu lồi là ảo, nằm sau gơng, cùng chiều vật. Nh vậy: d' < 0 và k > 0. Vậy khoảng cách giữa ảnh và vật: L = 60cm = d + |d'| = d - d'. Còn k = d 'd = 0,5. d = 40cm, d' = - 20cm. f g = cm40 )20(40 )20.(40 'dd 'dd = + = + Vẽ ảnh: . 2) Sơ đồ tạo ảnh: Khi dịch chuyển vật AB, điểm B dịch chuyển trên đờng thẳng song song với trục chính, tia tới đi từ B song song với trục chính không đổi, nên tia ló của nó qua hệ cũng không đổi và luôn đi qua ảnh B 3 . Mà ảnh có độ cao không đổi tức là B 3 dịch chuyển trên đờng thẳng song song với trục chính. Vậy hệ thấu kính gơng này có tính chất: chùm tia tới song song với trục chính (tơng đơng với một vật ở xa vô cùng) cho chùm tia ló song song với trục chính (tơng đơng với ảnh cuối cùng ở xa vô cùng) . == == = = ' 2k3 2k ' 1 ' 3 1 dafd dafd d d 40d d40 fd fd dd 2 2 g2 g2 ' 22 + = == = = cm80d 0d 2 2 - Với d 2 = 0 thì: f k = a - d 2 = 20cm. - Với d 2 = -80cm thì: f k = a - d 2 = 20 - (-80) = 100cm. 1/4* 1/4* 1/4 1/4 1/4 1/4 AB O A 1 B 1 G A 2 B 2 O A 3 B 3 d 1 d 1 ' d 2 d 2 'd 3 d 3 ' A B A' B' F O 4 Câu 9: (1điểm) 1) Khi mắc ampe kế vào M và N thì đoạn mạch gồm C và R 2 bị nối tắt, trong mạch chỉ còn R 1 nối tiếp với L, dòng điện trễ pha so với hiệu điện thế = 60 0 P = UIcos U = .V120 5,0.3,0 18 cosI P == R 1 = P/I 2 = 18/0,3 2 = 200. .32003RZ3 R Z tg 1L 1 L ==== L = H55,0H 3 f2 Z L = . 2) Kí hiệu U AM = U 1 , U MN = U 2 = 60V. Vẽ giản đồ véc tơ. Theo định lý hàm số cosin: V3605,0.60.120.26012060cosUU2UUU 220 2 2 2 2 1 =+=+= I 2 = U 1 cos60 0 /R 1 = 315,0200/5,0.360 = A. Các tổng trở: Z PQ = ==+ 3 400 I U ZR 2 2 2 C 2 2 (1) Z = 3 800 I U )ZZ()RR( 2 2 CL 2 21 ==++ 3 800 )Z3200()R200( 2 C 2 2 =++ (2) Giải hệ phơng trình (1) và (2) thu đợc: R 2 = 200; Z C = 3/200 F10.38,1F 4 10.3 fZ2 1 C 5 4 C = = 1/4* 1/4 1/4* 1/4 1/4 1/4 Câu 10: (1điểm) 1) So sánh sự phóng xạ và sự phân hạch: Có 2 điểm giống nhau quan trọng: + Đều là các phản ứng hạt nhân. + Đều là phản ứng toả năng lợng. . Có 2 điểm khác nhau quan trọng: + Phóng xạ xảy ra tự động không phụ thuộc vào các điều kiện khách quan bên ngoài và không điều khiển đợc, còn phân hạch có thể xảy ra hoặc không xảy ra phụ thuộc vào việc hạt nhân nặng có hấp thụ đợc nơtrôn hay không. Phân hạch có thể xảy ra phản ứng dây chuyền, còn phóng xạ thì không xảy ra dây chuyền đợc. + Các hạt tạo ra trong mỗi phóng xạ là xác định, còn sản phẩm của những phân hạch khác nhau của cùng một đồng vị lại có thể khác nhau và không xác định. 2) Năng lợng toả ra của phóng xạ ThHeU 230 90 4 2 234 92 + là: E = (M 0 - M)c 2 = (m U - m Th - m )c 2 Từ định nghĩa của độ hụt khối: m U = 92m p + (234 - 92)m n - m U m U = 92m p + 142m n - m U Tơng tự: m Th = 90m p + 140m n - m Th ;m = 2m p + 2m n - m E = m c 2 + m Th c 2 - m U c 2 = A + A Th Th - A U U Trong đó: , Th , U và A , A Th , A U tơng ứng là các năng lợng liên kết riêng và số khối của các hạt , Th230 và U234. Thay số: E = 4.7,1 + 230.7,7 - 234.7,63 = 13,98 14MeV. - Hết - 1/4* 1/4 1/4* 1/4 1/4 1/4 I U L U U R2 U R1 U 1 U 2 U C 60 0 60 0 O . 1/4* 1/4* 1/4 1/4 1/4 1/4 AB O A 1 B 1 G A 2 B 2 O A 3 B 3 d 1 d 1 ' d 2 d 2 'd 3 d 3 ' A B A& apos; B' F O 4 Câu 9: (1điểm) 1) Khi mắc ampe kế vào M và N thì đoạn mạch. (1điểm) - Máy quang phổ hoạt động d a vào hiện tợng tán sắc ánh sáng. - Bộ phận thực hiện tán sắc là lăng kính. - Nguyên nhân c a hiện tợng tán sắc ánh sáng là: Chiết suất c a một môi trờng trong. suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau và phụ thuộc vào bớc sóng (hoặc màu) c a ánh sáng đó. 1/4 1/4 1/2 Câu 2: (1điểm) a) Khi một ngời hoặc một nhạc cụ phát ra một âm cơ bản