ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP 12

UBND TỈNH BẮC NINH
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐỀ CHÍNH THỨC

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
NĂM HỌC 2016 – 2017
Môn thi: Vật lý – Lớp 12
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

(Đề thi có 02 trang)

Câu 1 (3 điểm):
Một đĩa tròn có khối lượng M = 100 g được gắn vào lò xo khối lượng không đáng kể,
m
có độ cứng k = 10 N/m (hình 1). Trên đĩa có đặt một vật nhỏ, khối lượng m =
M

10 g. Hệ dao động tự do theo phương thẳng đứng. Cho g  10m / s
a) Xác định độ nén của lò xo khi hệ cân bằng.
b) Nén hệ xuống dưới vị trí cân bằng một đoạn 22 cm rồi thả nhẹ. Tính
năng lượng dao động của hệ.
c) Trong quá trình dao động có những vị trí mà m và M tách ra. Hãy xác
định các vị trí này.
d) Xác định khoảng thời gian để m rơi lại vào đĩa.
Hình 1
Câu 2 (4 điểm):
1. Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S 1, S2 luôn
dao động cùng pha và cách nhau 5cm. Người ta quan sát thấy các giao điểm của các gợn lồi
trong đoạn S1S2 chia S1S2 thành 6 đoạn mà hai đoạn ở hai đầu chỉ dài bằng một nửa các đoạn
còn lại. Biết tần số dao động của các nguồn là f = 50Hz.
a) Tính bước sóng và tốc độ truyền sóng.

b) Gọi H là trung điểm của S1S2.Tìm điểm I nằm trên đường trung trực của S 1S2, dao
động ngược pha với H và gần H nhất.
c) M thuộc mặt nước, sao cho S1, S2 và M hợp thành tam giác đều. Tìm điểm J nằm trên
đường trung trực của S1S2, dao động cùng pha với M và gần M nhất.
2. 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
2

q1 q2 q3
 
i
i3 . Tại thời điểm t, điện tích trên
mạch dao động liên hệ với nhau bằng biểu thức 1 i2
các tụ của các mạch dao động lần lượt là q 1 = 3.10-6C, q2 = 2.10-6C và q3. Tính điện tích q3 khi
đó.
Câu 3 (4 điểm):
1. 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
Hình 2

thế: u = 200 5cos100pt(V )
a) Biết . Tính L để số chỉ của vôn kế là cực đại. Viết biểu thức của khi đó.
b) Khi độ tự cảm của cuộn dây có giá trị thì vôn kế chỉ và dòng điện trong mạch sớm
pha góc

a1

so với u. Còn khi độ tự cảm của cuộn dây có giá trị thì vôn kế chỉ

a

a ;a

U 2 = 0,5U 1

và

dòng điện trong mạch trễ pha góc 2 so với u. Hãy tính 1 2 .
2. Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM chỉ
có biến trở R, đoạn mạch MB gồm điện trở thuần r mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự
cảm L. Đặt vào AB một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi. Điều
chỉnh R đến giá trị 80  thì công suất tiêu thụ trên biến trở đạt cực đại và tổng trở của đoạn
mạch AB chia hết cho 40. Khi đó tìm hệ số công suất của đoạn mạch MB và AB?


Câu 4 (3 điểm):
1. Một ống Rơn-ghen hoạt động dưới điện áp U = 50 kV . Khi đó, cường độ dòng điện
qua ống Rơn-ghen là I = 5 mA .
a) Tính công suất của dòng điện qua ống Rơn-ghen.
b) Tính số phôtôn tia X phát ra trong 1 giây? Giả thiết 1% năng lượng của chùm
electron được chuyển hóa thành năng lượng của tia X và năng lượng trung bình của các tia X
sinh ra bằng 75% năng lượng của tia có bước sóng ngắn nhất, coi vận tốc electron phát ra khỏi
catot không đáng kể.
2. Một nguồn sáng có công suất 2W, phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,597  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 4 phôtôn lọt vào mắt
trong 0,05 s. Biết diện tích con ngươi của mắt là mm 2. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng của khí
34

quyển. Cho h  6, 625.10 Js.
Câu 5 (3 điểm):
Thí nghiệm giao thoa I-âng với ánh sáng đơn sắc
có bước sóng 0,75  m, khoảng cách giữa hai khe S 1,S2 là
1mm, khoảng cách từ màn đến mặt phẳng chứa hai khe
là D = 2m.
a) Xác định khoảng vân i, vị trí vân sáng bậc 3.
b) Do không cẩn thận, nên khi làm thí nghiệm này,
Hình 3
một bạn học sinh đã làm cho màn quan sát nghiêng góc
  80 so với mặt phẳng chứa hai khe. Xác định khoảng
vân mà bạn học sinh đó quan sát được.
c) 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 = 4,5 s như hình 3. Ban đầu màn đang ở vị trí lò xo không biến
dạng, khi đó nó cách mặt phẳng chứa hai khe một đoạn 2 m. Sau đó kéo màn ra khỏi vị trí ban
đầu một khoảng 20 cm theo phương vuông góc và hướng ra xa 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 tâm một đoạn 9,45 mm thuộc vân sáng bậc 6 lần thứ 10. Giả thiết trong
quá trình dao động màn luôn song song với mặt phẳng chứa hai khe.
Câu 6 (3 điểm):
234

Hạt nhân 92U phân rã α.
a) Viết phương trình phân rã.
b) Tính năng lượng tỏa ra từ một phân rã
c) Tính động năng và vận tốc hạt α. Biết khối lượng hạt nhân: m(U 234) = 233,9904u,
m(Th230) = 229,9737u, m( α) = 4,0015u, 1u = 1,66.10-27 kg = 931,5 MeV/c2, e = 1,6.10-19(C).
d) Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các hạt α hướng vào vùng chân không có từ
x
trường đều, các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, tại điểm A A

theo hướng Ax. Tại điểm M cách A một đoạn d = 50 cm, người ta đặt một
tấm bia để hứng chùm tia α, AM hợp với đường Ax một góc  = 600. Xác
định độ lớn và chiều của véc tơ cảm ứng từ để các hạt bắn trúng vào bia
M
tại điểm M? Bỏ qua tác dụng của trọng lực.
Hình 4

------- HẾT ------