Bài giảng DE DU BI 01 ( 2002)

Đề 12 ĐỀ DỰ BỊ 1 NĂM 2002 (Thí sinh thi cao đẳng không làm các câu 9 và 10) Cho các hằng số sử dụng trong đề thi: Hằng số Plăng 34 6,625 10 J.s − × ; vận tốc ánh sáng trong chân không 8 c 3x10 m / s= ; độ lớn điện tích electron 19 e 1,6x10 C − = ; gia tốc trọng trường 2 g 9,8m / s= . Câu 1 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) a) Nêu định nghĩa các đặc trưng sau của dao động điều hòa của một chất điểm trên một trục, ly độ ở thời điểm t, biên độ, tần số, pha ban đầu. b) Hãy cho biết các đặc trưng của chuyển động tròn đều của một chất điểm tương ứng với các đặc trưng của dao động điều hòa. Câu 2 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) a) Hãy nêu định nghĩa của sóng cơ học và giải thích sự lan truyền của sóng cơ. b) Phương trình dao động tại nguồn O có dạng o 2 u Asin t T π   = + ϕ  ÷   . Viết phương trình dao động tại điểm M cách O một khoảng d dọc theo phương truyền sóng, biết vận tốc truyền sóng là v coi biên độ sóng không đổi. Câu 3 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) a) Trình bày cấu tạo của tế bào quang điện. Trong thí nghiệm với tế bào quang điện hãy cho biết khi nào cường độ của dòng quang điện đạt đến giá trị bão hòa và giải thích. b) Khi chiếu bức xạ có tần số 15 f 2,1x10 Hz= vào catốt của một tế bào quang điện thì các electron quang điện bắn ra đều bị giữ lại bởi hiệu điện thế hãm có độ lớn h U 6,625V= . Xác định giới hạn quang điện của kim loại làm catốt. Câu 4 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) Dùng ánh sáng trắng có bước sóng từ 7 4x10 m − đến 7 7,5x10 m − trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng. Hãy tính bước sóng của các ánh sáng đơn sắc cho vân sáng tại vị trí trên màn quan sát, cách vân sáng trung tâm 3mm. cho khoảng cách giữa hai khe a = 0,8mm và khoảng cách từ hai khe đến màn D = 1,6m. Câu 5 (ĐH: 1 điểm; CĐ 1 điểm) a) Một mạch dao động LC có L = 2mH và C = 0,2µF. Cường độ dòng điện cực đại trong cuộn cảm là o I 0,5A= . Tìm năng lượng của mạch dao động và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện ở thời điểm dòng điện qua cuộn cảm là I = 0,3A. Bỏ qua những mất mát năng lượng trong mạch dao động. b) Hãy cho biết tại sao dao động trong mạch dao động LC được gọi là dao động điện từ? Câu 6 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) Bắn hạt vào hạt nhân 14 7 N thì hạt nhân ôxy và hạt prôtôn sau phản ứng. Viết phương trình của phản ứng và cho biết phản ứng là phản ứng tỏa hay thu năng lượng? Tính năng lượng tỏa ra (hay thu vào) và hãy cho biết nếu là năng lượng tỏa ra thì dưới dạng nào, nếu là năng lượng thu thì lấy từ đâu? Khối lượng của các hạt nhân: N m 4,0015u;m 13,9992u; α = = 2 O P m 16,9947u;m 1,0073u;1u 931MeV / c= = = . Câu 7 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) Cho mạch như hình vẽ: R là một biến trở,C là tụ điện, L là cuộn dây. Điện trở thuần C của cuộn dây và các dây nối có thể bỏ qua. Hiệu điện thế AB o u U sin(100 t) (V)= π có biên độ o U coi như không đổi. Ban đầu hai khóa 1 2 k và k đồng thời mở, thay đổi điện trở R cho đến khi R = 100Ω thì hiệu điện thế hiệu dụng MN U giữa hai điểm M, N có giá trị bằng hiệu điện thế hiệu dụng PQ U giữa hai điểm P,Q và bằng 220 2 V . Sau đó giữ giá trị R = 100Ω, đóng đồng thời hai khóa 1 2 k và k thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua hai mạch bằng 2,2A. Xác định độ tự cảm L của cuộn dây và điện dung C của tụ điện. Câu 8 (ĐH: 1 điểm; CĐ 1 điểm) Cho một lăng kính thủy tinh có tiết diện là một tam giác vuông cân ABC, góc chiết quang o A 90= , trong phòng không khí. Một tia sáng đơn sắc SI nằm trong một tiết diện thẳng truyền song song với mặt đáy BC tới mặt bên AB tại I và khúc xạ tới đáy BC tại J. Chứng minh rằng tia IJ bị phản xạ toàn phần tại mặt đáy BC và ló ra khỏi mặt AC theo phương song song với tia tới. Câu 9 (ĐH: 1 điểm) Một con lắc đơn dài 45cm teo tại một điểm cố định. Kéo con lắc khỏi phương thẳng đứng một góc bằng 0,1 rad, rồi truyền cho vật nặng m của con lắc vận tốc ban đầu 0,21m / s= o v theo phương vuông góc với dây về phía vị trí cân bằng. Coi con lắc dao động điều hòa, viết phương trình dao động theo góc lệch của con lắc, lấy gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, góc thới gian là lúc truyền vận tốc o v và chiều dương ngược với o v . Câu 10 (ĐH: 1 điểm) Một người không đeo kính có thể nhìn rõ các vậy cách mắt xa nhất 210cm. Người ấy dùng một gương cầu lồi hình tròn, đường kính rìa gương bằng 8cm, bán kính cong bằng 400cm, để quan sát ảnh của các vật ở phía sau mình. Mắt người ấy đặt trên trục chính của gương và cách gương 50cm. a) Nếu người ấy nhìn thấy rõ trong gương ảnh của một vật nhỏ thì khỏang cách lớn nhất từ vật đến gương theo phương trục chính bằng bao nhiêu? b) Một vật hình tròn đặt vuông góc với trục chính của gương, tâm của vật ỏ trên trục chính, cách gương 600cm. Hỏi bán kính lớn nhất của vật bằng bao nhiêu thì người đó có thể thấy rõ ảnh mép ngoài của vật? BÀI GIẢI Câu 1 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) a) Xem sách giáo khoa vật lí 12. b) Dao động điều hòa là hình chiếu của chuyển động tròn điều lên một đường thẳng nằm trong mặt phẳng chứa đường tròn (hình vẽ): ly độ x = OM là hình chiếu của độ dời S = CP. Biên độ A là bán kính đường tròn. Tần số f là tần số vòng quay được trong một đơn vị thời gian. Pha ban đầu · o COPϕ = xác định vị trí ban đầu của vật chuyển động tròn. Câu 2 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) a) Sóng cơ học là sự lan truyền các dao động cơ trong môi trường đàn hồi. Giải thích: Sự truyền sóng cơ học là sự truyền pha dao động. Thật vậy vì pha dao động tại điểm M (cách nguồn sóng O một khoảng d ở thời điểm t chính là pha dao động tại nguồn O lúc t − θ (tức là ( ) o 2 t T π   −θ + ϕ  ÷   ) trong đó d v θ = là khoảng thời gian để sóng truyền từ O đến M. b) Phương trình dao động tại iđểm M là: M o 2 u Asin (t ) T π   = −θ + ϕ     hay M o o 2 t 2 d t d u Asin Asin 2 T T v d π π       = + ϕ − = π − +ϕ  ÷     λ       . Câu 3 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) a) Cấu tạo của tế bào quang điện (sách giáo khoa vật lí 12). Khi AK U khá lớn thì tất cả electron quang điện bị đứt khỏi catốt sẽ về hết anốt và tạo thành dòng điện bh I . Nếu tiếp tục tăng AK U thì số electron về anốt (trong 1s) cũng không tăng hơn nữa tức bh I cũng không tăng vì vậy bh I gọi là cường độ dòng quang điện bảo hòa. c) Áp dụng công thức Anhxtanh: n o hc hf eU= + λ o n n hc c e hf eU f .U h ⇒ λ = = −   −  ÷   Thế số 8 o 15 19 34 3x10 0,6 m 6,625 2,1x10 1,6x10 6,625x10 − − λ = = µ   −  ÷   . Câu 4 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) Ta có: D i a λ = (1) Theo đề bài: 3 k D 3x10 x ki a − λ = = = suy ra ax k.D λ = , với k là các số nguyên (2) Theo đề bài 7 7 4x10 m 7,5x10 m − − ≤ λ ≤ 7 7 ax 4x10 7,5x10 kD − − ⇒ ≤ ≤ (3) hay 7 7 ax 4x10 k 7,5x10 k D − − ≤ ≤ mà 3 3 7 ax 0,8x10 x3x10 15x10 m D 1,6 − − − = = nên theo (3) ta được: 7 7 7 4x10 k 15x10 7,5x10 k − − − ≤ ≤ 15 k 3,75 4 2 k 3,75 15 k 2 7,5  ≤ =   ⇒ ⇒ ≤ ≤   ≥ =   (4) Vì k nguyên nên từ (4) ⇒ k = 2; 3 Với k = 2 thay vào (2): 7 7 1 15x10 7,5x10 m 2 − − λ = = . Với k = 3 thay vào (2): 7 7 2 15x10 5x10 m 3 − − λ = = . Câu 5 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) a) Năng lượng của mạch: 2 3 2 3 o 1 W LI 0,5x2x10 x0,5 0,25x10 0,25J 2 − − = = = = Khi i = 0,3A thì năng lượng từ trong cuộn cảm là: 2 3 2 5 B 1 W LI 0,5x2x10 x0,3 9x10 J 2 − − = = = Năng lượng trong tụ điện là: 3 5 4 E B W W W 0,25x10 9x10 1,6x10 J − − − = − = − = Mặt khác: 2 E 2W 1 W CU U 2 C = ⇒ = Thế số: 4 6 2x1,6x10 U 40V 0,2x10 − − = = . b) Dao động trong mạch LC gọi là dao động điện từ vì các đại lượng về điện như i, u c , q, ur E của tụ điện …… và các đại lượng về từ như cảm ứng từ ur B , từ trường ur H trong cuộn cảm … đều dao động điều hòa theo thời gian. Câu 6 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) Phương trình phản ứng: + → + 4 14 17 1 2 7 8 1 He N O H ∆ = + − − He N O H m m m m m ∆m = (4,0015 + 13,9992 – 16,9947 – 1,0073)u = -1,3 x −3 10 u<0 ∆m < 0 ⇒ ⇒ phản ứng thu năng lượng. Năng lượng thu vào là: − ∆ = ∆ = = 2 3 E m c 1,3x10 x9,31 1,2103MeV Năng lượng thu vào lấy từ động năng của hạt đạn . Câu 7 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) Ta có = = = AB U RI 100x2,2 220V = = + 2 2 MN MN C U I.Z I R Z = = + 2 2 PQ PQ L U I.Z I R Z Theo đề bài thì: = ⇒ = ⇒ = MN PQ MN PQ L C U U Z Z Z Z Vậy = + − = 2 2 AB L C Z R (Z Z ) R Vậy tổng trở của mạch AB khi k 1 và k 2 đóng hoặc khi k 1 và k 2 ngắt đều bằng R. Do đó dòng điện trong mạch trong ha trường hợp cũng bằng nhau và có giá trị là I = 2,2 A theo đề bài: = = = MN PQ AB U U 220 2V U . 2 hay + = + = 2 2 2 2 2 C L R Z R Z 2R hay = = ⇒ = = ⇒ = ω = ω 2 2 2 C L C L 1 Z Z R Z Z R L R C vậy − = = = = = µ ω ω π π 4 C 1 1 1 10 C F 31,83 F Z R 100 x100 = = = = = ω π π R 100 1 L H 0,3183H 318,3mH 100 . Câu 8 (ĐH: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) Góc giới hạn phản xạ toàn phần trên mặt BC i gh ứng với gh 1 sin i n = Theo hình vẽ ta có · · = = + = + $ J IJM IJK KJM r B (1) ⇒ sinJ=sin(r+B) = sin r cos B + sin B cos r (2) Với = = sin i cos B sin r n n và = − = − = − 2 2 2 2 2 cos B 1 cos r 1 sin r 1 n cos B n n thay vào (2): = + − 2 2 2 cos B sin B sin J n cos B n n (3) vì n > 1 nên − > − = 2 2 2 2 n cos B 1 cos B sin B vậy (3) trở thành: > + = = 2 2 gh cos B sin B 1 sin J sin i n n n vậy J > i gh nghĩa là có phản xạ toàn phần tại J. Theo nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng tia ló khỏi mặt AC là I’K cũng song song với BC, nghĩa là I’K // tia tới SI Câu 9 (ĐH: 1 điểm) Phương trình dao động tính theo góc lệch của con lắc là: α = Asin(ωt + ϕ) với A là biên độ góc, ω = = = g 9,8 4,67rad / s l 0,45 Vận tốc góc ban đầu của con lắc là: Ω = = = o o v 21 0,4667rad / s l 45 Ta có: 2 2 2 2 o o 2 (0,4667) A (0,1) 0,1 2 rad 4,667 Ω = α + = + = ω o o 4,667x0,1 4 tg 1 3 0,4667 4 π  ϕ =  ωα  ϕ = = = ⇒  − π Ω  ϕ =   Khi t = 0; o Acos 0 cos 0Ω = ω ϕ < ⇒ ϕ < nên chọn 3 4 π ϕ = − Vậy (1) trở thành π   α = −  ÷   3 0,1 2 sin 0,4667t (rad) 4 Câu 10 (ĐH: 1 điểm) a) Ta có MA = MO + OA + MO + d ' mà d ' = MA – MO = 210 – 50 = 160cm vậy d’ = - d ' = -160cm = = − d ' f OA d d ' f (2) Với = = = R 400 f 200cm 2 2 − − ⇒ = = = = − + max 160x( 200) d d 800cm 8m 160 200 b) Xác định vị trí ảnh M’ của mắt M tạo bởi gương − = = = = = − − + − d OM.f 50x( 200) OM ' d ' 40cm d f 50 200 OM f Ta có α = = = OP 4 tg 0,1 OM ' 40 = = α = + α max R BN BM'.tg (BO OM ')tg = (600 + 40) x 0,1 = 64cm . Câu 4 ( H: 1 điểm; CĐ: 1 điểm) Ta có: D i a λ = (1 ) Theo đề bài: 3 k D 3x10 x ki a − λ = = = suy ra ax k.D λ = , với k là các số nguyên (2 ) Theo đề bài 7. ⇒ ≤ ≤   ≥ =   (4 ) Vì k nguyên nên từ (4 ) ⇒ k = 2; 3 Với k = 2 thay vào (2 ): 7 7 1 15x10 7,5x10 m 2 − − λ = = . Với k = 3 thay vào (2 ): 7 7 2 15x10 5x10