đề thi thử đại học vật lí lop 12

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH
ĐỀ CHÍNH THỨC
Họ và tên: …………………
Số báo danh:...........................

KÌ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2015 - 2016
Khóa ngày 23 – 3 - 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 của electron là e = -1,6.10-19C, m = 9,1.10-31kg, vận tốc ánh sáng
trong chân không c = 3.108 m/s, hằng số Plăng h = 6,625.10-34 J.s
Câu 1 (2 điểm)
m
Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng M = 300 g , lò xo nhẹ có độ
cứng k = 200 N / m . Khi M đang ở vị trí cân bằng thì thả nhẹ vật m = 200 g rơi h
từ độ cao h = 3, 75cm so với M như hình 1. Coi va chạm giữa m và M là hoàn
M
toàn mềm. Sau va chạm, hệ M và m bắt đầu dao động điều hòa. Lấy
g = 10m / s 2 . Bỏ qua mọi ma sát và lực cản môi trường.
k
a, Viết phương trình dao động của hệ (M+m). Chọn gốc thời gian là lúc
va chạm, trục tọa độ Ox thẳng đứng hướng lên, gốc O tại vị trí cân bằng của hệ
sau va chạm.
Hình 1
b, Tính biên độ dao động cực đại của hệ vật để trong quá trình dao động
vật m không rời khỏi M.
Câu 2 (2 điểm)
Cho mạch điện có sơ đồ như hình 2. Cuộn dây thuần

cảm có độ tự cảm L thay đổi được. Tụ điện C có dung
kháng lớn gấp 3 lần điện trở R. Vôn kế có điện trở rất lớn.
Đặt vào hai đầu A, B của đoạn mạch hiệu điện thế:
Hình 2
u = 200 5 sin 100πt (V )
a, Biết R = 40Ω . Tính L để số chỉ của vôn kế là cực đại. Viết biểu thức của u AM khi đó.
b, Khi độ tự cảm của cuộn dây có giá trị L = L1 thì vôn kế chỉ U1 và dòng điện trong mạch
sớm pha góc ϕ1 so với u. Còn khi độ tự cảm của cuộn dây có giá trị L = L2 = 2L1 thì vôn kế chỉ
U2 =
u AM

U1
và dòng điện trong mạch trễ pha góc ϕ2 so với u. Hãy tính ϕ1 , ϕ2 và viết biểu thức
2
ứng với trường hợp L = L2 .

Câu 3 (1 điểm)
Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng λ = 0,546 µm lên mặt kim loại dùng làm catôt của
một tế bào quang điện, thu được dòng quang điện bão hòa với cường độ 2mA. Biết công suất
của bức xạ điện từ là P=1,515W.
a, Tính hiệu suất lượng tử của hiệu ứng quang điện.
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 B vuông góc với véc tơ vận tốc
của nó và có độ lớn B = 10 -4T thì quỹ đạo các electron đó là đường tròn có bán kính
R=2,332cm. Tính giới hạn quang điện của kim loại làm catôt.

Trang 1/2

Câu 4 (1 điểm)
Thí nghiệm giao thoa I–Âng với ánh sáng đơn sắc
có bước sóng 0,75 µ m, khoảng cách giữa hai khe S 1,S2 là
1mm. Màn quan sát E khá nhỏ được gắn với một lò xo và
có thể dao động điều hòa theo phương ngang với chu kì
T=4,5s như hình 4. Ban đầu màn đang ở vị trí lò xo
không bị biến dạng, khi đó nó cách mặt phẳng chứa hai
khe một đoạn 2m. Sau đó kéo màn ra khỏi vị trí ban đầu
một khoảng 20cm theo phương vuông góc và hướng ra xa
Hình 4
mặt phẳng chứa 2 khe, rồi thả nhẹ cho nó dao động điều
hòa. Tìm khoảng thời gian kể từ khi thả màn đến khi điểm M trên màn cách vân trung một
đoạn 9,45mm thuộc vân sáng bậc 6 lần thứ 2016.
Câu 5 (2 điểm)
Hai nguồn sóng cơ kết hợp S1, S2 ở trên mặt nước cách nhau 20cm dao động cùng pha,
cùng biên độ, theo phương vuông góc với mặt nước. Vận tốc truyền sóng là v = 1,5m/s. M là
điểm trên mặt nước có sóng truyền đến cách S 1, S2 lần lượt 16cm, 25cm là điểm dao động với
biên độ cực đại và trên đoạn MS2 có số điểm dao động cực đại nhiều hơn trên đoạn MS 1 là 6
điểm.
a, Tính tần số của sóng
'
b, Xét điểm S 2 trên đường thẳng S1S2 cách S1, S2 lần lượt là 30cm, 10cm. Hỏi trong đoạn

S 2 S 2' có bao nhiêu điểm đặt nguồn S2 để điểm M dao động với biên độ cực đại.
Câu 6 (1 điểm)
Cho 3 mạch dao động LC lí tưởng có cùng điện tích cực đại Q 0 = 5.10-6C, và có tần số dao
động lần lượt là f1, f2 và f3. Biết rằng tại mọi thời điểm, điện tích và dòng điện của các mạch
q1 q2 q3
+ = . Tại thời điểm t, điện tích trên các tụ

dao động liên hệ với nhau bằng biểu thức
i1 i2 i3
của các mạch dao động lần lượt là q1 = 3.10-6C, q2 = 2.10-6C và q3. Tính điện tích q3 khi đó.
Câu 7 (1 điểm)
Một nguồn sáng có công suất 2W, phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,597 µ m tỏa
đều theo mọi hướng. Hãy tính khoảng cách xa nhất mà người còn nhìn thấy được nguồn sáng
này. Biết rằng, mắt còn cảm nhận được ánh sáng khi có ít nhất 10 phôtôn lọt vào mắt trong
0,05s. Biết diện tích con ngươi của mắt là 4π mm2. Bỏ quả sự hấp thụ ánh sáng của khí quyển.

---------- 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 của m ngay trước va chạm:

Điểm

v = 2 gh = 50 3cm / s ≈ 86, 6cm / s

Do va chạm hoàn toàn không đàn hồi nên sau va chạm hai vật có cùng
vận tốc V
mv
= 20 3cm / s ≈ 34, 6cm / s
0,25
M +m
K
= 20rad / s . Khi có thêm m thì lò xo
Tần số dao động của hệ: ω =
M +m
mg
0,25
= 1cm . Vậy VTCB mới của hệ nằm dưới
bị nén thêm một đoạn: x0 =
K
mv = ( M + m)V → V =

1
2 điểm

VTCB ban đầu một đoạn 1cm
V2
= 2 (cm)
ω2
1 = 2cosϕ
π
→ ϕ = rad
Tại t=0 ta có: 
3

 −2.20sin ϕ < 0

Tính A: A = x 20 +

π
÷cm
3
b,
uu Phản
u lực của M lên m là N thỏa mãn:
N + mg = ma → N − mg = ma = −mω 2 x
2
2
→ N = mg − mω x → N min = mg − mω A
g
Để m không rời khỏi M thì N min ≥ 0 → A ≤ 2 Vậy
ω
g
10
Amax = 2 = 2 = 2,5cm
ω
20

0,25
0,25




Vậy: x = 2cos  20t +

0,25
0,25
0,5

a. Số chỉ vôn kế chính là u AM = I R 2 + Z C2
Để u AM cực đại thì I phải cực đại nên đoạn mạch xãy ra hiện tượng
2
2 điểm

3R
≈ 0,38( H ) .
cộng hưởng Z L = Z C ⇒ L =
100π

Khi có cộng hưởng thì i cùng pha với u, do đó u AM trễ pha hơn u
một góc 1,25rad.
U0
R 2 + Z C2 = U 0 10 = 1000 2 (V )
R
u AM = 1000 2 sin(100πt − 1,25)(V )
1
= 3R
b. Z C =
Cω
+ Khi L = L1 , ta có:
U 0 AM = I 0 R 2 + Z C2 =

0,25
0,25

0,25
0,25


U1 = I1 R 2 + Z C2 = I1R 10
tan ϕ1 =
I1 =

(1)

L1ω
−3
R
U

(2)
(3)

R 2 + ( L1ω − 3R ) 2

+ Khi L = L2 = 2L1 , ta có: Z L 2 = 2 Z L1
U 2 = I 2 R 2 + Z C2 = I 2 R 10
tan ϕ1 =
I2 =

(4)

2 L1ω
−3
R

U

(5)
(6)

R 2 + (2 L1ω − 3R ) 2

U1
I
, từ (1) và (4), ta có: I 2 = 1
2
2
5R
Từ (2), (6) và (7), ta có: L1ω =
2

Theo bài ra U 2 =

(7)
(8)

Thay (8) vào (3) và (5), ta có: ϕ1 = 0,46rad ,

ϕ 2 = 1,11rad

0,25
0,25

+ Xét trường hợp L = L2 = 2L1
u AM trễ pha hơn i một góc 1,25rad nên u AM trễ pha hơn u một góc

0,25

2,36rad
U 0 AM = I 0 R 2 + Z C2 =

3
1 điểm

U0
R + ( 2 L1ω − Z C ) 2
2

R 2 + Z C2 = 200 10 (V )

u AM = 200 10 sin(100πt − 2,36)(V )
Ihc
η=
= 3.10− 3 = 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 được
−
λ
2

Tính được v0 max =

4
1điểm

Giả sử khi điểm M thuộc vân sáng bậc 6 thì màn có ly độ x ( góc tọa độ
chọn ở VTCB, chiều dương là chiều kéo màn), khi đó khoảng cách từ
màn đến 2 khe:
D’ = D + x = 2000 + x (mm),
λ D'
λ (2000 + x)
a.xM
=6
⇒x=
− 2000 = 100mm=10cm
Ta có xM = 6
a
a
6λ
Vì thả nhẹ nên biên độ dao động A= 20cm.
Vậy thời gian kể từ khi thả vật đến khi đi qua x = 10cm = A/2 lần thứ

0,25
0,25

0,5

0,5


2016 là ∆t = 1007T +

5
2 điểm

5T
= 4527, 75s
6

a. Lấy M’ đối xứng với M qua đường trung trực S 1S2. Vẽ đường cực đại
cắt MS2 tại tại M’’. Như vậy, số điểm cực đại trên M’’S 2 bằng số điểm
cực đại trên MS1, còn số cực đại trên MM’’ chính là số cực đại mà MS 2
nhiều hơn MS1 (nhiều hơn 6 điểm ). Từ hình vẽ ta thấy M thuộc cực đại
k=3
0,5
Đặt: MS1 = d1; MS2 = d2
0,25
ta có: d 2 − 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 và tam giác MS1S’2 ta
có
0,25

0,5
cosα =

d + ( S1S 2 ) − d
d + ( S S ) − ( MS )
=
→ MS 2' = 33,3cm
'
2.d1.S1S 2
2.d1.S1S 2
2
1

2

2
2

2
1

' 2
1 2

' 2
2

Gọi M thuộc vân cực đại bậc k khi nguồn S2 dịch chuyển. Gọi d’2 là
khoảng cách từ M tới S’2 trong quá trình S2 dịch chuyển. Ta có:
d 2' − d1 = k λ → d 2' = d1 + k λ = 16 + 3.k

0,25

Vì MS 2 ≤ d 2' ≤ MS 2' ↔ 25 ≤ d 2' ≤ 33,3 ↔ 25 ≤ 16 + 3.k ≤ 33,3 ↔ 3 ≤ k ≤ 5,8
Vì k là số nguyên, nên k = ( 3,4,5 ). Nhưng k = 3 là khi nguồn ở S 2. Suy
ra, trong quá trình S2 dịch chuyển thì M chuyển thành điểm dao động cực
đại 2 lần
6
1 điểm

q = Qo cos(ωt + ϕ )
Trong mạch dao động ta có: i = q ' = −Qoω sin(ωt + ϕ )
i ' = −Qoω 2 cos(ωt + ϕ ) = −ω 2 q
Vì trong mạch dao động i vuông pha với q nên ta có:
i2 q2
i2
q2
+ 2 = 1 ↔ 2 2 + 2 = 1 ↔ i 2 + q 2ω 2 = Qo2ω 2 = I o2
2
I o Qo
Qo ω

Qo

0,25

q
q ' i − i ' q i 2 + ω 2 q 2 I o2
Ta có đạo hàm của: ( ) ' =
=
= 2
i
i2
i2
i
2
2
2
2
I
Q
i
q
Mà 2 + 2 = 1 → 2o = 2 o 2
I o Qo
i
Qo − q
Q2
q
Vậy đạo hàm của: ( ) ' = 2 o 2
i
Qo − q

Từ phương trình bài toán cho :

q1 q2 q3
+ = . Ta đạo hàm 2 vế của phương
i1 i2 i3

0,25


trình, ta có:

q
Q2
Q2
Q2
q
q
( 1 ) '+ ( 2 ) ' = ( 3 ) ' ↔ 2 o 2 + 2 o 2 = 2 o 2
i1
i2
i3
Qo − q1 Qo − q2 Qo − q3

0,5

Thay các giá trị Qo; q1; q2; vào phương trình trên, ta tìm được q3 = 4.10-6 (C)

Cường độ chùm sáng tại điểm đặt mắt cách nguồn sáng một khoảng R là
I=

P
P
=
S 4π R 2

Năng lượng của chùm sáng truyền đến mắt trong 1 giây

W = I .s =
7
1 điểm

P
P
4π .10 − 6 = 2 10 − 6
2
4πR
R

Số phôtôn lọt vào mắt trong 1 giây

W
Pλ
N0 = =
10 − 6
2
ε hcR

0,5

Số photon lọt vào mắt trong thời gian t =0,05 s

N = N1 .t =

Pλ t − 6
10
hcR 2

Điều kiện để mắt nhìn thấy nguồn sáng là

N =

Pλt − 6
10 ≥ 10 ⇒ R ≤
hcR 2

Pλt − 7
.10 =173,313(Km)
hc

* Ghi chú:
1. Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó.
2. Không viết công thức mà viết trực tiếp bằng số các đại lượng, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.
3. Ghi công thức đúng mà:
3.1. Thay số đúng nhưng tính toán sai thì cho nửa số điểm của câu.
3.3. Thay số từ kết quả sai của ý trước dẫn đến sai thì cho nửa số điểm của ý đó.
4. Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 3 lần trở lên thì trừ 1,0 điểm.
5. Điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 điểm.

0,5