Thực hành giải “Đề thi học sinh giỏi Quốc gia THPT môn Vật lí năm học 2022-2023 có đáp án (Vòng 1) - Sở GD&ĐT Quảng Bình” giúp các bạn củng cố lại kiến thức Toán học và thử sức mình trước kỳ thi. Hi vọng luyện tập với nội dung đề thi sẽ giúp các bạn đạt kết quả cao trong kì thi HSG sắp tới. Chúc các bạn thi tốt!
Trang 1S GD&ĐT QU NG BÌNHỞ Ả
Đ CHÍNH TH CỀ Ứ
K THI CH N Ỳ Ọ Đ I TUY N Ộ Ể
D THI Ự CH N H C SINH GI I QU C GIA Ọ Ọ Ỏ Ố
NĂM H C 20222023Ọ
Khóa ngày 20 tháng 9 năm 2022
Môn thi: V T LÍẬ
Th i gian: 1ờ 80 phút (không k th i gian giao đ ) ể ờ ề
Đ g m có ề ồ 2 trang và 5 câu
Câu 1. (4,0 đi m ể )
M t qu c u bán kính R, kh i lộ ả ầ ố ượng M được đ t trên m t bànặ ặ
n m ngangằ nh Hình 1ư T đ nh A c a qu c u, m t v t nh kh iừ ỉ ủ ả ầ ộ ậ ỏ ố
lượng m trượt không ma sát v i v n t c ban đ u ớ ậ ố ầ b ng 0. ằ
1. Qu c u đả ầ ược g n c đ nh trên bàn.ắ ố ị
a. Tìm v n t c và đ cao so v i m t bàn c a v t nh khi b t đ uậ ố ộ ớ ặ ủ ậ ỏ ắ ầ
r i kh i m t c u. ờ ỏ ặ ầ
b. Xác đ nhị góc t o b i v n t c c a v t nh và phạ ở ậ ố ủ ậ ỏ ương ngang
ngay trước khi ch m m t bàn.ạ ặ
2. Qu c u n m t do trên m t bàn nh n. Xác đ nh t sả ầ ằ ự ặ ẵ ị ỉ ố m
M đ v t nh r i m tể ậ ỏ ờ ặ
c u t i đ caoầ ạ ộ 7
4
R
so v iớ m t bàn. ặ
Câu 2. (4,0 đi m) ể
M t đi n tích qộ ệ c đ nhố ị t i đi mạ ể B là v tríị th p nh t c aấ ấ ủ
m t ộ v c u r ngỏ ầ ỗ nh nẵ , cách đi n, bán kính R ệ M t qu c uộ ả ầ
nh khác có kh i lỏ ố ượng m, đi n tích Q ệ có th trể ượt không ma
sát bên trong vỏ c uầ Đi mể A là v tríị cao nh tấ c a v c uủ ỏ ầ như
Hình 2. V c u đỏ ầ ược gi c đ nh.ữ ố ị
1. Ch ng minh r ng A là m t v trí cân b ng c a đi n tíchứ ằ ộ ị ằ ủ ệ
Q. Tìm bi u th c liên h c a q theo Q, m, R, g, k đ A là v tríể ứ ệ ủ ể ị
cân b ng b n c a đi n tích Q.ằ ề ủ ệ
2. Khi đi u ki n ề ệ ở m c 1 ụ th a mãn, cỏ h xét các dao đ ng nh c a đi n tích Qỉ ộ ỏ ủ ệ xung quanh A trong m t ph ng hình v Ch ng minhặ ẳ ẽ ứ đi n tíchệ Q dao đ ng đi u hoà. Tìm chuộ ề
kì dao đ ng đó.ộ
Câu 3. (4,0 đi m ể )
M t lộ ượng khí lí tưởng có nhi t dung mol đ ng tíchệ ẳ
CV th c hi n m t chu trình cho trên Hình 3. Các tr ng tháiự ệ ộ ạ
A và B c đ nh, tr ng thái C có th thay đ i nh ng quáố ị ạ ể ổ ư
trình CA luôn là đ ng áp và Vẳ C > VB
1. Khi VC = 5V0. Tính công kh i khí th c hi n trongố ự ệ
chu trình trên
Trang 22. N u nhi t đ c a khí trong quá trình BC luôn gi m, xác đ nh công l n nh t màế ệ ộ ủ ả ị ớ ấ khí có th th c hi n trong chu trình. Tính hi u su t c a chu trình trong trể ự ệ ệ ấ ủ ường h p này.ợ
Câu 4. (4 đi m) ể
Cho m t quang h g m hai th u kính h i t Lộ ệ ồ ấ ộ ụ 1
và L2 đ ng tr c, l n lồ ụ ầ ượt có quang tâm O1 và O2, tiêu
c M t đi m sáng S ự ộ ể c đ nhố ị t i tiêu đi m v t c aạ ể ậ ủ
th u kính Lấ 1 nh Hình 4a.ư
1. Đ t hai th u kính Lặ ấ 1 và L2 cách nhau m tộ
kho ng 3fả 0. nh c a đi m sáng S qua h th u kính là S’. Thay h th u kính trên b ngẢ ủ ể ệ ấ ệ ấ ằ
m t th u kính h i t L có tiêu c f sao cho nh c a đi m sáng S có v trí không thayộ ấ ộ ụ ự ả ủ ể ị
đ i. Xác đ nh ổ ị tiêu cự f đ tìm để ược duy nh t m t v trí đ t th u kính L. Tìm v trí đó.ấ ộ ị ặ ấ ị
2. Tìm kho ng cách gi a hai th u kính sao cho khi m t b n m t song song đ ngả ữ ấ ộ ả ặ ồ
ch t, chi t su t n, b dày h, đ t trong vùng gi a S và Oấ ế ấ ề ặ ữ 1 ho c gi a Oặ ữ 2 và F2’ theo
phương vuông góc v i quang tr c thì nh c a S qua quang h đ u cùng m t v trí.ớ ụ ả ủ ệ ề ở ộ ị
3. Đ t trong kho ng gi a h hai th u kính Lặ ả ữ ệ ấ 1 và L2 m t b n m t song song vuôngộ ả ặ góc v i quang tr c đ t o thành m t quang h m iớ ụ ể ạ ộ ệ ớ (Hình 4b). B n m t song song có bả ặ ề dày h, chi t su t n thay đ i theo quy lu t (nế ấ ổ ậ 0, k là
h ng s , kằ ố > 0), v i tr c Oy vuông góc v i quangớ ụ ớ
tr c và c t quang tr c c a h th u kính. B qua sụ ắ ụ ủ ệ ấ ỏ ự
thay đ i chi t su t d c theo đổ ế ấ ọ ường truy n c a tiaề ủ
sáng trong b n m t song song. Xác đ nh v trí nhả ặ ị ị ả
c a S qua quang h ủ ệ
Câu 5. (4 đi m) ể
Trong thí nghi m xác đ nh năng lệ ị ượng liên k t cácế
electron l p K c a nguyên t B c ngở ớ ủ ử ạ ười ta chi u tia X cóế
bước sóng = 0,048 nm lên b n m ng b ng B c. Các electronλ ả ỏ ằ ạ
b b t ra sau đó đi qua khe có đị ứ ường kính d = 1,0 µm r i điồ
vào vùng t trừ ường đ u B = 0,71.10ề 2 T có phương vuông góc
v i m t ph ng quĩ đ o các electron (Hình 5). Các electronớ ặ ẳ ạ
chuy n đ ng trên cung tròn có bán kính R = 12,5 mm.ể ộ
1. Xác đ nh năng lị ượng c a photon X và v n t c b t raủ ậ ố ứ
c a các electron.ủ
2. Tính năng lượng liên k t c a electron l p K nguyên t B c.ế ủ ớ ở ử ạ
3. Tính đ ng năng tộ ương đ i tính c a các electron và so sánh v i k t qu ố ủ ớ ế ả ở m c 2 ụ
4. B ng các tính toán c n thi t hãy ch ng minh có th b qua tính ch t sóng c aằ ầ ế ứ ể ỏ ấ ủ electron khi đi qua khe h p trong thí nghi m này.ẹ ệ
H TẾ
2
Trang 4S GD&ĐT QU NG BÌNHỞ Ả
HƯỚNG D N CH MẪ Ấ
K THI CH N Ỳ Ọ Đ I TUY N D THI Ộ Ể Ự
H C SINH GI I QU C GIA NĂM H C 2022Ọ Ỏ Ố Ọ
2023 Khóa ngày 20 tháng 9 năm 2022
Môn thi: V T LÍẬ
BÀI THI TH NH TỨ Ấ
Đap an nay g m có ́ ́ ̀ ồ 5 trang
YÊU C U CHUNGẦ
1. Ph n nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng v n cho đi m t i đa ph n đó ầ ẫ ể ố ầ
2. Không vi t công th c mà vi t tr c ti p b ng s các đ i l ế ứ ế ự ế ằ ố ạ ượ ng, n u đúng v n cho đi m t i đa ế ẫ ể ố
3. Ghi công th c đúng mà: ứ
3.1. Thay s đúng nh ng tính toán sai thì cho n a s đi m c a câu ố ư ử ố ể ủ
3.3. Thay s t k t qu sai c a ý tr ố ừ ế ả ủ ướ c d n đ n sai thì cho n a s đi m c a ý đó ẫ ế ử ố ể ủ
4. N u sai ho c thi u đ n v 3 l n tr lên thì tr 0,25 đi m ế ặ ế ơ ị ầ ở ừ ể
5. Đi m toàn bài làm tròn đ n 0,25 đi m ể ế ể
Câu 1 1a. Phương trình chuy n đ ng:ể ộ 2
v
V t r i m t c u: ậ ờ ặ ầ N =0�v2 =Rgcos (2)α
B o toàn c năng: ả ơ 2 (1 cos ) 2 2 (1 cos ) (3)
2
v
m =mgR − α �v = gR − α
T (2) và (3):ừ cos 2 2 (4)
α = � =
Đ cao v t r i:ộ ậ ờ cos 5 (5)
3
h R R= + α = R
1b. Thành ph n v n t c c a v t ngay trầ ậ ố ủ ậ ước khi ch m sànạ
0
8 cos
27
100
27
5 2
2
x
y
y x
v v
α α
2. Khi v t r i m t c u N=0 nên gia t c v t M: aậ ờ ặ ầ ố ậ M=0
Trong HQC g n M, v t m có v n t c: ắ ậ ậ ố v2 =gRcosα (7)
Trong HQC g n m t sàn, v n t c v t M là V, theo ĐL b o toàn ắ ặ ậ ố ậ ả
đ ng lộ ượng: MV m v( cos V) 0 V mvcos
M m
α α
+ + = � = −
+ (8)
ĐL b o toàn c năng:ả ơ
2MV +2m v α +V + v α =mgR − α (9)
0,5 đ 0,25 đ 0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,25 đ 0,25 đ
1
X
R O
1
V
g
A
Trang 5T (8) và (9) suy ra:ừ 2
2
2( )(1 cos )
sin
v
M m
α α
+ −
=
+ (10)
T (7) và (10) suy ra:ừ cos 2( )(1 cos )2
sin
M m
M m
α α
α
+ −
=
+ (11)
T i v trí v t r i m t c u ạ ị ậ ờ ặ ầ cos 3 16
m M
α = � = (12) 0,25 đ
0,25 đ Câu 2 1. Ch n g c th năng tr ng tr ng t i B. ọ ố ế ọ ườ ạ
Th năng tĩnh đi n c a hai qu c u: ế ệ ủ ả ầ
E
kqQ
W =
2Rcosθ
Th năng tr ng trế ọ ường c a qu c u Q: ủ ả ầ 2
G
kqQ
W = W + W = + 2mgRcosθ
Ta có: dW = kqQ sinθ. 2 2mgRsin2θ
T i ạ θ = 0 có dW = 0
dθ Đây là m t v trí cân b ng c a Q. ộ ị ằ ủ
d W2 2 = kqQ cos + sin2 sin 3θ 4 θ θ 4mgRcos2θ
Đ A là v trí cân b ng b n c a Q, đ o hàm c p hai c a W theo ể ị ằ ề ủ ạ ấ ủ θ
t i ạ θ = 0 ph i l n h n 0.ả ớ ơ
T đó ta có: ừ kqQ 4mgR 0
2R Suy ra
2
8mgR q
kQ
V y ậ
2 min
8mgR
q =
kQ .
2. Khi qu c u l ch góc nh ả ầ ệ ỏ θ, v n t c c a nó là: ậ ố ủ v = 2Rθ
0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ
0,25 đ
C R
m, Q
A
B q
g
θ
Trang 6 Năng lượng toàn ph n c a qu c u đầ ủ ả ầ ược b o toàn:ả
2
E = W + K = + 2mgRcos + m 2Rθ θ = const
Vì θ nh nên ỏ sinθ θ
Do đó:
( ) ( ) ( )
2
1
2 2
kqQ
2R 1 θ
E kqQθ1 + 2 + 2mgR 1 ( 2) + 2mR2( )2= const
dE = kqQ + 4mgR + 4mR = 0θ θ θ θ 2θ θ
θ + kqQ3 g θ = 0
� �
V y qu c u Q dao đ ng đi u hoà v i chu kì ậ ả ầ ộ ề ớ
3
2π
T =
kqQ g
.
0,5 đ 0,25 đ 0,5 đ
0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ
0,5 đ
Câu 3 1. Công c a chu trình: ủ ( 0 0) ( 0 0) 0 0
2
ABC
A S= ∆ = p − p V V− = p V (1)
2. Công c a chu trình: ủ ( 0 0) ( 0)
1 4 2
A S= ∆ = p − p V −V (2) Công c c đ i khi Vự ạ C l n nh t. Ta tìm giá tr l n nh t có th c a Vớ ấ ị ớ ấ ể ủ C
Quá trình BC có phương trình: 0( 0 ) 0
C
−
C
−
Đ nhi t đ luôn gi m trong quá trình BC: ể ệ ộ ả
C
p V V
V
−
< � + <
− − (5)
V i Vớ C >VB =4V0 nên t (5) suy ra:ừ
4V −4V C +6V > ∀0 V��4 ,V V C V C <7V (6)
Thay vào (2) ta đượ c: max ( 0 0) ( max 0) 0 0
A = p − p V −V = p V (7)
1
2
Q = ∆U + A =nC T −T + V −V p + p
0,5 đ 0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ
3
Trang 7= ( ) 13 5 0 15 1 0
� � (8)
Xét quá trình BC: dQ = nC v dT + pdV.
= − + = �− + �
0 0
2C V 1 p V 8C P p dV
−� + � +
� � (9)
8
p
C V
C +C (10)
R p V
C +C (11)
9
15
V
V
A H
+ �� + ��+
+
(12)
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ 0,5 đ
0,25 đ
Câu 4 1. nh S’ qua quang h trùng v trí c a FẢ ệ ị ủ 2’: SS’= 6f0
G i d, d’ là kho ng cách t v trí đ t th u kính L đ n S và S’ọ ả ừ ị ặ ấ ế
d+d’= 6f0
'
0
dd dd' d+d' 6f
f = =
d
→ 2 6f0d + 6ff0 = 0
V trí duy nh t đ t th u kính khi phị ấ ặ ấ ương trình có nghi m duy nh tệ ấ
2
0
0
3 2 3
f ff f f
d f
∆ = − =
=
=
V y th u kính L có tiêu c f = 1,5fậ ấ ự 0 và đ t cách đi m sáng S m t ặ ể ộ
kho ng 3fả 0
2. Khi BMSS đ t sau th u kính Lặ ấ 2 thì nh S’’ b d ch chuy n m t ả ị ị ể ộ
1
a h
n
= �− �
� � theo đường truy n tia sáng. ề
Do đó cách L2 là d2’= f2 + a
2
f a f d
a
+
Khi BMSS phía trước th u kính Lấ 1
S đ t o nh ơ ồ ạ ả SS 1 2
' L '' L '''
BM
0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ
Trang 8có d1 = f1 a
1
2
f a f
d f d
−
= = −
−
T (1) và (2) ta có l = dừ 1’+d2= ( ) ( ) 2
a
f a f f a f f
3. Xét chùm tia h p gi i h n b i hai tia có đ cao y và y+dy, các tiaẹ ớ ạ ở ộ
ló ra kh i b n m t b l ch góc so v i tia t iỏ ả ặ ị ệ α ớ ớ Quang trình c a tia ủ
AC là: h(n0+k(y+dy))
Quang trình c a tia BD là: h(nủ 0+ky)+dy sin α
Quang trình c a hai tia gi a hai m t đ u sóng AB và CD b ng nhauủ ữ ặ ầ ằ
nên: h(n0+k(y+dy))= h(n0+ky)+dy sin α
sin = hk không ph thu c vào y. α ụ ộ
Chùm sáng qua b n m t song song là chùm song song l ch v i ả ặ ệ ớ
quang tr c góc Chùm tia qua th u kính Lụ α ấ 2 h i t t i m t ph ng ộ ụ ạ ặ ẳ
tiêu di n cách Fệ 2’ 1 đo n là fạ 2.tanα
0,25 đ 0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ Câu 5
1. Năng lượng c a photon:ủ 34 8 15
9
6,625.10 3.10 4,14.10 0,048.10
ε λ
−
−
−
V n t c c a electron:ậ ố ủ m v2 eBv v eBR 1,56.107m s/
R = � = m =
2. Năng lượng liên k t c a electron:ế ủ
2
1 2
1 4,14.10 2
thoat
lk thoat
ε
= +
= = − =
�
3. Đ ng năng tộ ương đ i tính c a electronố ủ
0,5 đ 0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
5
Trang 9( ) 2 2 16
1
td
v c
−
= − =� − � =
� �
Đ ng năng c đi n c a electron:ộ ổ ể ủ 1 2 1,107.10 16
2
cd
Sai l ch c a đ ng năng c đi n so v i đ ng năng tệ ủ ộ ổ ể ớ ộ ương đ i tính:ố
0,18%
td
K
−
. Sai l ch trong trệ ường h p này r t nh ợ ấ ỏ
4. Bước sóng electron theo thuy t Đ br i:ế ơ ơ
11
4,67.10
p mv
λ= = = −
Bước sóng này so v i kích thớ ước khe h p:ẹ 4,67.10 5
d
λ = −
l n. Giá trầ ị này là r t nh do đó có th b qua tính ch t sóng c a electron khiấ ỏ ể ỏ ấ ủ
đi qua khe h p này.ẹ
0,5 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,5 đ
0,5 đ
H TẾ