đề thi thử đại học vật lí lop 12

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH ĐỀ CHÍNH THỨC Họ tên: ………………… Số báo danh: KÌ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2015 - 2016 Khóa ngày 23 – - 2016 Môn: VẬT LÍ LỚP 12 THPT Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Đề gồm có 02 trang Cho điện tích, khối lượng electron e = -1,6.10-19C, m = 9,1.10-31kg, vận tốc ánh sáng chân không c = 3.108 m/s, số Plăng h = 6,625.10-34 J.s Câu (2 điểm) m Một lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng M = 300 g , lò xo nhẹ có độ cứng k = 200 N / m Khi M vị trí cân thả nhẹ vật m = 200 g rơi h từ độ cao h = 3, 75cm so với M hình Coi va chạm m M hoàn M toàn mềm Sau va chạm, hệ M m bắt đầu dao động điều hòa Lấy g = 10m / s Bỏ qua ma sát lực cản môi trường k a, Viết phương trình dao động hệ (M+m) Chọn gốc thời gian lúc va chạm, trục tọa độ Ox thẳng đứng hướng lên, gốc O vị trí cân hệ sau va chạm Hình b, Tính biên độ dao động cực đại hệ vật để trình dao động vật m không rời khỏi M Câu (2 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ hình Cuộn dây cảm có độ tự cảm L thay đổi Tụ điện C có dung kháng lớn gấp lần điện trở R Vôn kế có điện trở lớn Đặt vào hai đầu A, B đoạn mạch hiệu điện thế: Hình u = 200 sin 100πt (V ) a, Biết R = 40Ω Tính L để số vôn kế cực đại Viết biểu thức u AM b, Khi độ tự cảm cuộn dây có giá trị L = L1 vôn kế U1 dòng điện mạch sớm pha góc ϕ1 so với u Còn độ tự cảm cuộn dây có giá trị L = L2 = 2L1 vôn kế U2 = u AM U1 dòng điện mạch trễ pha góc ϕ2 so với u Hãy tính ϕ1 , ϕ2 viết biểu thức ứng với trường hợp L = L2 Câu (1 điểm) Chiếu xạ điện từ có bước sóng λ = 0,546 µm lên mặt kim loại dùng làm catôt tế bào quang điện, thu dòng quang điện bão hòa với cường độ 2mA Biết công suất xạ điện từ P=1,515W a, Tính hiệu suất lượng tử hiệu ứng quang điện b, Dùng chắn tách chùm hẹp quang electron cực đại lúc bắn từ  catôt hướng chúng vào từ trường có cảm ứng từ B vuông góc với véc tơ vận tốc có độ lớn B = 10 -4T quỹ đạo electron đường tròn có bán kính R=2,332cm Tính giới hạn quang điện kim loại làm catôt Trang 1/2 Câu (1 điểm) Thí nghiệm giao thoa I–Âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,75 µ m, khoảng cách hai khe S 1,S2 1mm Màn quan sát E nhỏ gắn với lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với chu kì T=4,5s hình Ban đầu vị trí lò xo không bị biến dạng, cách mặt phẳng chứa hai khe đoạn 2m Sau kéo khỏi vị trí ban đầu khoảng 20cm theo phương vuông góc hướng xa Hình mặt phẳng chứa khe, thả nhẹ cho dao động điều hòa Tìm khoảng thời gian kể từ thả đến điểm M cách vân trung đoạn 9,45mm thuộc vân sáng bậc lần thứ 2016 Câu (2 điểm) Hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 mặt nước cách 20cm dao động pha, biên độ, theo phương vuông góc với mặt nước Vận tốc truyền sóng v = 1,5m/s M điểm mặt nước có sóng truyền đến cách S 1, S2 16cm, 25cm điểm dao động với biên độ cực đại đoạn MS2 có số điểm dao động cực đại nhiều đoạn MS điểm a, Tính tần số sóng ' b, Xét điểm S đường thẳng S1S2 cách S1, S2 30cm, 10cm Hỏi đoạn S S 2' có điểm đặt nguồn S2 để điểm M dao động với biên độ cực đại Câu (1 điểm) Cho mạch dao động LC lí tưởng có điện tích cực đại Q = 5.10-6C, có tần số dao động f1, f2 f3 Biết thời điểm, điện tích dòng điện mạch q1 q2 q3 + = Tại thời điểm t, điện tích tụ dao động liên hệ với biểu thức i1 i2 i3 mạch dao động q1 = 3.10-6C, q2 = 2.10-6C q3 Tính điện tích q3 Câu (1 điểm) Một nguồn sáng có công suất 2W, phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,597 µ m tỏa theo hướng Hãy tính khoảng cách xa mà người nhìn thấy nguồn sáng Biết rằng, mắt cảm nhận ánh sáng có 10 phôtôn lọt vào mắt 0,05s Biết diện tích mắt 4π mm2 Bỏ hấp thụ ánh sáng khí Hết Trang 2/2 Trang 2/2 SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH HƯỚNG DẪN CHẤM Câu KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 12 – THPT NĂM HỌC 2015 – 2016 MÔN: VẬT LÍ NỘI DUNG a Vận tốc m trước va chạm: Điểm v = gh = 50 3cm / s ≈ 86, 6cm / s Do va chạm hoàn toàn không đàn hồi nên sau va chạm hai vật có vận tốc V mv = 20 3cm / s ≈ 34, 6cm / s 0,25 M +m K = 20rad / s Khi có thêm m lò xo Tần số dao động hệ: ω = M +m mg 0,25 = 1cm Vậy VTCB hệ nằm bị nén thêm đoạn: x0 = K mv = ( M + m)V → V = điểm VTCB ban đầu đoạn 1cm V2 = (cm) ω2 1 = 2cosϕ π → ϕ = rad Tại t=0 ta có:   −2.20sin ϕ < Tính A: A = x 20 + π ÷cm 3 b, uu Phản u lực của M lên m N thỏa mãn: N + mg = ma → N − mg = ma = −mω x 2 → N = mg − mω x → N = mg − mω A g Để m không rời khỏi M N ≥ → A ≤ Vậy ω g 10 Amax = = = 2,5cm ω 20 0,25 0,25   Vậy: x = 2cos  20t + 0,25 0,25 0,5 a Số vôn kế u AM = I R + Z C2 Để u AM cực đại I phải cực đại nên đoạn mạch xãy tượng 2 điểm 3R ≈ 0,38( H ) cộng hưởng Z L = Z C ⇒ L = 100π Khi có cộng hưởng i pha với u, u AM trễ pha u góc 1,25rad U0 R + Z C2 = U 10 = 1000 (V ) R u AM = 1000 sin(100πt − 1,25)(V ) = 3R b Z C = Cω + Khi L = L1 , ta có: U AM = I R + Z C2 = 0,25 0,25 0,25 0,25 U1 = I1 R + Z C2 = I1R 10 tan ϕ1 = I1 = (1) L1ω −3 R U (2) (3) R + ( L1ω − 3R ) + Khi L = L2 = 2L1 , ta có: Z L = Z L1 U = I R + Z C2 = I R 10 tan ϕ1 = I2 = (4) L1ω −3 R U (5) (6) R + (2 L1ω − 3R ) U1 I , từ (1) (4), ta có: I = 2 5R Từ (2), (6) (7), ta có: L1ω = Theo U = (7) (8) Thay (8) vào (3) (5), ta có: ϕ1 = 0,46rad , ϕ = 1,11rad 0,25 0,25 + Xét trường hợp L = L2 = 2L1 u AM trễ pha i góc 1,25rad nên u AM trễ pha u góc 0,25 2,36rad U AM = I R + Z C2 = điểm U0 R + ( L1ω − Z C ) 2 R + Z C2 = 200 10 (V ) u AM = 200 10 sin(100πt − 2,36)(V ) Ihc η= = 3.10− = 0,3% a Hiệu suất lượng tử ePλ 0,25 0,5 b Giới hạn quang điện e BR = 4,1.105 m / s m hc λ0 = = 0,690µm hc mv02max Tính − λ Tính v0 max = 1điểm Giả sử điểm M thuộc vân sáng bậc có ly độ x ( góc tọa độ chọn VTCB, chiều dương chiều kéo màn), khoảng cách từ đến khe: D’ = D + x = 2000 + x (mm), λ D' λ (2000 + x) a.xM =6 ⇒x= − 2000 = 100mm=10cm Ta có xM = a a 6λ Vì thả nhẹ nên biên độ dao động A= 20cm Vậy thời gian kể từ thả vật đến qua x = 10cm = A/2 lần thứ 0,25 0,25 0,5 0,5 2016 ∆t = 1007T + điểm 5T = 4527, 75s a Lấy M’ đối xứng với M qua đường trung trực S 1S2 Vẽ đường cực đại cắt MS2 tại M’’ Như vậy, số điểm cực đại M’’S số điểm cực đại MS1, số cực đại MM’’ số cực đại mà MS nhiều MS1 (nhiều điểm ) Từ hình vẽ ta thấy M thuộc cực đại k=3 0,5 Đặt: MS1 = d1; MS2 = d2 0,25 ta có: d − d1 = k λ → 25 − 16 = 3.λ → λ = 3cm tần số sóng: f = v 1,5 = = 50 Hz λ 0, 03 0,25 b Theo định lí hàm số cosin cho tam giác MS1S2 tam giác MS1S’2 ta có 0,25 0,5 cosα = d + ( S1S ) − d d + ( S S ) − ( MS ) = → MS 2' = 33,3cm ' 2.d1.S1S 2.d1.S1S 2 2 2 ' 2 ' 2 Gọi M thuộc vân cực đại bậc k nguồn S2 dịch chuyển Gọi d’2 khoảng cách từ M tới S’2 trình S2 dịch chuyển Ta có: d 2' − d1 = k λ → d 2' = d1 + k λ = 16 + 3.k 0,25 Vì MS ≤ d 2' ≤ MS 2' ↔ 25 ≤ d 2' ≤ 33,3 ↔ 25 ≤ 16 + 3.k ≤ 33,3 ↔ ≤ k ≤ 5,8 Vì k số nguyên, nên k = ( 3,4,5 ) Nhưng k = nguồn S Suy ra, trình S2 dịch chuyển M chuyển thành điểm dao động cực đại lần điểm q = Qo cos(ωt + ϕ ) Trong mạch dao động ta có: i = q ' = −Qoω sin(ωt + ϕ ) i ' = −Qoω cos(ωt + ϕ ) = −ω q Vì mạch dao động i vuông pha với q nên ta có: i2 q2 i2 q2 + = ↔ 2 + = ↔ i + q 2ω = Qo2ω = I o2 I o Qo Qo ω Qo 0,25 q q ' i − i ' q i + ω q I o2 Ta có đạo hàm của: ( ) ' = = = i i2 i2 i 2 2 I Q i q Mà + = → 2o = o I o Qo i Qo − q Q2 q Vậy đạo hàm của: ( ) ' = o i Qo − q Từ phương trình toán cho : q1 q2 q3 + = Ta đạo hàm vế phương i1 i2 i3 0,25 trình, ta có: q Q2 Q2 Q2 q q ( ) '+ ( ) ' = ( ) ' ↔ o + o = o i1 i2 i3 Qo − q1 Qo − q2 Qo − q3 0,5 Thay giá trị Qo; q1; q2; vào phương trình trên, ta tìm q3 = 4.10-6 (C) Cường độ chùm sáng điểm đặt mắt cách nguồn sáng khoảng R I= P P = S 4π R Năng lượng chùm sáng truyền đến mắt giây W = I s = điểm P P 4π 10 − = 10 − 4πR R Số phôtôn lọt vào mắt giây W Pλ N0 = = 10 − ε hcR 0,5 Số photon lọt vào mắt thời gian t =0,05 s N = N1 t = Pλ t − 10 hcR Điều kiện để mắt nhìn thấy nguồn sáng N = Pλt − 10 ≥ 10 ⇒ R ≤ hcR Pλt − 10 =173,313(Km) hc * Ghi chú: Phần thí sinh làm theo cách khác cho điểm tối đa phần Không viết công thức mà viết trực tiếp số đại lượng, cho điểm tối đa Ghi công thức mà: 3.1 Thay số tính toán sai cho nửa số điểm câu 3.3 Thay số từ kết sai ý trước dẫn đến sai cho nửa số điểm ý Nếu sai thiếu đơn vị lần trở lên trừ 1,0 điểm Điểm toàn làm tròn đến 0,25 điểm 0,5 ... Trang 2/2 Trang 2/2 SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH HƯỚNG DẪN CHẤM Câu KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 12 – THPT NĂM HỌC 2015 – 2016 MÔN: VẬT LÍ NỘI DUNG a Vận tốc m trước va chạm: Điểm v = gh = 50 3cm / s ≈... cắt MS2 tại M’’ Như vậy, số điểm cực đại M’’S số điểm cực đại MS1, số cực đại MM’’ số cực đại mà MS nhiều MS1 (nhiều điểm ) Từ hình vẽ ta thấy M thuộc cực đại k=3 0,5 Đặt: MS1 = d1; MS2 = d2 0,25... S S 2' có điểm đặt nguồn S2 để điểm M dao động với biên độ cực đại Câu (1 điểm) Cho mạch dao động LC lí tưởng có điện tích cực đại Q = 5.10-6C, có tần số dao động f1, f2 f3 Biết thời điểm, điện