Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh lớp 12 - Môn: Vật lí - năm học 2015 - 2016 thời gian: 180 phút - (không kể thời gian giao đề)

MA TRẬN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI
Giáo viên: Hoàng Đức Kiên
Đơn vị: TRƯỜNG THPT NÔNG CỐNG 2
TT
Phần kiến thức
Số điểm
Số câu hỏi
Cấp độ
Loại câu hỏi
1
Động lực học vật rắn
2,0
1
Cấp độ 1
Tự luận
2
Dao động cơ
4,0
1 
Cấp độ 1 - 3
Tự luận
3
Sóng cơ
2,0
1
Cấp độ 2
Tự luận
4
Dao động và sóng điện từ
2,0
1
Cấp độ 3
Tự luận
5
Dòng điện xoay chiều
4,0
1
Cấp độ 3
Tự luận
6
Sóng ánh sáng
2,0
1
Cấp độ 2
Tự luận
7
Lượng tử ánh sáng
2,0
1
Cấp độ 1
Tự luận
8
Phương án thực hành
2,0
1
Cấp độ 4
Tự luận
 Tổng số
20,0
8 câu.
SỞ GD&ĐT THANH HÓA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH 
LỚP 12 - MÔN: VẬT LÍ - Năm học 2015 - 2016
Thời gian: 180 phút - (Không kể thời gian giao đề)
R1
R2
Câu 1. (2 điểm) Dùng dòng dọc có hai vành với bán kính để kéo một bao xi măng nặng m = 50 kg từ mặt đất lên cao 10m nhanh dần đều trong 2s. Bỏ qua mọi ma sát, dây không dãn và khối lượng không đáng kể. Coi dòng dọc là một vành tròn có khối lượng M = 2kg. Lấy g = 9,8 m/s2. Tính lực kéo F.
Câu 2. (4 điểm)
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m = 100(g) và lò xo nhẹ có độ cứng k = 100(N/m). Nâng vật nặng lên theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo không bị biến dạng, rồi truyền cho nó vận tốc (cm/s) thẳng đứng hướng lên. Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật nặng. Chọn trục tọa độ Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ O ở vị trí cân bằng. 
Lấy g = 10(m/s2); . 
a) Nếu sức cản của môi trường không đáng kể, con lắc lò xo dao động điều hòa. Tính: 
 - Độ lớn của lực đàn hồi mà lò xo tác dụng vào vật lúc t = 1/3(s).
 - Tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian 1/6(s) đầu tiên.
b) Nếu lực cản của môi trường tác dụng lên vật nặng có độ lớn không đổi và bằng FC=0,1(N). Hãy tìm tốc độ lớn nhất của vật sau khi truyền vận tốc.
Câu 3. (2 điểm) Trên mặt nước tại hai điểm S1, S2 người ta đặt hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình uA = uB = 6cos40pt (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40cm/s, coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Hãy xác định trên đoạn thẳng S1S2, điểm M dao động với biên độ 6mm và cách trung điểm I của đoạn S1S2 một đoạn gần nhất là bao nhiêu?
A
B
C
C
M
R
R
K
D
Hình 1
Bài 4. (4 điểm) Cho mạch điện xoay chiều như hình 3:
Biết ; (với là tham số dương).
 1. Khi khoá K đóng, tính để hệ số công suất của mạch bằng 0,5.
 2. Khi khoá K mở, tính để điện áp uAB vuông pha với uMB và tính giá trị điện áp hiệu dụng UMB.
Câu 5: (2 điểm) Trong thí nghiệm của Y- âng về giao thoa ánh sáng: khoảng cách giữa hai khe hẹp S1, S2 là a = 0,2mm, khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến màn là D = 1m. Nguồn S phát ra ánh sáng trắng có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,38m0,76m. 
a. Xác định vị trí gần vân trung tâm nhất mà tại đó những bức xạ đơn sắc của ánh sáng trắng cho vân sáng trùng nhau.
L
+
C
1
+
C
2
K
H
ình
2
b. Tại vị trí trên màn cách vân trung tâm 2,7cm có những bức xạ đơn sắc nào cho vân sáng trùng nhau.
Câu 6: (2 điểm) Có mạch điện như hình 1. Tụ điện C1 được tích điện đến 
hiệu điện thế U1, tụ điện C2 được tích điên đến hiệu điện thế U2 
(U1>U2). Cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L. Tìm biểu thức 
cường độ dòng điện trong mạch sau khi đóng khoá K. 
Câu 7: (2 điểm) Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng l1 = 0,4mm vào catôt của một tế bào quang điện. Khi đặt vào anôt và catôt của tế bào quang điện này một hiệu điện thế UAK = -2V thì dòng quang điện bắt đầu triệt tiêu. Cho hằng số Plăng h = 6,625.10-34Js, tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.108 m/s, khối lượng electron me = 9,1.10-31kg, độ lớn điện tích của electron e = 1,6.10-19C.
a. Tính công thoát của kim loại dùng làm catốt.
b. Nếu thay bức xạ l1 bằng bức xạ l2 = 0,2mm, đồng thời giữ nguyên hiệu điện thế giữa anôt và catôt trên thì tốc độ lớn nhất của electron quang điện khi tới anôt có giá trị bằng bao nhiêu?
Câu 8:(2 điểm). Sử dụng các dụng cụ: Một cuộn dây đồng; một chiếc cân với một bộ các quả cân; một ăcquy; một vôn kế; một ampe kế và một số bảng tra cứu về vật lý. Hãy xác định thể tích của một căn phòng lớn hình khối hộp chữ nhật.
..Hết..
HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ ĐÁP ÁN
Câu hỏi
Đáp án
Điểm
Câu 1
(2điểm)
Dòng dọc: 
Biến đổi có: 
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Câu 2
(4điểm)
a. Khi vật ở VTCB (rad/s)
 + Phương trình dao động của vật: (cm)
 + t =1/3(s) => x = 2(cm). Độ lớn lực đàn hồi: Fđh=k= 3(N)
H
M
x
o
-A
A
 + Biểu diễn bằng véc tơ quay . 
Sau t =1/6s quay 
Quãng đường vật dao động điều hòa 
đi được sau 1/6s là: 
S= 2A+ 2HM = 2A + A=3A=6cm
+ Tốc độ trùng bình : 
Vtb= 
0,25đ
0,5đ
0,25đ
0,5đ
0,5đ
b. Chọn mốc tính thế năng là VTCB
+ Cơ năng ban đầu W0 = 
+ Vật chuyển động chậm dần đến vị trí cao nhất cách VTCB A:
0,5đ
0,5đ
1đ
Câu 3
(2điểm)
S2
·
S1
·
I
·
M
·
Bước sóng l = v/f = 2 cm., I là trung điểm của S1S2
Xét điểm M trên S1S2: IM = d 
uS1M = 6cos(40pt - ) mm = 6cos(40pt - pd - p) mm
uS2M = 6cos(40pt - ) mm = 6cos(40pt + - ) mm 
= 6cos(40pt + pd - p) 
Điểm M dao động với biên độ 6 mm khi uS1M và uS2M lệch pha nhau 
2pd = k => d = d = dmin khi k = 1 => dmin = cm 
0,25đ
0,5đ
0,5đ
0,25đ
0,5đ
Câu 4
(4 điểm)
a)Tính m để 
+Vì khi K đóng : mạch điện cấu tạo : C nt (R // R) .
+Lúc đó : 
+Suy ra : 
b)Nhánh (1) : 
 (1)
 là góc lệch pha của so với 
+Trong tam giác vectơ dòng ta có : (2)
Và (3)
+Suy ra 
+Thay vào (2) được :
 (4)
+Áp dụng định lý hình sin cho tam giác dòng, ta có: (5)
+Áp dụng định lý hình sin cho tam giác thế, ta có:
 (6)
+Từ (5) và (6), suy ra: 
+Suy ra: 
+Khi m = 1 thì ZC = R, ta có:
+Vì: 
+Suy ra: 
0,25đ
0,25đ
0,5đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
Câu 5
(2 điểm)
a) Vị trí gần vân trung tâm nhất mà tại đó những bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng trùng nhau là vân đỏ bậc 1 trùng vân tím bậc 2:
+ 
thay số: x = 3,8mm
b) Những bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại 
x = 2,7cm thoả mãn: 
+ Ta có: ; 
k nguyên => k = 8,9..14
Vậy có 7 bức xạ cho vân sáng tại vị trí x = 2,7 cm.
+ Từ đó ta tính được bước sóng các bức xạ:
0,675 ; 0,60 ; 0,54; 0,491; 0,45; 0,415; 0,386 ()
0,5đ
0,5đ
0,25đ
0,5đ
0,5đ
Câu 6
(2 điểm)
-Chọn q1 và q2 là điện tích 2 bản trên của 2 tụ. 
(+)
-Lấy đạo hàm theo thời gian:; 
với và 
Khi t = 0: 
Suy ra: và 
Vậy: với 
Câu 7
(2 điểm)
a. Áp dụng phương trình Anhxtanh: 
A = 1,768.10-19J = 1,1eV
b. Áp dụng phương trình Anhxtanh: 
=> 
+áp dụng định lý động năng 
=> thay số 
0.5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Câu 8
(4điểm)
- Xác định điện trở R của một đoạn dây đồng có chiều dài l bằng độ cao của căn phòng, bằng cách mắc một mạch điện gồm ăcquy, đoạn dây dẫn đang xét, một ampe kế mắc nối tiếp và một vôn kế mắc song song với đoạn dây trên. 
Ta có : (1) (S là tiết diện ngang của dây, là điện trở suất của đồng).
- Mặt khác, khối lượng m của đoạn dây dẫn trên có thể xác định bằng cân và được biểu diễn như một hàm của l, S và khối lượng riêng D của đồng : (2).
- Nhân hai đẳng thức (1) và (2) ta được:
 	 tính được: (*)
Các giá trị I, U, m xác định bằng các thực nghiệm. Các giá trị và D có thể tra cứu ở các bảng vật lý. Bằng cách đó, ta sẽ xác định được chiều dài, chiều rộng của căn phòng, từ đó xác định được thể tích của căn phòng.
- Nếu độ giảm hiệu điện thế trên đoạn dây có chiều dài (hoặc chiều rộng) của căn phòng là nhỏ và khó đo được bằng vôn kế thì cần phải mắc một đoạn dây có chiều dài (hoặc chiều rộng) bằng một số nguyên lần.
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ