Bộ 5 đề thi HSG môn Vật Lý 12 năm 2021-2022 có đáp án Trường THPT Phan Đình Phùng

TRƯỜNG THPT PHAN ĐÌNH PHÙNG

ĐỀ HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG MÔN VẬT LÝ 12 NĂM HỌC 2021-2022 Thời gian làm bài 90 phút

Câu 1: Cho hệ thống như hình 2: m1=3kg, m2=2kg, . Ban đầu m1 được giữ ở vị trí thấp hơn m2 một đoạn h=0,75m. Thả cho hai vật chuyển động. Bỏ qua ma sát, khối lượng ròng rọc và dây.

a. Hỏi 2 vật sẽ chuyển động theo hướng nào?

b. Bao lâu sau khi bắt đầu chuyển động hai vật sẽ ở ngang nhau?

Câu 2: Cho cơ hệ như hình vẽ 1, lò xo lý tưởng có độ cứng k = 100 (N/m) được gắn chặ t 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 làm một và dao động điều hòa. Bỏ qua ma sát giữa vật M với mặt phẳng ngang.

a. Viết phương trình dao động của hệ vật. Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc O trùng tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 lúc xảy ra va chạm.

b. 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).

Đơn vị tính: Li độ (cm);Thời gian (s)

Câu 3: Tại hai điểm S1 và S2 cách nhau 14,0cm trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng theo phương thẳng đứng với các phương trình lần lượt là u1 = u2 = acos (50pt) (cm). Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là v = 0,5m/s. Bỏ qua sự hấp thụ năng lượng của môi trường truyền sóng. Biết rằng dao động do mỗi nguồn độc lập gây ra tại điểm cách tâm sóng 1cm có biên độ là 2mm.

a) Tìm biên độ dao động tổng hợp tại điểm M trên mặt chất lỏng cách các nguồn S1, S2 những đoạn tương ứng là d1 = 25cm; d2 = 33cm.

b) Xác định số điểm có biên độ dao động cực đại trên đoạn thẳng S1S2.

Câu 4: Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự 10cm. Ban đầu, vật sáng AB phẳng mỏng, cao 1cm đặt vuông góc với trục chính của thấu kính, A nằm trên trục chính, cách thấu kính một khoảng bằng 15cm

a) Xác định vị trí, tính chất, chiều và độ cao của ảnh. Vẽ ảnh.

b) Để được ảnh cao bằng bốn lần vật, phải dịch chuyển vật dọc theo trục chính từ vị trí ban đầu đi một khoảng bao nhiêu, theo chiều nào?

Câu 5: Trong thí nghiệm về sự rơi của vật trong không khí. Một quả cầu thép nhỏ được thả rơi từ độ cao S, được đo bằng một thước có độ chính xác tới 0,5 mm. Thời gian rơi được đo bằng một đồng hồ điện tử có độ chính xác tới 1ms. Sau 10 lần đo người ta thu được bảng số liệu sau :

S (cm)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
t (s)	0.144	0.203	0.249	0.288	0.321	0.352	0.380	0.407	0.431	0.454

a) Dựa vào bảng số liệu hãy xác định gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm (tức là chưa tính đến sức cản của không khí).

b) Biết gia tốc trọng trường ở vĩ độ j theo tiêu chuẩn được tính theo biểu thức :

g = 978,049(1 + 5,288.10-3sin2j - 6.10-6sin22j) cm/s2.

Hãy xác định sức cản của không khí trong thí nghiệm trên. Coi sức cản của không khí là không đổi trong quá trình rơi của vật. Thí nghiệm trên được làm ở nơi có vĩ độ 200 vĩ bắc.

ĐÁP ÁN ĐỀ THI SỐ 1

Câu 1:

a.Vật m­1 chuyển động dọc theo mặt phẳng nghiêng còn vật m2 chuyển động dọc theo mặt phẳng thẳng đứng theo định luật II niwton:

\(\overrightarrow{{{P}_{1}}}+\overrightarrow{{{N}_{1}}}+\overrightarrow{{{T}_{1}}}=m\overrightarrow{{{a}_{1}}}\) (1)        

\(\overrightarrow{{{P}_{2}}}+\overrightarrow{{{T}_{2}}}=m\overrightarrow{{{a}_{2}}}\)    (2)

Chiếu 1 và 2 lên hướng chuyển động :   -p1sina+T1=m1a1      

P2-T2=m2a2

Vì a1=a2=a;T1=T2=T nên a=(m2-m1sina)g/(m1+m2)=1m/s2.       

T1=T2=m2(g-a)=18N                                                      

b.khi hai vật ngang nhau thì m1 đi được quảng đường s1 và m2 đi được quảng đường s2.ta có

s1sina+s2=h                                          

s(sina+1)=h suy ra s=h/(sina+1)=0,5m                 

thời gian chuyển động :t=(2s/a)1/2=1s                      

Câu 2:

a.lập phương trình dao động của vật dạng x = Acos(wt + j)

tần số góc của hệ : w=\(\sqrt{\frac{K}{m}}\) =20rad/s                     

biên độ dao động:A=Vmax/w=10cm         

chọ t=0 lúc vật bắt đầu dao động từ vị trí câng bằng theo chiều âm của trục tọa độ thì pha ban đầu j= p/2                      

Phuong trình dao động là :   X=10cos(20t+p/2)cm              

b.vì mối hàn chỉ chịu lực kéo tối đa 1N nên vật sẽ bị tách ra tại vị trí có li độ :

F=kx suy ra x=F/k=0,01m=1cm          

Tình từ thời điểm t để vật đi đến li độ 1cm vật đã quay trên đường tròn một góc

j=p/2+arcsin(x/A)                                 

Thời gian để vật tách ra là :  t=j/w=0,102s      

Câu 3:

a.bước sóng của mỗi nguồn: \(\lambda =v/f=\) 2cm           

biên độ sóng của mỗi nguồn :A=2mm           

phương trình sóng tổng hợp do các nguồn tạo ra tại M :

\({{u}_{M}}=2a\cos \left( \frac{\pi \left( {{d}_{2}}-{{d}_{1}} \right)}{\lambda } \right)\cos (\omega t-\frac{\pi \left( {{d}_{2}}-{{d}_{1}} \right)}{\lambda })\)         

biên độ giao thoa tại M là :AM= \(2a\cos \left( \frac{\pi \left( {{d}_{2}}-{{d}_{1}} \right)}{\lambda } \right)\) =4mm     

b. để điểm N trên S1S2 dao động với biên độ cực đại thì  d2-d1=k mà d1+d2=S1S2    

vậy những điểm có biên độ của đại thỏa mãn : \(-\frac{{{S}_{1}}{{S}_{2}}}{\lambda }\le k\le \frac{{{S}_{1}}{{S}_{2}}}{\lambda }\)    

vậy số điểm cực đại là :k=15 điểm       

Câu 4:

a.tìm vị trí,tính chất ,độ phóng đại ảnh

vị trí ảnh :d’=df/(d-f)=30cm  ảnh thật cách thấu kính 30cm       

độ phóng đại :.k=-d’/d=-2 <0 ảnh ngược chiều cao bằng hai lần vật               

vẽ đúng hình                     

b.

Để có ảnh cao gấp 4 lần vật thì          

Th1:k=-4=-d1’/d1=-f/(d1-f)                         

Suy ra d1=18,75cm                           

Vậy cần dịch chuyển vật ra xa thấu kính thêm 3,75cm         

Th2: k=4=-f/(d2-f)                                                            

Suy ra :d2=11,25cm                                     

Vậy cần dịch chuyển vật lại gần  thấu kính một đoạn 3,75cm                

Câu 5:

a. gia tốc trọng trường tại nơi làm thí nghiệm

gia tốc trong bình :

\(\overline{g}=\frac{{{g}_{1}}+{{g}_{2}}+{{g}_{3}}+{{g}_{4}}+{{g}_{5}}+{{g}_{6}}+{{g}_{7}}+{{g}_{8}}+{{g}_{9}}+{{g}_{10}}}{10}=\)  9,843               

sai số tuyệt đối của g:

\(\Delta g=\frac{\Delta {{g}_{1}}+\Delta {{g}_{2}}+\Delta {{g}_{3}}+\Delta {{g}_{4}}+\Delta {{g}_{5}}+\Delta {{g}_{6}}+\Delta {{g}_{7}}+\Delta {{g}_{8}}+\Delta {{g}_{9}}+\Delta {{g}_{10}}}{10}=\)   0,365    

vậy g= \(\overline{g}\pm \Delta g'=\) 9,843+0,365        

b. sức cản của không khí được xác định bởi hệ thức

p-Fc=mg’ suy ra FC=mg-mg’

thay số liệu trong đề cho và đưa ra được kết quả của lực cản

FC=1,25N

Câu 1. Trong dao động điều hòa của con lắc đơn, lực kéo về là

A. lực căng dây.               

B. hình chiếu của trọng lực theo phương chuyển động.

C. trọng lực.                     

D. hợp lực của trọng lực và lực căng dây.

Câu 2. Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là x1 = 3cos(ωt + φ1) (cm) và x2 = 4cos(ωt + φ2) (cm). Biên độ dao động tổng hợp có thể nhận giá trị là   

A. 0,5 cm.                        

B. 8 cm.                            

C. 6,5 cm.                             

D. 12 cm.

Câu 3. Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 100g gắn vào đầu lò xo có độ cứng 100 N/m, kích thích vật dao động. Trong quá trình dao động, vận tốc của vật có độ lớn cực đại bằng 62,8cm/s. Lấy π2=10. Biên độ dao động của vật là

A. \(\sqrt{2}\)cm.            

B. 2 cm.                             

C. 4 cm.                                

D. 3,6 cm.

Câu 4. Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m và vật nặng có khối lượng m dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn với tần số f thay đổi được. Lấy π2 = 10. Biết rằng khi tăng hay giảm f từ giá trị 2,5 Hz thì biên độ dao động cưỡng bức đều giảm. Giá trị của m là

A. 400g.                             

B. 100g.                           

C. 250g                                 

D. 200g.

Câu 5. Một sóng cơ hình sin truyền trong một môi trường đồng nhất. Xét trên cùng một hướng truyền sóng, khoảng cách giữa hai phần tử môi trường

A. dao động cùng pha là một phần tư bước sóng.

B. gần nhau nhất dao động cùng pha là một bước sóng.

C. dao động ngược pha là một phần tư bước sóng.

D. gần nhau nhất dao động ngược pha là một bước sóng.

Câu 6. Người ta gây một chấn động ở đầu O một dây cao su căng thẳng làm tạo nên một dao động theo phương vuông góc với vị trí bình thường của dây, với chu kì 1,8 s. Sau 4s, chấn động truyền được 20 m dọc theo dây. Bước sóng của sóng tạo thành truyền trên dây là

A. 6 m.                             

B. 9 m.                               

C. 4 m.                                  

D. 3 m.

Câu 7. Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động cùng pha, cùng tần số f = 32 Hz. Tại một điểm M trên mặt nước cách các nguồn A, B những khoảng d1 = 28 cm, d2 = 23,5 cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực AB có 1 dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là

A. 34 cm/s.                       

B. 24 cm/s.                       

C. 72 cm/s.                           

D. 48 cm/s.

Câu 8. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần

A. cùng tần số và cùng pha với điện áp ở hai đầu đoạn mạch.

B. cùng tần số với điện áp ở hai đầu đoạn mạch và có pha ban đầu luôn bằng 0.

C. có giá trị hiệu dụng tỉ lệ thuận với điện trở của mạch.

D. luôn lệch pha π/2 so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch.

Câu 9. Cho mạch điện không phân nhánh RLC, biết dung kháng lớn hơn cảm kháng. Để xảy ra hiện tượng cộng hưởng ta phải

A. giảm hệ số tự cảm của cuộn dây.                           

B. giảm tần số dòng điện.

C. tăng điện trở của mạch.

D. tăng điện dung của tụ điện.

Câu 10. Cho điện áp tức thời giữa hai đầu mạch là u = U0cos100πt (V). Tại thời điểm t = 0,02 s thì điện áp tức thời có giá trị là 80 V. Giá trị hiệu dụng của điện áp là

A. 80 V.                           

B. 40 V.                             

C. \(80\sqrt{2}\) V.              

D. \4(0\sqrt{2}\) V.

 -(Để xem nội dung từ câu 11 đến câu 40 của Đề thi số 02, các em vui lòng xem online hoặc đăng nhập HOC247.NET tải về máy)-

ĐÁP ÁN ĐỀ THI SỐ 2

1	B	6	B	11	A	16	A	21	B	26	A	31	B	36	C
2	C	7	C	12	B	17	D	22	C	27	C	32	D	37	D
3	B	8	A	13	D	18	A	23	A	28	D	33	B	38	A
4	A	9	D	14	A	19	B	24	D	29	B	34	A	39	C
5	B	10	D	15	B	20	B	25	D	30	D	35	B	40	B

Câu 1. Chiếu một chùm tia sáng tím song song từ không khí đến mặt khối thủy tinh nằm ngang dưới góc tới 000. Chọn câu phát biểu đúng về chùm sáng khúc xạ trong thủy tinh

A. Chùm sáng khúc xạ có bề rộng lớn hơn chùm sáng tới.

B. Chùm sáng khúc xạ bị tán sắc thành nhiều màu.

C. Chùm sáng khúc xạ có bề rộng bé hơn chùm sáng tới.

D. Chùm sáng khúc xạ bị đổi thành màu lam.

Câu 2. Trong mạch dao động LC có dao động điện từ tự do. Sau 1/8 chu kỳ kể từ lúc tụ điện bắt đầu phóng điện, năng lượng điện từ của mạch dao động tập trung

A. chỉ ở tụ điện.                                              

B. chỉ ở cuộn cảm.                             

C. ở cả tụ điện và cuộn cảm                    

D. trong không gian xung quanh mạch dao động.

Câu 3. Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu sáng bởi ánh sáng trắng của Mặt Trời. Hình ảnh quan sát được trên màn là:

A. Tại vị trí trung tâm là vân sáng trắng, hai bên là các hệ vân gồm 7 vạch sáng sắp xếp theo thứ tự tím, chàm, lam, lục, vàng, cam, đỏ từ trong ra ngoài cách đều nhau.

B. Tại vị trí trung tâm là vân sáng trắng, hai bên là các dải màu sắc cầu vồng theo thứ tự tím, chàm, lam, lục, vàng, cam, đỏ từ trong ra ngoài có bề rộng bằng nhau nhưng không cách đều nhau.

C. Tại vị trí trung tâm là vân sáng trắng, hai bên là các dải màu sắc cầu vồng theo thứ tự tím, chàm, lam, lục, vàng, cam, đỏ từ trong ra ngoài có bề rộng bằng nhau, cách đều nhau.

D. Tại vị trí trung tâm là vân sáng trắng, hai bên là các dải màu sắc cầu vồng theo thứ tự tím, chàm, lam, lục, vàng, cam, đỏ từ trong ra ngoài càng xa vân trung tâm dải màu sắc cầu vồng càng rộng ra và chồng lên nhau.

Câu 4. Theo thuyết lượng tử ánh sáng của Anh-xtanh thì năng lượng

A. của mọi phôtôn đều bằng nhau.

B. của một phôtôn bằng một lượng tử năng lượng ε = hf.

C. của phôtôn giảm dần khi ra xa nguồn sáng.

D. của phôtôn không phụ thuộc vào bước sóng.

Câu 5. Một sóng ngang đang lan truyền theo hướng mũi tên như hình vẽ, vận tốc của phần tử vật chất M có hướng như thế nào?

A. Hướng lên trên.                                                   

B. Hướng xuống dưới.  

C. Hướng cùng chiều truyền sóng.                          

D. Hướng ngược chiều truyền sóng.

Câu 6. Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu sáng bởi chùm sáng có ba bức xạ đơn sắc. Số màu sắc ánh sáng thấy được trên màn đủ rộng là

A. 3 màu.                            

B. 4 màu.                       

C. 6 màu.                   

D. 7 màu.

Câu 7. Vật dao động điều hòa theo phương trình \(x=A\cos (\omega t+\frac{\pi }{6})\). Thời gian ngắn nhất kể từ lúc t = 0 đến lúc vật có ly độ \(x=\frac{A}{2}\) là

A. \(\frac{\pi }{3\omega }.\) 

B. \(\frac{2\pi }{3\omega }.\)                                     

C. \(\frac{\pi }{6\omega }.\)   

D. \(\frac{\pi }{4\omega }.\)

Câu 8. Một máy biến áp lí tưởng có số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là 100 vòng và 400 vòng. Từ thông cực đại qua cuộn sơ cấp là 0,4 Wb. Từ thông cực đại qua cuộn thứ cấp bằng

A. 0,4 Wb.                             

B. 0,1 Wb.                        

C. 6,4 Wb.                             

D. 1,6 Wb.

Câu 9. Thực hiện thí nghiệm giao thoa Iâng. Biết khoảng cách hai khe bằng 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn bằng 2 m và bước sóng ánh sáng dùng cho thí nghiệm trải dài từ 0,45 µm (màu lam) đến 0,65 µm (màu cam). Bề rộng quang phổ bậc 1 quan sát được trên màn là

A. 0,9 mm.                             

B. 0,2 mm.                      

C. 0,5 mm.                

D. 0,4 mm.

Câu 10. Có một đám  nguyên tử Hydro có các electron đang ở  quỹ đạo O thì chúng có khả năng phát ra tối đa số vạch quang phổ là

A. 4.                                    

B. 5.                                  

C. 8.                                      

D. 10.

 -(Để xem nội dung từ câu 11 đến câu 40 của Đề thi số 03, các em vui lòng xem online hoặc đăng nhập HOC247.NET tải về máy)-

ĐÁP ÁN ĐỀ THI SỐ 3

1	A	11	C	21	A	31	B
2	C	12	C	22	C	32	D
3	D	13	B	23	B	33	D
4	B	14	A	24	A	34	B
5	B	15	C	25	A	35	A
6	D	16	B	26	B	36	A
7	C	17	A	27	C	37	B
8	D	18	B	28	C	38	A
9	D	19	A	29	B	39	A
10	D	20	A	30	A	40	B

ĐỀ THI HSG MÔN VẬT LÝ 12 NĂM 2021-2022 TRƯỜNG THPT PHAN ĐÌNH PHÙNG - ĐỀ 04

Câu 1: Một vật rắn hình trụ bán kính R, trục 0z, một đầu vật rắn có dạng hình nón, góc ở đỉnh là 2α, đặt đứng yên (Hình 1). Vật chịu tác dụng của một dòng khí tạo bởi các phân tử có mật độ khối μ, khối lượng riêng \(\rho \). Các phân tử bay dọc theo trục 0z với tốc độ v0. Ta chấp nhận mô hình sau:

- Các phân tử có cùng tốc độ trước khi va chạm với vật, va chạm hoàn toàn đàn hồi.

- Mỗi phân tử chỉ va chạm một lần.

a. Gọi Δn là số phân tử khí phản xạ từ vật rắn trong thời gian Δt. Hãy xác định Δn và độ biến thiên động lượng của Δn phân tử khí nói trên theo hướng 0z trong thời gian Δt?

b. Tìm biểu thức lực do dòng khí tác dụng lên vật rắn trong thời gian Δt?

Câu 2: (3 điểm)

2.1. Thanh mảnh OA chiều dài l, có khối lượng trên một đơn vị chiều dài phụ thuộc khoảng cách từ O theo công thức \(\rho (x)={{\rho }_{o}}(1+\frac{x}{\ell })\) (\({{\rho }_{o}}\) là hằng số dương). Thanh có thể quay tự do trong mặt phẳng thẳng đứng quanh một trục nằm ngang cố định  qua O (Hình 2). Bỏ qua mọi lực cản. Tính chu kỳ dao động với biên độ góc nhỏ của thanh quanh vị trí cân bằng.

2.2. Có hai thanh cứng, đồng nhất A và B cùng chiều dài và khối lượng là l và m. Hai thanh được nối với nhau bằng một khớp xoay không ma sát và đặt trên mặt bàn nằm ngang nhẵn. Đầu còn lại của thanh A được gắn vào điểm cố định O và có thể xoay tự do, không ma sát. Ban đầu hai thanh nằm yên tạo thành một đoạn thẳng. Tác dụng một xung lực X = F.∆t theo hướng vuông góc với thanh tại một điểm cách đầu P của thanh B một khoảng h < l  (Hình 3). Tìm vận tốc góc ω1 của thanh A, ω2 của thanh B và vận tốc khối tâm v2 của thanh B ngay sau khi tác dụng xung lực.

Câu 3: (4 điểm)

Bầu khí quyển trái đất gồm nhiều loại phân tử khí chuyển động hỗn loạn. Các phân tử nhanh từ bề mặt trái đất có thể đạt tới tầng cao của bầu khí quyển trải qua hàng tỉ va chạm với các phân tử khác. Mật độ không khí sẽ giảm dần theo độ cao.

Trong bài toán này, ta giả thiết rằng khí quyển trái đất là khí lí tưởng với khối lượng mol là \(\mu \) và trường hấp dẫn gần bề mặt trái đất là đều, gây gia tốc trọng trường là g không đổi. Biết ở mực nước biển, áp suất là \({{p}_{0}}\), nhiệt độ là \({{T}_{0}}\).

a. Chứng minh rằng áp suất khí quyển ở gần bề mặt trái đất biến thiên theo quy luật \(\frac{dp}{p}\,=\,-\frac{\mu g}{RT}dz\). Trong đó z là độ cao so với mực nước biển, T là nhiệt độ tuyệt đối ở độ cao z.

b. Giả thiết rằng áp suất khí quyển giảm theo độ cao là do sự giãn nở đoạn nhiệt. Hãy tính \(\frac{dT}{dz}\) nếu khí quyển là Nitơ \({{N}_{2}}\) tinh khiết.

c. Hãy tìm sự phụ thuộc của áp suất vào độ cao đối với khí quyển giãn nở đoạn nhiệt. Nhận xét kết quả thu được. Biết hệ số đoạn nhiệt là \(\gamma \).

Câu 4: (4 điểm)

Trong một thí nghiệm, người ta nhúng một đầu của một đũa thuỷ tinh thẳng vào một chậu nước trong suốt, có chiết suất \(n=\frac{4}{3}\), đũa nghiêng góc α so với mặt thoáng. Quan sát từ trên theo phương gần như vuông góc với mặt nước, người ta thấy ảnh của phần đũa nhúng trong nước dường như bị lệch góc β so với đũa (Hình 4). Tăng dần góc α từ 5o đến 85o  thì thấy góc β cũng tăng, sau khi đi qua một giá trị cực đại, nó lại giảm.

a. Hãy thiết lập biểu thức liên hệ của góc β theo góc nghiêng α. Tính giá trị của β khi \(\alpha =30{}^\circ \) và khi \(\alpha =60{}^\circ \).

b. Tính α để β đạt giá trị cực đại \({{\beta }_{\max }}\). Tính \({{\beta }_{\max }}\).

Câu 5: (6 điểm)

Một vòng nhẫn siêu dẫn, được giữ nằm ngang, phía trên một thanh nam châm hình trụ đặt thẳng đứng, trục của vòng nhẫn trùng với trục của nam châm và được chọn làm trục tọa độ Oz (chiều dương hướng lên) (Hình 5). Tại một điểm có tọa độ z và cách trục Oz một khoảng r, vectơ cảm ứng từ gồm hai thành phần: \({{\vec{B}}_{z}}\) thẳng đứng hướng lên và \({{\vec{B}}_{r}}\)nằm ngang hướng từ trục Oz ra điểm đó, có giá trị tương ứng là Bz = B0(1 - az) và Br = B0br, trong đó B0, a, b là các hằng số. Ban đầu, tâm vòng nhẫn tại O, trong vòng nhẫn không có dòng điện. Thả nhẹ để nhẫn rơi sao cho trục của nó luôn trùng với Oz.

a. Chứng minh rằng từ thông qua vòng nhẫn không thay đổi khi vòng nhẫn chuyển động. Xác định từ thông đó.

b. Viết biểu thức tọa độ z của vòng nhẫn dưới dạng một hàm số theo thời gian.

c. Viết biểu thức cường độ dòng điện trong vòng nhẫn dưới dạng một hàm số theo thời gian. Tìm giá trị cực đại của cường độ dòng điện này.

Bỏ qua lực cản của không khí. Áp dụng với các số liệu: B0 = 0,01 T, khối lượng vòng nhẫn độ tự cảm của vòng nhẫn L = 1,3.10-8 H, bán kính vòng nhẫn gia tốc trọng trường  

-(Để xem nội dung phần còn lại của Đề thi số 04, các em vui lòng xem online hoặc đăng nhập HOC247.NET tải về máy)-

Câu 1 (2,0 điểm)

a, Viết phương trình dao động của hệ (M + m). Chọn gốc thời gian là lúc va chạm, trục tọa độ Ox thẳng đứng hướng lên, gốc O tại vị trí cân bằng của hệ sau va chạm.

Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng\(M=300g\), lò xo nhẹ có độ cứng \(k=200N/m\). Khi M đang ở vị trí cân bằng thì thả nhẹ vật \(m=200g\) rơi từ độ cao \(h=3,75cm\) so với M như hình 1. Coi va chạm giữa m và M là hoàn toàn mềm. Sau va chạm, hệ M và m bắt đầu dao động điều hòa. Lấy \(g=10m/{{s}^{2}}\). Bỏ qua mọi ma sát và lực cản môi trường.

b, Tính biên độ dao động cực đại của hệ vật để trong quá trình dao động vật m không rời khỏi M.

Câu 2 (2,0 điểm)

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 thế: \(u=200\sqrt{5}\sin 100\pi t(V)\)

a, Biết \(R=40\Omega \). Tính L để số chỉ của vôn kế là cực đại. Viết biểu thức của \({{u}_{AM}}\) khi đó.

b, Khi độ tự cảm của cuộn dây có giá trị \(L={{L}_{1}}\) thì vôn kế chỉ \({{U}_{1}}\) và dòng điện trong mạch sớm pha góc \({{\phi }_{1}}\) so với u. Còn khi độ tự cảm của cuộn dây có giá trị \(L={{L}_{2}}=2{{L}_{1}}\) thì vôn kế chỉ \({{U}_{2}}=\frac{{{U}_{1}}}{2}\) và dòng điện trong mạch trễ pha góc \({{\phi }_{2}}\) so với u. Hãy tính \({{\phi }_{1}}\), \){{\phi }_{2}}\) và viết biểu thức \({{u}_{AM}}\) ứng với trường hợp \(L={{L}_{2}}\).

Câu 3 (1,0 điểm)

Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng \(\lambda =0,546\mu m\) lên mặt kim loại dùng làm catôt của một tế bào quang điện, thu được dòng quang điện bão hòa với cường độ 2mA. Biết công suất của bức xạ điện từ là P = 1,515W.

a, Tính hiệu suất lượng tử của hiệu ứng quang điện.

b, Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các quang electron cực đại ngay lúc bắn ra từ catôt và hướng chúng vào một từ trường đều có cảm ứng từ \(\vec{B}\) vuông góc với véc tơ vận tốc của nó và có độ lớn B = 10-4T thì quỹ đạo các electron đó là đường tròn có bán kính R=2,332cm. Tính giới hạn quang điện của kim loại làm catôt.

Câu 4 (1,0 điểm)

Thí nghiệm giao thoa I - Âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,75\(\mu \)m, khoảng cách giữa hai khe S­1,S2 là 1mm. 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 = 4,5s như hình 4. Ban đầu màn đang ở vị trí lò xo không bị biến dạng, khi đó nó cách mặt phẳng chứa hai khe một đoạn 2m. Sau đó kéo màn ra khỏi vị trí ban đầu một khoảng 20cm 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 một đoạn 9,45mm thuộc vân sáng bậc 6 lần thứ 2016.

Câu 5 (2,0 điểm)

Hai nguồn sóng cơ kết hợp S1, S2 ở trên mặt nước cách nhau 20cm dao động cùng pha, cùng biên độ, theo phương vuông góc với mặt nước. Vận tốc truyền sóng là v = 1,5m/s. M là điểm trên mặt nước có sóng truyền đến cách S1, S2 lần lượt 16cm, 25cm là điểm dao động với biên độ cực đại và trên đoạn MS2 có số điểm dao động cực đại nhiều hơn trên đoạn MS1 là 6 điểm.

a, Tính tần số của sóng

b, Xét điểm \(S_{2}^{'}\)trên đường thẳng S1S2 cách S1, S2 lần lượt là 30cm, 10cm. Hỏi trong đoạn \({{S}_{2}}S_{2}^{'}\) có bao nhiêu điểm đặt nguồn S2 để điểm M dao động với biên độ cực đại.

Câu 6 (1,0 điểm)

Cho 3 mạch dao động LC lí tưởng có cùng điện tích cực đại Q0 = 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 mạch dao động liên hệ với nhau bằng biểu thức \(\frac{{{q}_{1}}}{{{i}_{1}}}+\frac{{{q}_{2}}}{{{i}_{2}}}=\frac{{{q}_{3}}}{{{i}_{3}}}\). Tại thời điểm t, điện tích trên các tụ của các mạch dao động lần lượt là q1 = 3.10-6C, q2 = 2.10-6C và q3. Tính điện tích q3 khi đó.

Câu 7 (1,0 điểm)

Một nguồn sáng có công suất 2W, phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,597\(\mu \)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 phôtôn lọt vào mắt trong 0,05s. Biết diện tích con ngươi của mắt là \(4\pi \)mm2. Bỏ quả sự hấp thụ ánh sáng của khí quyển.

 -(Để xem nội dung từ câu 11 đến câu 40 của Đề thi số 05, các em vui lòng xem online hoặc đăng nhập HOC247.NET tải về máy)-

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Bộ 5 đề thi HSG môn Vật Lý 12 năm 2021-2022 có đáp án Trường THPT Phan Đình Phùng. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

Chúc các em học tốt!