Đang tải... (xem toàn văn)
B b, Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các quang electron cực đại ngay lúc bắn ra từ catôt và hướng chúng vào một từ trường đều có cảm ứng từ vuông góc với véc tơ vận tốc của nó và có [r]
(1)Hình SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC Họ tên:……… Số báo danh:………
KỲ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2015 - 2016 Khóa ngày 23/03/2016
Mơn: VẬT LÍ LỚP 12 THPT
Thời gian làm bài: 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 trong
chân không c = 3.108 m/s, số Plăng h = 6,625.10-34 J.s
Câu (2,0 điểm)
300
M g k 200 /N m m200g h3,75cm g10 /m s2Một lắc lò xo gồm
vật nặng có khối lượng, lị xo nhẹ có độ cứng Khi M vị trí cân thả nhẹ vật rơi từ độ cao so với M hình Coi va chạm m M hoàn toàn mềm Sau va chạm, hệ M m bắt đầu dao động điều hòa Lấy Bỏ qua ma sát lực cản môi trường
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 b, Tính biên độ dao động cực đại hệ vật để q trình dao động vật m khơng rời khỏi M
Câu (2,0 điểm)
u=200√5 sin 100 πt (V ) 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
Vơn kế có điện trở lớn Đặt vào hai đầu A, B đoạn mạch hiệu điện thế:
R=40 Ω uAM a, Biết Tính L để số vôn kế cực đại Viết biểu thức
L=L1 U1 ϕ1 L=L2=2 L1 U2=U1
2 ϕ2 ϕ1 ϕ2 uAM L=L2 b, Khi độ tự
cảm cuộn dây có giá trị vơn kế dịng điện mạch sớm pha góc so với u Cịn độ tự cảm cuộn dây có giá trị vơn kế dịng điện mạch trễ
M
Hình1 m
(2)Hình pha góc so với u Hãy tính , viết biểu thức ứng với trường hợp
Câu (1,0 điểm)
λ=0 , 546 μm Chiếu xạ điện từ có bước sóng lên mặt kim loại dùng làm catơt tế bào quang điện, thu dịng quang điện bão hịa với cường độ 2mA Biết cơng suất xạ điện từ P = 1,515W
a, Tính hiệu suất lượng tử hiệu ứng quang điện
⃗
B b, Dùng chắn tách chùm hẹp quang electron cực đại lúc bắn từ catôt hướng chúng vào từ trường có cảm ứng từ vng góc với véc tơ vận tốc có độ lớn B = 10-4T quỹ đạo electron đường trịn có bán kính
R=2,332cm Tính giới hạn quang điện kim loại làm catôt Câu (1,0 điểm)
Thí nghiệm giao thoa I - Âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,75m, khoảng cách hai khe S1,S2 1mm Màn
quan sát E nhỏ gắn với lị xo dao động điều hịa theo phương ngang với chu kì T = 4,5s hình Ban đầu vị trí lị xo khơng bị biến dạng, cách mặt phẳng chứa hai khe đoạn 2m Sau kéo khỏi vị trí ban đầu khoảng 20cm theo phương vng góc
và hướng xa mặt phẳng chứa khe, thả nhẹ cho dao động điều hịa Tìm khoảng thời gian kể từ thả đến điểm M cách vân trung đoạn 9,45mm thuộc vân sáng bậc lần thứ 2016
Câu (2,0 điểm)
Hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 mặt nước cách 20cm dao động pha, biên độ, theo phương vng góc với mặt nước Vận tốc truyền sóng v = 1,5m/s M điểm mặt nước có sóng truyền đến cách S1, S2 16cm, 25cm điểm dao
động với biên độ cực đại đoạn MS2 có số điểm dao động cực đại nhiều
đoạn MS1 điểm
a, Tính tần số sóng
(3)trong đoạn có điểm đặt nguồn S2 để điểm M dao động với biên độ cực đại Câu (1,0 điểm)
3
1
q
q q
i i i Cho mạch dao động LC lí tưởng có điện tích cực đại Q
0 = 5.10-6C,
có tần số dao động f1, f2 f3 Biết thời điểm, điện tích dịng
điện mạch dao động liên hệ với biểu thức Tại thời điểm t, điện tích tụ mạch dao động q1 = 3.10-6C, q2 =2.10-6C q3 Tính điện
tích q3
Câu (1,0 điểm)
4 π Một nguồn sáng có cơng suất 2W, phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,597m
tỏa theo hướng Hãy tính khoảng cách xa mà người cịn nhìn thấy nguồn sáng Biết rằng, mắt cảm nhận ánh sáng có 10 phơtơn lọt vào mắt 0,05s Biết diện tích mắt mm2 Bỏ hấp thụ ánh sáng
của khí
ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG MƠN VẬT LÝ LỚP 12
(4)1
a Vận tốc m trước va chạm: 50 / 86,6 /
v gh cm s cm s
Do va chạm hồn tồn khơng đàn hồi nên sau va chạm hai vật có vận tốc V
( ) mv 20 / 34,6 /
mv M m V V cm s cm s
M m mg x cm K
K 20 d /ra s
M m
Tần số dao động hệ: Khi có
thêm m lị xo bị nén thêm đoạn: Vậy VTCB hệ nằm VTCB ban đầu đoạn 1cm
2
0 2 V
A x
Tính A: (cm)
1 os
d
2.20sin
c ra
Tại t = ta có:
2 os 20
x c tcm
Vậy:
0,25
0,25
0,25
0,25 b, Phản lực M lên m N thỏa mãn:
2 N mg ma N mg ma m x
2
N mg m x N mg m A
min
N
g A
Để m khơng rời khỏi M Vậy
ax 2
10 2,5 20 m g A cm 0,25 0,25 0,5 uAM=I√R2+ZC2 a Số vơn kế
uAM ZL=ZC⇒ L= 3 R
100 π ≈ ,38( H) Đểcực đại I phải cực đại nên
đoạn mạch xãy tượng cộng hưởng
uAM Khi có cộng hưởng i pha với u, đótrễ pha u một góc 1,25rad
(5)U0 AM=I0√R2+ZC2=U0
R √R
+ZC2=U0√10=1000√2(V )
uAM=1000√2 sin(100 πt −1 ,25)(V )
0,25 0,25 ZC=
Cω=3 R b
L=L1 + Khi , ta có:
U1=I1√R2+ZC2=I1R√10 (1)
tan ϕ1=L1ω
R −3 (2)
L1ω− R¿2 ¿
R2
+¿
√¿
I1=U
¿
(3)
L=L2=2 L1 ZL2=2 ZL1 + Khi , ta có: U2=I2√R
2
+ZC2=I2R√10 (4)
tan ϕ1=2 L1ω
R −3 (5)
2 L1ω−3 R¿ ¿
R2
+¿
√¿
I2=U¿
(6)
U2=U1
2 I2=
I1
2 Theo , từ (1) (4), ta có: (7)
L1ω=5 R
2 Từ (2), (6) (7), ta có: (8)
|ϕ1|=0 , 46 rad |ϕ2|=1 , 11rad Thay (8) vào (3) (5), ta có: ,
L=L2=2 L1 + Xét trường hợp
uAM uAM trễ pha i góc 1,25rad nên trễ pha u góc 2,36rad
0,25
0,25
0,25
(6)2 L1ω−ZC¿2
¿
R2+¿
√¿
U0 AM=I0√R2+ZC2=
U0
¿
uAM=200√10 sin(100 πt −2 , 36)(V )
3
η=Ihc
eP λ=3 10
−3=0,3 %
a Hiệu suất lượng tử: 0,5
b Giới hạn quang điện v0 max=|e|BR
m =4,1 10
5m/s
Tính λ0=hc
hc
λ −
mv0 max2
2
=0 ,690 μm
Tính
0,25 0,25
4
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),
' (2000 ) .
6 2000
6 M M
a x
D x
x x
a a
Ta có 100mm=10cm Vì thả nhẹ nên biên độ dao động A= 20cm
5
1007 4527,75
6
T
t T s
Vậy thời gian kể từ thả vật đến qua x = 10cm = A/2 lần thứ 2016
0,5
0,5 a Lấy M’ đối xứng với M qua đường trung trực S1S2 Vẽ đường cực đại
cắt MS2 tại M’’ Như vậy, số điểm cực đại M’’S2 số điểm
cực đại MS1, cịn số cực đại MM’’ số cực đại mà MS2
nhiều MS1 (nhiều điểm ) Từ hình vẽ ta thấy M thuộc cực đại
k =
Đặt: MS1 = d1; MS2 = d2
2 25 16 3
d d k cmta có:
1,5 50 0,03
v
f Hz
tần số sóng:
(7)b Theo định lí hàm số cosin cho tam giác MS1S2 tam giác MS1S’2 ta
có
2 2 ' '
'
1 2 1 2
2 '
1 1
( ) ( ) ( )
os 33,3
2
d S S d d S S MS
c MS cm
d S S d S S
Gọi M thuộc vân cực đại bậc k nguồn S2 dịch chuyển Gọi d’2
khoảng cách từ M tới S’2 q trình S2 dịch chuyển Ta có:
' '
2 16
d d k d d k k
' ' '
2 2 25 33,3 25 16 33,3 5,8
MS d MS d k k Vì
Vì k số nguyên, nên k = (3, 4, 5) Nhưng k = nguồn S2 Suy ra,
trong trình S2 dịch chuyển M
chuyển thành điểm dao động cực đại lần 0,25 0,5 0,25 2 os( )
' sin( )
' os( )
o o o
q Q c t
i q Q t
i Q c t q
Trong mạch dao động ta có:
Vì mạch dao động i vng pha với q nên ta có:
2 2
2 2 2
2 2 2 o o
o o o o
i q i q
i q Q I
I Q Q Q
2 2
2 2
' '
( ) 'q q i i q i q Io
i i i i
Ta có đạo hàm của:
2
2
2 2 2
o o
o o o
I Q
i q
I Q i Q q Mà
2
( ) ' o
o
Q q
i Q q Vậy đạo hàm của:
1
1
q
q q
i i i Từ phương trình tốn cho : Ta đạo hàm vế của phương trình, ta có:
0,25
(8)2 2
1
2 2 2
1 3
( ) ' ( ) ' ( ) ' o o o
o o o
q Q Q Q
q q
i i i Q q Q q Q q
Thay giá trị Qo; q1; q2; vào phương trình trên, ta tìm q3 = 4.10-6
(C)
0,5
7
Cường độ chùm sáng điểm đặt mắt cách nguồn sáng khoảng R
4
P P
I
S R
Năng lượng chùm sáng truyền đến mắt giây W=I s= P
4 πR24 π 10 −6
= P
R210
−6
Số phôtôn lọt vào mắt giây N0=W
ε = Pλ
hcR2 10 − 6
Số photon lọt vào mắt thời gian t =0,05 s N=N1.t= Pλt
hcR210 − 6
Điều kiện để mắt nhìn thấy nguồn sáng
N= Pλt
hcR2 10
− 6≥ 10⇒ R ≤
√Pλt
hc 10
−7 =173,313(Km)
0,5
0,5
Ghi chú:
1 Phần thí sinh làm theo cách khác cho điểm tối đa phần đó.
2 Khơng viết cơng thức mà viết trực tiếp số đại lượng, cho điểm tối đa.
3 Ghi công thức mà:
- Thay số tính tốn sai cho nửa số điểm câu.
- Thay số từ kết sai ý trước dẫn đến sai cho nửa số điểm ý đó. 4 Nếu sai thiếu đơn vị lần trở lên trừ 1,0 điểm.