Đề thi học sinh giỏi Văn hóa lớp 12 tỉnh Bắc Giang năm học 2012 - 2013 môn Vật lí - Có đáp án Sở GD&ĐT Bắc Giang

MÔN THI: VẬT LÍ - LỚP 12
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
--------------------------------------------------------------------------------

Câu 1. (4,0 điểm)

Vật nặng có khối lượng m nằm trên một mặt phẳng nhẵn nằm ngang, được nối với một lò xo có độ cứng k, lò xo được gắn vào bức tường đứng tại điểm A (Hình 1a). Vật đang đứng cân bằng thì chịu tác dụng của một lực không đổi F hướng theo trục lò xo như hình vẽ.

a) Hãy tìm quãng đường mà vật nặng đi được và thời gian vật đi hết quãng đường ấy kể từ khi bắt đầu tác dụng lực cho đến khi vật dừng lại lần thứ nhất.

b) Nếu lò xo không gắn vào điểm A mà được nối với một vật khối lượng M (Hình 1b), hệ số ma sát giữa M và mặt ngang là . Hãy xác định độ lớn của lực F để sau đó vật m dao động điều hòa.

Câu 2. (3,0 điểm)

Hai nguồn kết hợp S₁, S₂ trên mặt nước cách nhau 12cm phát ra hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số f = 20Hz, cùng biên độ a = 2cm và cùng pha ban đầu bằng không. Xét điểm M trên mặt nước cách S₁, S₂ những khoảng tương ứng: d₁ = 4,2cm; d₂ = 9cm. Coi biên độ sóng không đổi, biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là v = 32cm/s.

a) Viết phương trình sóng tổng hợp tại điểm M. Điểm M thuộc cực đại hay cực tiểu giao thoa?

b) Gọi M’ là điểm đối xứng với M qua trung điểm của S₁S₂. Tính số điểm cực đại, cực tiểu trên đoạn MM’ (không kể M và M’).

c) Giữ nguyên tần số f và các vị trí S₁, M. Hỏi muốn điểm M nằm trên đường cực tiểu giao thoa thì phải dịch chuyển nguồn S₂ dọc theo phương S₁S₂, ra xa S1 từ vị trí ban đầu một khoảng nhỏ nhất bằng bao nhiêu?

Câu 3. (2,0 điểm)

Cho mạch điện có sơ đồ như Hình 2 : Hai tụ C₁ và C₂ có cùng điện dung C; cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L; nguồn có suất điện động E, bỏ qua điện trở thuần của nguồn, dây nối, khoá K. Ban đầu khoá K ở chốt a, sau đó đóng sang chốt b. Hãy viết biểu thức của điện tích trên các bản tụ C₁, C₂ phụ thuộc vào thời gian khi đóng K sang chốt b. Chọn gốc thời gian lúc K đóng vào chốt b.

Câu 4. (4,0 điểm)

Cho mạch điện như Hình 3: A là ampekế nhiệt, điện trở R₀ = 100Ω, X là hộp kín chứa 2 trong 3 phần tử (R, L, C) mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu M, N của mạch điện một điện áp xoay chiều có biểu thức: , tần số f thay đổi được. Bỏ qua điện trở ampe kế, khoá K và dây nối.

1) a. Với f = 50Hz thì khi đóng K, ampekế chỉ 1A. Tính điện dung C₀ của tụ điện.

b. Ngắt K, thay đổi tần số thì thấy khi f = 50Hz, ampekế chỉ giá trị cực đại và điện áp tức thời giữa hai đầu X lệch pha π/2 so với điện áp giữa 2 điểm M và D. Hỏi hộp X chứa những phần tử nào? Tính các giá trị của chúng.

2) Khoá K vẫn ngắt, thay đổi f thì thấy ampekế chỉ cùng trị số khi f = f₁ hoặc f = f₂. Biết f₁ + f₂ = 125Hz. Tính f₁, f₂ và viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch khi đó.

Câu 5. (3,0 điểm)

Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng, hai khe cách nhau a = 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến màn D = 2m. Nguồn S phát ra đồng thời ba ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt là = 0,4μm, = 0,5μm, = 0,6μm chiếu vào hai khe S₁S₂. Trên màn, ta thu được một trường giao thoa có bề rộng 20cm.

a) Hỏi trên màn quan sát có tổng cộng bao nhiêu vân sáng cùng màu với vân sáng chính giữa của trường giao thoa?

b) Trong khoảng giữa hai vân sáng gần nhau nhất cùng màu với màu vân trung tâm còn có bao nhiêu vân sáng nữa?

Câu 6. (2,0 điểm)

Trong muối phóng xạ rađi Ra226, trung bình trong một năm cứ 2300 nguyên tử thì có một nguyên tử bị phân rã.

a) Tính số nguyên tử Ra bị phân rã trong 1s của mẫu rađi có khối lượng 1mg.

b) Trong phóng xạ của rađi, mỗi nguyên tử phân rã phát ra 1 hạt α có khối lượng mα và điện tích qα. Toàn bộ số hạt α phát ra từ mẫu trên được hứng hết vào một bản tụ có điện dung C = 8nF, bản kia của tụ được nối đất thì sau 1 giờ hiệu điện thế hai bản tụ đo được là 5,275V.

Từ các số liệu trên hãy tính q_α.

Câu 7. (2,0 điểm)

Cho các dụng cụ sau:

- Một đoạn dây mảnh đủ dài;
- Một quả nặng 50g;
- Thước đo chiều dài (độ chia tới mm);
- Thước đo góc;
- Đồng hồ bấm giây (độ chia tới 1/100 giây);
- Giá thí nghiệm.

Yêu cầu:

a) Trình bày cơ sở lí thuyết đo gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm.

b) Xây dựng phương án thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do.

c) Nêu các nguyên nhân sai số có thể mắc phải trong khi làm thí nghiệm.

Download tài liệu để xem thêm chi tiết