Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí lớp 12 chuyên - Năm học 2015-2016 - Sở GD & ĐT Bắc Ninh

1

UBND TỈNH BẮC NINH SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

(Đề thi gồm 02 trang)

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

NĂM HỌC 2015 – 2016 Môn thi: Vật lý - Lớp 12 Chuyên Thời gian làm bài : 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Ngày thi : 24/03/ 2016

---------//---------

Câu 1. (4.0 điểm)

Cho cơ hệ như hình vẽ, lò xo lý tưởng có độ cứng

k = 100 N/m được gắn chặt vào tường tại Q, vật M = 200 g được

gắn với lò xo bằng một mối nối hàn. Vật M đang ở vị trí cân bằng,

một vật m = 50 g chuyển động đều theo phương ngang với tốc độ

v0 = 2 m/s tới va chạm hoàn toàn mềm với vật M. Sau va chạm hai vật dính vào nhau và dao động

điều hòa. Bỏ qua ma sát giữa vật M với mặt phẳng ngang.

a) Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc O tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 lúc xảy ra va

chạm. Viết phương trình dao động của hệ vật.

b) Sau một thời gian dao động, mối hàn gắn vật M với lò xo bị lỏng dần, ở thời điểm t hệ

vật đang ở vị trí lực nén của lò xo vào Q cực đại. Sau khoảng thời gian ngắn nhất là bao nhiêu

(tính từ thời điểm t) mối hàn sẽ bị bật ra? Biết rằng, kể từ thời điểm t mối hàn có thể chịu được

một lực nén tùy ý nhưng chỉ chịu được một lực kéo tối đa là 1 N.

Câu 2. (3.0 điểm)

Rô to của một máy phát điện xoay chiều một pha có 4 cực từ và quay với tốc độ n

vòng/phút. Hai cực phần ứng của máy mắc với một tụ điện có điện dung C = 10 . Cho rằng

điện trở trong của máy không đáng kể. Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên của cường độ dòng

điện hiệu dụng I qua tụ theo tốc độ quay của rô to khi tốc độ quay của rô to biến thiên liên tục từ

n1 = 150 vòng/phút đến n2 = 1500 vòng/phút. Biết rằng với tốc độ quay 1500 vòng/phút thì suất

điện động hiệu dụng giữa hai cực máy phát tương ứng là 200 V.

Câu 3. (3.0 điểm)

Nhờ một nguồn dao động, người ta tạo được tại một điểm O trên mặt nước phẳng lặng

những dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số f = 40 Hz.

a) Trên mặt nước xuất hiện những gợn sóng tròn đồng tâm O, các đỉnh sóng cách đều nhau

2,5 cm. Tính tốc độ truyền sóng ngang trên mặt nước.

b) Tại một điểm A cách O là 0,1m biên độ sóng là 3 cm. Hãy tìm biên độ sóng tại một

điểm M theo khoảng cách d = OM, cho biết năng lượng sóng không mất dần trong quá trình lan

truyền, nhưng phân bố đều trên mặt sóng tròn.

F 

ĐỀ CHÍNH THỨC

0v M

m

k Q

O

x

( Hình vẽ 1)

ThuVienDeThi.com

2

Câu 4. (4.0 điểm)

Cho một lưỡng lăng kính dạng nêm, đáy mỏng, góc chiết quang 15/, làm bằng thuỷ tinh

được coi là trong suốt với các ánh sáng dùng làm thí nghiệm, có chiết suất n = 1,5 và được coi là

không đổi với các ánh sáng dùng trong thí nghiệm. Phía trước lăng kính có đặt một khe sáng hẹp

S được chiếu ánh sáng đơn sắc trên đường thẳng đi qua đáy và trùng với đáy chung.

a) Tìm khoảng cách d giữa khe S và lưỡng lăng kính để hai ảnh S1 và S2 của S qua lưỡng

lăng kính ở cách nhau một khoảng a = 1,8 mm. Lấy 1/ = 3.10 – 4 rad.

b) Tại vùng giao thoa trên màn, người ta đếm được 11 vân sáng. Xác định khoảng cách từ

lưỡng lăng kính đến màn, suy ra bề rộng vùng giao thoa trên màn và khoảng vân i. Biết bước

sóng của ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là .

c) Thay ánh sáng đơn sắc trên bằng bức xạ tử ngoại gần. Để quan sát hình ảnh giao thoa

người ta đã dùng máy ảnh với phim đen trắng thông thường chụp ảnh miền giao thoa và in trên

giấy ảnh thì đếm được 15 vạch đen trên toàn miền giao thoa. Giải thích hiện tượng và hình ảnh

quan sát được, tính bước sóng của ánh sáng tử ngoại nói trên.

Câu 5. (3 điểm)

Một kiểu phân hạch của U235 là: (Mo là kim loại, La là

kim loại Lantan họ đất hiếm).

a) Tính năng lượng toả ra từ phản ứng trên theo đơn vị Jun (J). Cho biết khối lượng

của các hạt: mU = 234,99u; mMo= 94,88u; mLa = 138,87u; mn = 1,01u; bỏ qua khối lượng của

electron; lấy 1u = 931 MeV/c2.

b) Nếu coi giá trị tìm được ở trên là năng lượng trung bình cho bởi mỗi phân hạch thì

khi 1g U235 phân hạch hết sẽ cho một năng lượng bằng bao nhiêu kWh? Cần phải đốt một lượng

than bằng bao nhiêu để được lượng năng lượng đó? Biết năng suất toả nhiệt …