Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2015 2016 sở GDĐT bắc ninh hệ không chuyên file word có lời giải chi tiết

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT BẮC NINH ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015-2016 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT- Hệ không chuyên Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu (4.0 điểm) Một lò xo treo thẳng đứng, đầu gắn cố định, đầu gắn vật nặng có khối lượng m  0, 2kg Ở vị trí cân (VTCB) lò xo giãn 16 cm Lấy g    10m / s a) Tính độ cứng lò xo chu kỳ dao động T0 hệ b) Vật m đứng yên VTCB, tác dụng lên m lực theo phương thẳng đứng hướng xuống có độ lớn 2,5N thời gian 1s Tìm biên độ giao động quãng đường vật khoảng thời gian c) Vật m đứng yên VTCB, tác dụng lên m lực kéo theo phương thẳng đứng hướng xuống có độ lớn 105N thời gian 3.10-3s Tìm biên độ dao động vật d) Vật dao động tự với biên độ phần c, người ta đặt bàn cứng cố định, nằm ngang cách vị trí cân đoạn h = 10cm (hình vẽ) Khi dao động vật va chạm đàn hồi vào Tính chu kỳ dao động Câu 2(3.0 điểm) Nhờ nguồn dao động, người ta tạo điểm O mặt nước phẳng lặng dao động hòa theo phương thẳng đứng với tần số f = 20 Hz a) Trên mặt nước xuất gọn sóng tròn đồng tâm O, đỉnh sóng cách 6cm Tính tốc độ truyền sóng ngang mặt nước b) Tại điểm A cách O 0,1m biên độ sóng 3cm Hãy tìm biên độ sóng điểm M theo khoảng cách dM = OM, cho biết lượng sóng khơng dần q trình lan truyền, phân bố mặt sóng tròn c) Xét điểm B nằm phía với A so với O đường thẳng qua O, AB = 10cm Tại thời điểm điểm t1 ( s ) A có li độ -1,5cm lên, tìm độ dời hướng chuyển động B thời điểm t1  ( s) 60 Câu (5.0 điểm) Điện áp u  120 cos100 t (V) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm biến trở R, tụ điện có 1 điện dung C  mF cuộn cảm L  H 16  a) Cần thay đổi R đến giá trị để công suất tiêu thụ mạch đạt giá trị cực đại? Tìm cơng suất cực đại b) Khi thay đổi giá trị biến trở thấy ứng với hai giá trị R1 R2, mạch tiêu thụ công suất P độ lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch so với dòng điện mạch tương ứng 1 ,  với 1  22 Tìm R1, R2 cơng suất P Rơto máy phát điện xoay chiều pha có cực từ quay với tốc độ n vòng/phut Hai cực phần ứng máy mắc với tụ điện có điệu dung C  10 F Cho điện trở máy không đáng kể Hãy vẽ đồ thị biểu diễn biến thiên cường độ dòng điện hiệu dụng I qua tụ theo tốc độ quay rô to tốc dộ quay rô to biến thiên liên tục từ n1  150 vòng/phút đến n2  1500 vòng/phút Biết với tốc độ quay 1500 vòng/phut suất điện động hiệu dụng hai cực máy phát tương ứng 200V http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu (3,0 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, dùng đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có khoảng vân giao thoa tương ứng i1  0,8mm i2  0,6mm Biết hai khe hẹp cách a  1mm , khoảng cách quan sát chứa hai khe D  1,5m a) Tìm bước sóng xạ Tìm vị trí vân gần trung tâm có màu với vân trung tâm? b) Tìm tổng số vân sáng khoảng hai vân màu với vân trung tâm, đối xứng với qua vân trung tâm gần vân trung tâm nhất? c) Trên miền giao thoa đối xứng qua vân trung tâm, có bề rộng 9,6mm có vị trí mà vân tối xạ 1 trùng với vân sáng xạ 2 ? Xác định vị trí đó? Câu (5 điểm) Một lò phản ứng hạt nhân có chứa nhiên liệu urani làm giàu urani 235  235 92U  chất làm  C  Khi lò hoạt động urani 235 bị phân hạch theo phản ứng chậm than chì 12 U  n1n  38A X  140ZY  01n a) Xác định A Z hạt nhân X Y Biết độ hụt khối phản ứng 0,006675 u Giả thiết toàn lượng phản ứng cung cấp cho nơtron thứ cấp chúng có động Tính vận tốc nơtron thứ cấp b) Các nơtron thứ cấp sinh sau phản ứng phân hạch nói tới va chạm với nguyên tử cacbon chất làm chậm (xem đứng yên) Giả thiết va chạm đàn hồi, khơng có biến đổi thành hạt nhân khác sau va chạm hạt chuyển động phương Hỏi sau lần va chạm nơtron thứ cấp trở thành nơtron nhiệt (các notron nhiệt notron có lượng k BTph , k B  1,38.10 23 J K 1 số Bôn-xơ-man, Tph  300 K nhiệt độ phòng) 235 92 c) Giả sử nơtron nhiệ hấp thụ hạt nhân U có nhiên liệu urani Hạt nhân 238 92 tạo thành khơng bền, biến đổi thành hạt nhân plutoni Pu hai hạt X giống Xác định X tính động cực đại vận tốc tương ứng hạt X Cho: mn  1,008665u; m(U 238)  238,048608u; m(Pu 239)  239,052146u;1u  1,66.1027 kg 239 94  931,5MeV / c http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT BẮC NINH HƯỚNG DẪN GIẢI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015-2016 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu a) Ở VTCB lò xo bị giãn l : k l0  mg mg 0, 2.10   12,5 N / m Suy k  l0 0,16 m 0,  2  0,8s k 12,5 b) Dưới tác dụng lực F VTCB vật m dịch chuyển xuống đoạn: F 2,5 l    0, 2m  20cm k 12,5 Chọn trục tọa độ hướng dọc theo trục lò xo, gốc tọa độ trùng với vị trí cân vật sau có lực F tác dụng Khi đó, vị trí ban đầu vật có tọa độ l Tại tọa độ x độ biến độ dạng lò xo  x  l  , theo định luật II Niutơn: Chu kỳ lao động hệ: T0  2 F  k  x  l   F  ma   k  x    F  ma   kx  ma  x m   x  k  k 12,5 Trong     2,5rad / s m 0, Vật dao động điều hòa với phương trình: x  A cos t    Trong thời gian lực F tác dụng vật dao động điều hòa quanh VTCB Do vật ban đầu đứng yên nên biên độ dao động: A  l  20cm Do t  T nên quãng đường vật S  A  A  100cm c) Do thời gian vật chịu tác dụng lực F t  3.103 s  T0 nên ta bỏ qua dịch chuyển vật m thời gian Xung lực F gây cho vật m vận tốc v Ta có: F.t  mv Vận tốc m sau đó: F t 105.3.103 v   1,557m / s m 0, Vậy biên độ dao động m: v 1,575 A   0, 2m  20cm  2,5 d) Do va chạm với đàn hồi nên sau va chạm vận tốc vật đổi chiều mà không thay đổi độ lớn Tương ứng trạng thái vật tức thời thay đổi từ M đến N đường tròn 2 Như chu kỳ lao động vật T  T0  0,8  0,53s 3 Câu 2: a) Sóng mặt nước coi gần sóng ngang, gợn sóng vòng tròn đồng tâm cách bước sóng Vậy   6cm  v   f  120cm / s http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 b) Năng lượng sóng phân bố mặt sóng, nên theo phương truyền sóng, xa O, lượng sóng giảm Gọi d A bán kính mặt sóng A, d bán kính mặt sóng M, W lượng sóng cung cấp nguồn O 1s, đơn W vị dài mặt sòng nhận lượng W0  2 d Nếu a biên độ sóng điểm khảo sát cách O khoảng d, W0  a hay W0  ka W W W K Suy ka  a   a2  ; đặt K  2 d 2 d d 2 k d K Với d  d A  0,1m aA  3cm , ta có: 32  0,1 K Tương tự M cách O khoảng d a  dM 0,1 0,1 0,95 a Kết hợp lại ta có:    a3 cm  (cm) (biên độ sóng M) dM dM dM 3 a  d 0,1  cm c) Biên độ sóng B:  B   A  aB  dB 0, 2  aA  Do B cách A: 10cm   10 Nên A sớm pha B , pha B thời điểm t1 T biểu diễn đường tròn Sau pha s tức 60 B biểu diễn đường tròn hình vẽ cm xuống Ta li độ B  2 Câu 3: ZC  160, Z L  100 a) P  U 2R R   Z L  ZC   U2  Z  ZC  R L R Áp dụng bất đẳng thức Côsin được: R  Z L  Z C  60  Pmax  120W b) Chứng minh với hai giá trị khác R mà cho cơng suất góc lệch pha u i tương ứng 1  2    Mà giải thiết cho: 1  22  1    Z L  ZC    R1  20 3 R1 Z  ZC   R2  60 3 Khi R  R2 : tan 2  L R2 Khi R  R1 : tan 1  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 U2  60 R1  R2 Rơ to có cực, nên số cặp cực từ p  Khi n2  1500 (vòng/phút) tần số dòng điện: n p 1500.2 f2    50 Hz  2  2 f  314(rad / s) 60 60 Vì bỏ qua điện trở máy nên: U  E2  200V U Cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ: I   U 2C2  200.105.314  0, 628 A ZC Với vận tốc quay rơto n vòng/phút hiệu điện hiệu dụng xác định cách tổng quát là: NBS (vì điện trở 0) U E U NBSC np  UC   Với   2 f  2 Cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ: I  ZC 60 Công suất: P  NBSC  2 np  NBSC 4 p 2 Suy I    n  K n   60  3600 2 NBSC 4 p số  I  K n đường biểu 3600 diễn phụ thuộc I với n - tốc độ quay rơ to, có dạng nhánh parabol có bề lõm hướng lên chiều dương tọa độ Với n   I  Với K  Với n1  150 vòng/phút: I1  K 150   n2  1500 vòng/phút: I  K 1500   0, 628 A 2 I  150  I    I1   0, 00628 A   I  1500  100 100 Đồ thị I  K n nhánh parabol có dạng hình vẽ D ia Câu a) Ta có: i      1   m  2  0, 4 m a D 15 Vị trí vân có màu với vân trung tâm vị trí hai vân sáng hai xạ trùng màu x1  x2  k11  k22 hay 4k1  3k2 Vị trí vân trùng gần vân trung tâm ứng với giá trị nguyên nhỏ k1 , k2 thỏa mãn phương trình k1  3, k2  Khi khoảng cách tới trung tâm x  3i2  4i2  2, 4mm b) Trong khoảng hai vân trùng liên tiếp có vân sáng 1 vân sáng 2 Trong khoảng hai vân màu vơi vân trung tâm, đối xứng với qua vân trung tâm gần vân trung tâm có vân sáng 1 vân sáng 2 có vị trí trung tâm trùng nên có tổng    11 vân sáng 2k  1   c) Điều kiện:  k1   i1  k2i2  2 2k  Biểu diễn: 2k1    2n  1 ; 2k2   2n  1 với n nguyên http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 9, Trong miền giao thoa:  mm  k2i2   2,5  n  1,5 Vậy có vị trí thỏa mãn vân tối i1 trùng vân sáng i2 tương ứng n bằng: -2;-1;0;1 Các vị trí cách vân trung tâm khoảng x cho bảng sau: n k1 k2 x (mm) -2 -5 -6 -3,6 -1 -2 -2 -1,2 1,2 3,6 Câu a) Áp dụng định luật bảo tồn điện tích hạt nhân bảo toàn số nuclon cho phản ứng 235 A 140 92U  n  38 X  ZY  n Ta được: 235   A  140   A  93  92  38  Z suy Z  54 Năng lượng tỏa phản ứng: E  m.c Do nơtron thứ cấp có động nên động nơtron E mc Kn   3 Vận tốc nơtron thứ cấp bằng: 2Kn 2mc 2m 2.0, 006675    c 3.108  2.107 m / s mn 3mn 3mn 3.1, 008665 b) Sau lần va chạm với nguyên tử cacbon Do hạt chuyển động phương nên theo định luật bảo toàn động lượng lượng ta được: mn  mC vC'  mn vn' m mn vn2 mC vC' mn vn' 11 Và   , với C  12 ta vn'   mn 13 2 11 Về độ lớn vn'  13 Sau N lần va chạm nơ tron trở thành nơ tron nhiệt có động cỡ k BTph , túc có vận tốc 2k BTph 2Kn 2.1,38.1023.300 v    2, 22.103 m / s 27 mn mn 1, 008665.1, 66.10 ln  ln vv  11  Ta có v     N   55 lần ln13  ln11  13  Vậy phải sau 55 lần va chạm nơtron thứ cấp thành nơtron nhiệt 239 A c) Ta có phản ứng: 238 92U  n  94 Pu  Z X Áp dụng định luật bảo toàn ta A  Z  1 Vậy X electron Động cực đại electron: K e max  E   mU 238  mn  2me  mPu 239  c N Thay số ta K2max  3,82.1013 J Vận tốc electron ve  2Ke  9, 6.108 m / s  c  3.108 m / s vô lý me   v  1 mc   e Ta phải sử dụng cơng thức tương đối tính K e    1   c   http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Ta   0,9843 hay v  2,95.108m / s http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT BẮC NINH HƯỚNG DẪN GIẢI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 201 5-2 016 ĐỀ THI MÔN:... vân tối i1 trùng vân sáng i2 tương ứng n bằng: -2 ;-1 ;0;1 Các vị trí cách vân trung tâm khoảng x cho bảng sau: n k1 k2 x (mm) -2 -5 -6 -3 ,6 -1 -2 -2 -1 ,2 1,2 3,6 Câu a) Áp dụng định luật bảo tồn... tròn đồng tâm cách bước sóng Vậy   6cm  v   f  120 cm / s http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369