Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh năm học 2015-2016 môn thi: Vật lí 12 thpt thời gian: 180 phút

SỞ GD VÀ ĐT THANH HÓA
TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3
ĐỀ THAM KHẢO
MA TRẬN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học 2015-2016
Môn thi: Vật lí 12 THPT
Thời gian: 180 phút
 Cấp độ
Tên chủ đề
(Nội dung, chương...)
Nhận biết
Thông hiểu
Vận dụng
Cộng
Cấp độ thấp
Cấp độ cao
Chủ đề 1
Động lực học vật rắn
- Vận dụng được phương trình động lực học vật rắn
Số câu
Số điểm Tỉ lệ %
 1 câu
2 điểm
Số câu:01
 02 điểm= 10 %
Chủ đề 2
Dao động cơ
- Vận dụng kiến thức về pha và li độ trong DĐĐ H
- Vận dụng kiến thức về vật dao động điều hòa, va chạm.
Số câu
Số điểm Tỉ lệ %
1 câu
2 điểm
1 câu
2 điểm
Số câu: 02
04 điểm= 20%
Chủ đề 3
Sóng cơ
- Vận dụng điều kiện để một điểm có biên độ cực đại và cực tiểu trong trường giao thoa
Số câu
Số điểm Tỉ lệ %
1 câu
2 điểm
Số câu: 02
04 điểm= 20%
Chủ đề 4
Dao động và sóng điện từ
- Vận dụng mối quan hệ giữa các đại lượng trong mạch dao động điện từ
Số câu
Số điểm Tỉ lệ %
1 câu
2 điểm
Số câu:01
 02 điểm= 10 %
Chủ đề 5
Dòng điện xoay chiều
- Giải bài toán mạch RLC nối tiếp
- Vận dụng mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong mạch điện xoay chiều 
Số câu
Số điểm Tỉ lệ %
1 câu
2 điểm
1 câu
2 điểm
Số câu: 02
04 điểm= 20%
Chủ đề 6
Sóng ánh sáng 
- Vận dụng kiến thức về giao thoa với một và hai ánh sáng đơn sắc
Số câu
Số điểm Tỉ lệ %
1 câu
2 điểm
Số câu:01
 02 điểm= 10 %
Chủ đề 7
Lượng tử ánh sáng
- Sự hấp thụ sóng điện từ của chất
- Năng lượng photon và bước sóng ánh sáng phát ra trong quang phổ của Hiddro
Số câu
Số điểm Tỉ lệ %
1 câu
2 điểm
Số câu:01
 02 điểm= 10 %
Chủ đề 8
Phương án thực hành
- Lập phương án thí nghiệm phù hợp.
-Vận dụng các công thức về dòng điện không đổi.
Số câu
Số điểm Tỉ lệ %
1 câu
2 điểm
Số câu:01
 02 điểm= 10 %
Tổng số câu
Tổng số điểm
Tỉ lệ %
3 câu
6 điểm
30%
7 câu
14 điểm 
70%
Số câu: 10
Số điểm: 20
100%
SỞ GD VÀ ĐT THANH HÓA
TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3
ĐỀ THAM KHẢO
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học 2015-2016
Môn thi: Vật lí 12 THPT
Thời gian: 180 phút
A
B
Bài 1 (3 điểm): Hai vật A và B có cùng khối lượng m = 1kg, được liên kết với nhau bằng một dây nhẹ, không dãn, vắt qua ròng rọc bán kính R = 10cm và mô men quán tính I = 0,050kgm2 (hình vẽ). Biết dây không trượt trên ròng rọc. Lúc đầu, các vật được giữ đứng yên, sau đó hệ vật được thả ra. Người ta thấy sau 2s, ròng rọc quay quanh trục của nó được 2 vòng và gia tốc của các vật A, B là không đổi. Cho g = 10m/s2. Coi ma sát ở trục ròng rọc là không đáng kể. 
a) Tính gia tốc góc của ròng rọc và gia tốc của hai vật.
b) Tính lực căng của dây ở hai bên ròng rọc.
c) Tính hệ số ma sát trượt giữa vật B với bàn.
Bài 2 (2 điểm): 	Hai chất điểm dao động điều hoà trên hai trục tọa độ Ox và Oy vuông góc với nhau (O là vị trí cân bằng của cả hai chất điểm). Biết phương trình dao động của hai chất điểm là: x = 2cos(5πt + π/2)cm và y = 4cos(5πt – π/6)cm. Khi chất điểm thứ nhất có li độ x =cm và đang đi theo chiều âm thì khoảng cách giữa hai chất điểm là bao nhiêu.
Bài 3 (2 điểm): Một lò xo nhẹ độ cứng k = 20N/m đặt thẳng đứng, đầu dưới gắn cố định, đầu trên gắn với 1 cái đĩa nhỏ khối lượng M = 600g, một vật nhỏ khối lượng m = 200g được thả rơi từ độ cao h = 20cm so với đĩa, khi vật nhỏ chạm đĩa thì chúng bắt đầu dao động điều hòa, coi va chạm là va chạm mềm. Chọn t = 0 ngay lúc va chạm, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng của hệ vật M + m, chiều dương hướng xuống. Viết phương trình dao động của hệ vật.
Bài 4 (2 điểm): Hai nguồn sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 2m dao động điều hòa cùng pha, phát ra hai sóng có bước sóng 1m. Một điểm A nằm ở khoảng cách l kể từ S1 và AS1^S1S2 .
a)Tính giá trị cực đại của l để tại A có được cực đại của giao thoa.
b)Tính giá trị của l để tại A có được cực tiểu của giao thoa.
Bài 5 (2 điểm): 
Một khung dao động (có sơ đồ như hình vẽ) gồm một tụ điện và một cuộn dây được nối qua một khóa điện với một bộ pin có điện trở r. Mới đầu khóa đóng. Khi dòng điện đã ổn định thì người ta mở khóa và trong khung có dao động điện với chu kỳ T. Biết rằng hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ lớn gấp n lần suất điện động E của bộ pin, hãy tính theo T và n điện dung C của tụ và độ tự cảm L của cuộn dây; điện trở thuần của cuộn dây nhỏ không đáng kể.
Bài 6 (2 điểm): Một đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm một điện trở
thuần, một cuộn cảm và một tụ điện ghép nối tiếp như trên 
hình vẽ. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch có dạng :
(V). Biết các hiệu điện thế hiệu dụng , . Tìm hệ số công suất của đoạn mạch AB.
Bài 7 (2 điểm): Một mạch điện xoay chiều gồm AM nồi tiếp MB. Biết AM gồm điện trở thuần R1, tụ điện C1, cuộn dây thuần cảm L1 mắc nối tiếp. Đoạn MB có hộp X, biết trong hộp X cũng có các phần tử là điện trở thuần, cuộn cảm, tụ điện mắc nối tiếp nhau. Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu mạch AB có tần số 50Hz và giá trị hiệu dụng là 200V thì thấy dòng điện trong mạch có giá trị hiệu dụng 2A. Biết R1 = 20W và nếu ở thời điểm t (s), uAB = 200 V thì ở thời điểm (t+1/600)s dòng điện iAB = 0(A ) và đang giảm. Tính công suất của đoạn mạch MB.
Bài 8 (2 điểm): Trong một thí nghiệm giao thoa khe Young ánh sáng đơn sắc =0,6µm, 2 khe sáng cách nhau 1 mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn là 1m. 
a. tại A, B cách vân trung tâm 3,3mm và 3,8mm là vân sáng hay tối?
b. Cho giao thoa trường có L= 25,8 mm, xác định số lượng vân sáng và vân tối trên màn
c. Chiếu thêm bức xạ , xác định khoảng cách ngắn nhất từ 2 vân sáng trùng nhau đến vân trung tâm.
Bài 9 (2 điểm):
1. Người ta chiếu một chùm tia laze hẹp có công suất 2mW và bước sóng λ = 0,7µm vào một chất bán dẫn Si thì hiện tượng quang điện trong sẽ xảy ra. Biết rằng cứ 5 hạt phôtôn bay vào thì có 1 hạt phôtôn bị electron hấp thụ và sau khi hấp thụ phôtôn thì electron này được giải phóng khỏi liên kết. Tính số hạt tải điện sinh ra khi chiếu tia laze trong 4s.
2. Khi êlectron ở quỹ đạo dừng thứ n thì năng lượng của nguyên tử hiđrô được xác định bởi công thức (với n = 1, 2, 3,). Khi êlectron trong nguyên tử hiđrô chuyển từ quỹ đạo dừng n = 3 về quỹ đạo dừng n = 1 thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng . Khi êlectron chuyển từ quỹ đạo dừng n = 5 về quỹ đạo dừng n = 2 thì nguyên tử phát ra phôtôn có bước sóng . Mối liên hệ giữa hai bước sóng và 
Bài 10 (2 điểm): 
	Cho các dụng cụ : một ăcquy chưa biết suất điện động và điện trở trong của nó, một ampe kế, một điện trở R0 đã biết giá trị, một điện trở Rx chưa biết giá trị, các dây dẫn. Bỏ qua điện trở của ampe kế và của dây dẫn. Trình bày một phương án xác định giá trị của điện trở Rx.
SỞ GD VÀ ĐT THANH HÓA
TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 3
ĐỀ THAM KHẢO
HƯỚNG DẪN CHẤM 
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học 2015-2016
Môn thi: Vật lí 12 THPT
Thời gian: 180 phút
Bài
Hướng dẫn giải
Điểm
1
A
B
TB
TA
T’A
T’B
PA
Fms
a) Gia tốc góc của ròng rọc được tính: 
Từ j = gt2/2 
® g = 2j /t2 = 6,28rad/s2. 
Gia tốc của hai vật: 
a = Rg = 0,63m/s2.
b) Lực căng của dây ở hai bên ròng rọc: 
- Đối với vật A: PA – TA = ma
® TA = mg-ma = 9,17 (N) = T’A.
- Đối với ròng rọc: (TA – TB)R = I g 
® TB = TA - I g /R = 6,03 (N)
c) Hệ số ma sát được tính:
- Đối với vật B: TB – Fms = ma ® Fms = TB – ma = 5,4 (N)
- Hệ số ma sát trượt giữa vật B và mặt bàn là: m = Fms/mg = 0,55
0,5
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
2
+ Hai dao động lệch pha nhau 2 
+ Thời điểm t, dao động thứ nhất x = -cm và đang giảm thì góc pha là a1 = 5 
Þ góc pha của dao động thứ hai là a2 = a1 - 2= Þ y = 2cm.
Vì hai dao động trên hai phương vuông góc nhau nên khoảng cách của chúng là: cm
0,5
0,5
0,5
0,5
3
+ Khi chỉ có đĩa M thì trạng thái cân bằng lò xo nén: 
+ Khi có hệ M + m thì vị trí cân bằng lò xo nén; 
+ Khi xảy ra va chạm thì hệ M+m đang ở li độ = 10cm
+ Vận tốc của m ngay trước khi va chạm là: = 2m/s.
+ Bảo toàn động lượng cho hệ hai vật trong thời gian va chạm ta có: = 0,5m/s
+ Tần số góc: = 5(rad/s).
Þ Biên: = 10cm.
+ t0 = 0 có: và v0 > 0(chiều dương hướng xuống) Þ j = - 
Þ 
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
4
S1
S2
l
A
d
k=1
k=2
k=0
Hình 12
a) Điều kiện để tại A có cực đại giao thoa là hiệu đường đi từ A đến hai nguồn sóng phải bằng số nguyên lần bước sóng (xem hình 12):
 Với k=1, 2, 3...
Khi l càng lớn đường S1A cắt các cực đại giao thoa có bậc càng nhỏ (k càng bé), vậy ứng với giá trị lớn nhất của l để tại A có cực đại nghĩa là tại A đường S1A cắt cực đại bậc 1 (k=1). 
Thay các giá trị đã cho vào biểu thức trên ta nhận được:
b) Điều kiện để tại A có cực tiểu giao thoa là:
 Trong biểu thức này k=0, 1, 2, 3, ...
Ta suy ra: . Vì l > 0 nên k = 0 hoặc k = 1.Từ đó ta có giá trị của l là :
* Với k =0 thì l = 3,75 (m ). * Với k= 1 thì l » 0,58 (m).
0,25
0,25
0,5
0,25
0,25
0,5
5
* K đóng, dòng điện ổn định có gí trị I = thì trong khung chỉ có năng lượng của cuộn L : W = LI ( Tụ không tích điện vì V = V).
* K mở, trong khung có dao động. Khi hiệu điện thế của tụ cực đại thì toàn bộ năng lượng của tụ bằng = . 
* Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho khung dao động ta có : 
LI = 
Thay I = ta được : = 
 	 L = Cr	(1)
Mặt khác ta có chu kỳ dao động điện từ trong khung được xác định bằng công thức : T = 2 	L = 	(2)
Từ (1) và (2) ta được : C.r = C = 
Thay C = vào (1) ta được : L = = 
0,25
0,25 
0,5 đ
0,5 
0,5
6
- Theo giả thiết có : (V).
 - Gọi r là điện trở nội của cuộn cảm. Giả sử r = 0, ta có :
	 r > 0.
 - Ta có : (1)
 - Mặt khác ta có : 
	 (2)
 - Giải hệ phương trình (1) và (2) : (V) và (V)
 - Hệ số công suất của đoạn mạch : 
0,5
0,5
0,5
0,5
7
Giả sử điện áp đặt vào hai đầu mạch có biểu thức u = Ucoswt = 200cos100pt (V). 
Khi đó cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức i = 2cos(100pt-j) với j gọc lệch pha giữa u và i
Tại thời điểm t (s) u = 200 (V) => coswt = 1. 
Do đó cường độ dòng điện tại thời điểm ( t+1/600)s
i = 0 => i = 2cos[100p(t + ) -j] = 0 => cos(100pt + -j) = 0
 => cos100pt.cos( -j) - sin100pt.sin(- j) = 0 => cos(- j) = 0 (vì sin100pt = 0 )
=> j = - = - 
=> Công suất của đoạn mạch MB là: 
 PMB = UIcosj - I2R1 = 200.2.0,5 – 4. 20 = 120W. 
0,5
0,5
0,5
0,5
8
Tóm tắt: a = 1mm=10-3m; D=1m; =0,6µm= 0,6.10-6m
 khoảng vân: 
a) xét điểm A có khoảng cách từ A đến O là: OA = 3,3 mm
 tại A là vân tối thứ 6
 Xét điểm B có khoảng cách từ B đến O là: OB = 3,8 mm
 => tại B không là vân sáng cũng không là vân tối
b) Gọi L: bề rộng giao thoa trường. L = 25,8 mm
 => 
-Số vân sáng = 2.21 +1 = 43
-Số vân tối = 2.(21+1) = 44
c) =0,6µm; . Gọi x là vị trí trùng của hai vân sáng
 x là vị trí vân sáng bậc k của bước sóng : 
 x là vị trí vân sáng bậc k’ của bước sóng : 
 2 vị trí trùng nhau: 
0,25
0,25
0.25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
9
1. Số photon chiếu vào Si trong 1 giây: n = = 7,044.1015 hạt
Số hạt phôtôn đến trong 4s là n = 4N= 2,817.1016 
Vì 5 hạt phôtôn đến có 1 phôtôn hấp thụ để giải phóng 1 electrôn nên hiệu suất là 1/5 
Do đó số hạt electrôn giải phóng ra khỏi liên kết trong 4s là Ne = = 2,635.1015
Tổng số hạt tải điện gồm các electrôn và các “ lỗ trống mang điện dương” do các electrôn tạo ra là:	2.Ne = 1,127.1016 
0,25
0,25
0,5
2. * 	(1)
* 	(2)
* Chia từng vế (1) cho (2) được: 189	
0,25
0,25
0,5
10
 - Gọi E, r lần lượt là suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.
 - Lần thứ nhất, mắc mạch điện nối tiếp gồm ăcquy, ampe kế và điện trở R0.
 Dòng điện chạy qua mạch là I1 : (1)
 - Lần thứ hai, thay điện trở Rx vào vị trí R0 ở mạch điện trên. Dòng điện qua mạch trong trường hợp này là : (2)
 - Để xác định 3 đại lượng E, r, Rx ta cần ít nhất ba phương trình. Do đó cần phải có thêm một phương trình nữa. Lần thứ ba, ta mắc R0 và Rx nối tiếp vào mạch điện trên rồi đo cường độ dòng điện I3 trong mạch : (3)
 - Giải hệ 3 phương trình (1), (2) và (3) ta có : .
 Chú ý: Học sinh có thể trình bày cách mắc R0 // Rx rồi mắc vào mạch trên ở lần mắc thứ ba. Khi đó, cường độ dòng điện trong mạch chính là : 
 (3’)
 - Giải hệ pt (1), (2) và (3’) ta có:.	(cho 1,5đ)
0,5
0,5
0,5
0,5