đề thi khảo sát chọn học sinh giỏi quốc gia thpt môn vật lí năm 2016

ĐỀ THI KHẢO SÁT KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2016 Môn: VẬT LÍ Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 trang, gồm 05 câu) Câu 1(4 điểm) Một gậy gỗ đồng chất có tiết diện tròn bán kính R, đặt ván đồng chất có dạng hình hộp chữ nhật làm gỗ có khối lượng m Tấn ván đặt cho chiều dài L vuông góc với đường sinh gậy khối tâm chúng nằm trục vuông góc với gậy (Hình vẽ) Mặt cắt ngang gỗ hình chữ nhật có chiều cao b chiều rộng c, với c > b Ma sát đủ lớn bề mặt tiếp xúc vật để không xảy trượt Tìm điều kiện bán kính R cho ván đạt trạng thái cân bền Tìm chu kì dao động nhỏ ván lệch xoay quanh vị trí cân Cho biết:Hình hộp chữ nhật có cạnh a, b, c Mômen quán tính trục qua tâm m( a + b ) hình hộp song song với cạnh c I = 12 Câu 2(4,5 điểm) Khảo sát hệ thống làm mát tự động Không khí lạnh nhiệt độ T0 = 293K áp suất p0 = 1atm thổi qua chip tản nhiệt có công suất P = 100W, vào ống thẳng đứng có chiều dài L = 1m, tiết diện ngang S = 25cm2 Sau qua đường ống, không khí vào môi trường xung quanh Giả sử không khí bên đường ống hòa trộn hoàn hảo Bỏ qua ma sát nhớt khí ống tản nhiệt Không khí xem khí lí tưởng có hệ số đoạn nhiệt γ = 1,4 khối lượng mol không khí µ = 29g/mol Tìm mối liên hệ tốc độ khí thổi vào ống v mật độ khí đưa môi trường ρ Xác định công suất chip tản nhiệt P Xác định nhiệt độ T khí đưa môi trường Cho T − T0 = T0 Câu 3(4,5 điểm) Hạt phản muon (meson µ) hạt có điện tích q = e, có khối lượng m = 207m e, me khối lượng electron Khi tương tác với nguyên tử, phản muon bị hạt nhân hút thay nguyên tử hạt nhân, hình thành nguyên tử meson Ở trạng thái bản, hạt phản muon tương tác với nguyên tử mức lượng thấp chúng tồn lực điện Bỏ qua diện electron Tìm tần số dao động phản muon quay quanh hạt nhân nguyên tử meson Biết hat nhân có điện tích Q, bán kính quỹ đạo phản muon quanh hạt nhân R Biết điện tích hạt nhân phân bố Trong nguyên tử meson, điều kiện định, biến thiên lượng toàn phần momen động lượng dW q4 =− E(r) ) ( dt 6πε0c m dL q3 dV = L dt 6πε0c m r dr Trong đó: W lượng toàn phần phản muon, r khoảng cách từ phản muon đến tâm hạt nhân, E(r) V(r) cường độ điện trường điện khoảng cách r tính từ tâm hạt nhân, L momen động lượng phản muon quĩ đạo tròn quanh hạt nhân Tìm phụ thuộc theo thời gian quĩ đạo hạt phản muon r = r(t) quĩ đạo tròn mẫu nguyên tử Bohr Câu 4(3 điểm) Vào ngày nắng to, mặt đường nhựa hấp thụ mạnh ánh sáng mặt trời nên bị nung nóng làm nóng phần khí sát mặt đường Kết nhiệt độ không khí thay đổi theo độ cao Giả thiết a chiết suất không khí phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức n = + Người ta tìm mối liên T 1 bT  z = −   Trong a, b k hệ T theo độ cao z tính từ mặt đường có dạng sau: k  ( T + a )  hệ số dương (b > 1) Một nguồn sáng điểm nằm mặt đường (z = 0) phát ánh sáng theo phương Mặt đường coi mặt phẳng nằm ngang Xác định dạng đường truyền tia sáng phát từ nguồn theo phương ban đầu hợp với phương ngang góc α Xác định khoảng cách xa để người nhìn thấy nguồn sáng, biết mắt người độ cao h so với mặt đường Câu 5(4 điểm) Vào mùa đông, nhóm học sinh làm thí nghiệm sau: đốt cầu nhôm đặc, to lên tới nhiệt độ t sau đặt lên hồ băng cứng (lớp băng đủ dày) khiến cầu nhôm lún sâu băng Khi cầu nhôm không lún nữa, họ đo độ sâu điểm cầu lún băng h Thí nghiệm lặp lại lần, số liệu cuối liệt kê bảng: Lần đo Nhiệt độ cầu 0C 55 70 85 92 104 110 120 140 Độ lún sâu h (cm) 9,0 12,9 14,8 16,0 17,0 18,0 17,0 16,8 Biết trọng lượng riêng nhôm xấp xỉ lần nước Giả sử thí nghiệm nhiệt độ môi trường băng mặt hồ 00C Nhiệt nóng chảy băng λ = 3,34.105J/kg Dựa vào số liệu, vẽ đồ thị độ sâu h theo nhiệt độ t0C Tính nhiệt dung riêng nhôm Chỉ giá trị không sử dụng đồ thị Giải thích định tính giá trị -HẾT • • Thí sinh không sử dụng tài liệu Giám thị không giải thích thêm ĐỀ THI KHẢO SÁT KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2016 ĐÁP ÁN MÔN VẬT LÍ Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1 R > b T=π L2 + 4b b  3g  R − ÷ 2  Câu v = P =  gL  p0 µ −ρ÷  ρ  RT0  γR(T − T0 )Svρ µ( γ − 1) 2/3  γgLP   T0   gL +  T = ÷  ≈ 322K gL  ( γ − 1)Sp     Câu T = 4πR r = r0 − πε0 mR qQ q 3Q t , r0 bán kính Bohr 4π2ε02c3m Câu   z = 2k cos α ( cos 2α − cos 2α )   2α + sin 2α x = 2α + sin 2α ) − (  2k cos α 2k cos α L = ( arccos ( − 2kh ) + − ( − 2kh ) 2k ) Câu c = 8600J/kg.K ... Thí sinh không sử dụng tài liệu Giám thị không giải thích thêm ĐỀ THI KHẢO SÁT KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2016 ĐÁP ÁN MÔN VẬT LÍ Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) ... nhìn thấy nguồn sáng, biết mắt người độ cao h so với mặt đường Câu 5(4 điểm) Vào mùa đông, nhóm học sinh làm thí nghiệm sau: đốt cầu nhôm đặc, to lên tới nhiệt độ t sau đặt lên hồ băng cứng (lớp... thời gian quĩ đạo hạt phản muon r = r(t) quĩ đạo tròn mẫu nguyên tử Bohr Câu 4(3 điểm) Vào ngày nắng to, mặt đường nhựa hấp thụ mạnh ánh sáng mặt trời nên bị nung nóng làm nóng phần khí sát mặt