de thi Vat li quoc gia.doc

C Nó không thể tồn tại, vì ở đó sẽ Không có là dòng của mạng lới năng lợng từ không khí truyền vào trong máy ở cùng nhiệt độ.. Và các điểm tiếp xúc với sàn thay đổi liên tục, mỗi điểm ch

2005 National Qualifying Examination

Thời gian cho phép:

Thời gian đọc đề: 15 phút Thời gian làm bài: 120 phút

HƯỚNG DẪN LÀM BÀI :

Trả lời tất cả các câu hỏi trong phần A

CHỈ cần trả lời 4 câu hỏi trong phần B

Được phép sử dụng : Máy tính không có chức năng lập trình, không có đồ hoạ

Trả lời PHẦN A trên phiếu trả lời

Trả lời PHẦN B trên tờ giấy trắng A4 của bạn

Không trả lời bất cứ một câu hỏi nào trên tờ đề thi này

Kẹp cẩn thận các tờ bài làm của bạn vào tờ giấy bìa

Các lời giải thích và biểu đồ phải được trình bày mạch lạc

Tất cả các đáp số phải đi kèm theo đơn vị chính xác

THANG ĐIỂM

PHầN A

Nhiều lựa chọn - 1 đỏp ỏn

Sử dụng phiếu trả lời trắc nghiệm được cung cấp

Câu 1.

Một quả bóng đợc ném vào trong không khí và nó di chuyển theo quỹ đạo nh hình vẽ Bỏ qua

lực cản của không khí trong câu hỏi này

Vị trí A là vị trí cao nhất trong quỹ đạo chuyển động của nó, vị trí B là vị trí ngay trớc khi nó

chạm nền Phát biểu nào sau đây đúng?

A) Tốc độ của quả bóng Tại A bằng không và gia tốc của quả bóng Tại B giống nh Tại A

B) Tốc độ của quả bóng Tại A bằng tốc độ Tại B và Gia tốc Tại B cao hơn tại A

C) Tốc độ của quả bóng Tại A Thấp hơn tốc độ Tại B Và Gia tốc Tại A cao hơn gia tốc tại

B

D) Tốc độ của quả bóng Tại A Thấp hơn tốc độ Tại B Và Gia tốc Tại A bằng gia tốc tại B

E) Tốc độ của quả bóng Tại A Cao hơn hơn tốc độ Tại B Và Gia tốc Tại A giống nh gia tốc

tại B

Câu 2.

Một ngời đứng tại vị trí cách tâm trái đất một khoảng cách R ( R Lớn hơn bán kính của Trái

đất) và chịu tác dụng của một lực hấp dẫn 400 N Hỏi ngngời đó phải đứng cách xa tâm của

Trái đất bao nhiêu để lực hấp dẫn là 100N ?

A) ẳ R

B) ẵ R

C) 2R

D) 4R

E) 16R

Trang 2

Bản quyền thuộc về Nhóm 1

Ba quả cầu giống nhau cùng tích điện đặt tại các góc của một tam giác đều Mỗi quả cầu đều

tích điện xác định, với điện tích đợc biểu thị ở các biểu đồ dới đây

Biểu đồ nào chỉ chính xác hớng và độ lớn của lực tĩnh điện trong mỗi quả cầu?

Câu 4.

Một xe chở hàng nặng 6000 Kg di chuyển về phía một ô tô nặng 800 Kg Xe tải chuyển động

với vận tốc 15 M.s-1, và ô tô đang đứng yên Giả thiết rằng xe tải và ô tô tiếp tục di chuyển

cùng nhau Hỏi tốc độ cuối cùng của hệ ô tô/xe tải ?

A) 1.8 m.s-1

B) 7.5 m.s-1

C) 13 m.s-1

D) 17 m.s-1

E) 113 m.s-1

Câu 5.

Trong mạch điện dới đây, một dòng điện 3 amps chạy qua điện trở 10Ω Hỏi dòng chạy qua

điện trở 90Ω có giá trị bao nhiêu ?

A) 0 A

B) 0.1 A

C) 0.15 A

D) 0.2 A

E) 0.3 A

Trang 4

Bản quyền thuộc về Nhóm 1

Khi chiếu một tia sáng trắng qua lăng kính, thấy xuất hiện hiện tợng cầu vồng nh sơ đồ dới:

Hiện tợng này đợc biết nh sự tán sắc ánh sáng Hãy chọn lời Giải thích hợp lí nhất cho nguyên

nhân của hiện tợng này?

A) Những tần số Khác nhau của ánh sáng gặp nhau tại những góc Khác nhau trên bề mặt

lăng kính, nghĩa là chúng khúc xạ tại những góc khác nhau, nh theo định Luật Snell

B) ánh sáng tím chịu ảnh hởng bởi lực hấp dẫn hơn ánh sáng đỏ bởi vì nó nhiều năng lợng

hơn, vì thế đợc kéo xuống thấp hơn

C) Độ khúc xạ của lăng kính phụ thuộc vào tần số

D) Định luật Snell không còn chính xác khi những tần số khác nhau của ánh sáng đđợc kết

hợp, tạo ra những hiệu ứng mới lạ gây ra sự tán sắc

E) Hiệu ứng này là một ảo ảnh quang học và ánh sáng không đợc tán sắc thật sự

Câu 7.

Choline khẳng định đã phát minh ra một cỗ máy mà nó có chức năng loại bỏ nhiệt năng từ

không khí và chuyển đổi vào trong điện Toàn bộ máy có cùng nhiệt độ với vùng không khí ở

lân cận và không phải có một sự cung cấp năng lợng ngoài nào Hỏi có thể tồn tại chiếc máy

của Cholin không ?

A) Nó có thể tồn tại

B) Nó không thể tồn tại, Bởi vì Không có điện trong không khí

C) Nó không thể tồn tại, vì ở đó sẽ Không có là dòng của mạng lới năng lợng từ không khí

truyền vào trong máy ở cùng nhiệt độ

D) Không, nó không thể, vì nó trái với định luật về sự bảo toàn năng lợng

E) Không, nó không thể, vì nhiệt năng không thể đđợc chuyển đổi vào trong năng lợng điện

Câu 8.

Phép đo thời gian,t, đợc dùng nh một hàm số của khối lợng ,M, và bán kính,r Mối quan hệ

giữa thời gian, khối lợng và bán kính tuân theo biểu thức: t= km2/r2 + q, k và q là hằng số Từ

đồ thị dới đây, tìm giá trị của k Gợi ý: Nhớ rằng phơng trình của một đờng thẳng có thể đợc

viết dới dạng: y = m.x + C

A) 0.33 cm2.s.g-2

B) 0.38 cm2.s.g-2

C) 0.33 g2.cm-2.s-1

D) 0.38 g2.cm-2.s-1

E) 2.63 g2.cm-2.s-1

Trang 6

Bản quyền thuộc về Nhóm 1

Sự kiểm tra thứ nguyên là một kỹ thuật quan trọng trong vật lý, cho phép một kiểm tra độ

chính xác cũng nh sự hợp lý của một phơng trình Nếu những thứ nguyên trên vế của một

ph-phơng trình đồng nhất, thì có thể kết luận phph-phơng trình đúng về thứ nguyên Nếu không phải,

phphơng trình không thể đúng

Có năm thứ nguyên cơ bản sau đây :

chiều dài, L; khối lợng, M; thời gian, T; điện tích, Q và nhiệt độ, K

Những số thuần tuý, nh π, không có thứ nguyên

Chẳng hạn, tốc độ (của) ánh sáng,C, là một độ dài trên đơn vị thời gian, và có những thứ

nguyên của LT-1

Bảng ở dới liệt kê một số đại lợng và những thứ nguyên của chúng

Sử dụng thông tin này, phơng trình nào trong những phơng trình sau không thể đúng?

A) E = hc

λ

B) E 2 = p 2 c 2 + m 2 c 2

C) E = 1

2mv 2

D) E = 6πην2 d

E) E = 1

2LI 2

Câu 10

Một hộp đựng quả đào đang đợc treo vào Một cân lò xo, gần một xô nớc đợc đặt trên đĩa cân

nh hình vẽ dới Hộp đựng quả đào, đợc nhúng chìm vào trong xô nớc trong khi vẫn còn đợc

treo vào lò xo Phát biểu nào trong các phát biểu sau đây là đúng ?

A) Khi hộp quả đào đợc nhúng chìm trong nớc số chỉ trên cân lò xo giảm bớt và số chỉ trên

cân đĩa tăng

B) Khi hộp quả đào đợc nhúng chìm trong nớc số chỉ trên cân lò xo tăng và số chỉ trên cân

đĩa giảm bớt

C) Khi hộp quả đào đợc nhúng chìm trong nớc số chỉ trên cân lò xo giảm và số chỉ trên cân

đĩa cũng vậy

D) Khi hộp quả đào đợc nhúng chìm trong nớc số chỉ trên cả cân lò xo và cân đĩa giữ

nguyên

E) Khi hộp quả đào đợc nhúng chìm trong nớc số chỉ trên cả cân lò xo Và cân đĩa đều tăng

Trang 8

Bản quyền thuộc về Nhóm 1

Trả lời cỏc cõu hỏi - mỗi cõu 10 điểm Chỉ trả lời 4 cõu hỏi Chỉ cú 4 cõu hỏi được tớnh điểm

Đọc kĩ mỗi câu hỏi

Có thể làm những phần sau của câu hỏi dù bạn không làm đợc phần trớc của nó

Câu 11:

Một cái vòng khối lợng m, bán kính R đợc lăn không trợt với một vận tốc v dọc theo một mặt

phẳng Khi đó tâm của chiếc vòng đang chuyển động với vận tốc không đổi v, và phía dới

chiếc vòng tiếp xúc, không trợt với nền cố định Lúc này nó cuốn những tiếp điểm di chuyển

lên trên và rời khỏi mặt đất và vòng tiếp xúc với nền trên một tiếp điểm mới trên đờng tròn Và

các điểm tiếp xúc với sàn thay đổi liên tục, mỗi điểm chỉ tiếp xúc với sàn trong một thời gian

ngắn, nhớ rằng lúc này vận tốc tơng đối của nó với sàn bằng không

a Sau khoảng thời gian bao lâu thì một điểm trên vành chiếc vòng lại tiếp xúc với mặt

đất? Vẽ biểu đồ để minh hoạ cho câu trả lời của bạn (2 điểm)

b Nói rõ số vòng quay đợc trong một giây, n, theo vận tốc và bán kính của chiếc vòng? (1

điểm)

Động năng toàn phần của một vật bằng tổng của động năng quay và động năng tịnh tiến

Động năng quay của vật là động năng tìm đợc khi vật đó không chuyển động tịnh tiến Tơng tự

nh động năng quay, động năng tịnh tiến của vật tìm đợc khi vật đó chỉ chuyển động tịnh tiến

không quay

c Tìm động năng quay, Kr, của vòng theo R, m và n? (2 điểm)

d Tổng động năng của chiếc vòng là bao nhiêu, nếu nó lăn không trợt với vận tốc v? (1

điểm)

e Nếu chiếc vòng đợc lăn không vận tốc đầu, không trợt từ đỉnh một cái dốc cao h xuống

dới, hỏi vận tốc của nó khi ở chân dốc là bao nhiêu?(2.5 điểm)

f Nếu chiếc vòng trợt nhẹ không lăn(bỏ qua lực ma sát) xuống từ cái dốc lúc nãy, đúng

hơn lăn không trợt, thì tốc độ ở cuối dốc của nó bằng, nhanh hơn, hay chậm hơn khi nó lăn

không trợt? Tại sao? Câu trả lời của bạn nên bao gồm cả phép tính ngắn gọn và lời giải thích

cho toàn bộ câu trả lời (1.5 điểm)

Câu 12:

Trong câu hỏi này chúng ta sẽ nghiêm cứu sự phân hạch và nhiệt hạch của hạt nhân nguyên tử

Sự phân hạch là quá trình một hạt nhân nguyên tử bị tách ra thành 2 hạt nhân nhỏ hơn Sự nhiệt

hạch là quá trình ngợc lại: hai hạt nhân nhỏ kết hợp lại với nhau để tạo ra một hạt nhân to hơn

Hạt nhân của một nguyên tử đợc kết hợp từ một số hạt nhỏ gọi là các nucleon Khi các

nucleon đợc mang lại gần nhau và kết hợp với nhau tạo ra hạt nhân, một phần năng lợng sẽ toả

ra Kết quả là phải cần đến một năng lợng nhất định (gọi là Lực Liên Kết) để tách 1 hạt nhân

thành các nucleon Năng lợng liên kết có thể đợc xem nh hiệu khối lợng của hạt nhân và tổng

khối lợng của các nucleon tơng ứng, đợc thể hiện trong công thức nổi tiếng của Anhxtanh: E =

mc 2 , trong đó c là vận tốc ánh sáng Dùng công thức này chúng ta tìm đợc lời giải thích cho sự

phụ thuộc khối lợng của hạt nhân theo giới hạn của lực liên kết và tổng khối lợng của các

nucleon

(khối lợng hạt nhân)ìc2 = (tổng khối lợng của nucleon) ìc2 – năng lợng liên kết

Dới đây là đồ thị, năng lợng liên kết trung bình trên một nucleon đợc biểu diễn dựa trên tổng

số các nucleon của hạt nhân Lu ý MeV (mega – electron – von) là một đơn vị năng lợng

a Một hạt nhân sau khi phân hạch tạo ra đúng 2 hạt nhân giống hệt nhau Nếu tổng năng lợng

liên kết của hạt nhân lớn là 50 MeV và của mỗi hạt nhân con là 40 MeV Quá trình sẽ toả

nhiệt hay thu nhiệt? Bao nhiêu năng lợng đợc toả/thu? (đơn vị MeV).(2 điểm)

b Giải thích đồ thị, tại sao hạt nhân lớn có thể tự xảy ra hiện tợng phân hạch mà không cần

năng lợng bên ngoài, nhng hạt nhân nhỏ(<50 nucleon) lại không thể Biết rằng sản phẩm của

quá trình phân hạch có số nucleon đúng nh nhau

c Nó có xảy ra với phản ứng nhiệt hạch không? Tại sao có/không? nếu vậy thì số nucleon nhỏ

nhất (hay lớn nhất) của mỗi hạt nhân giống hệt nhau để có thể xảy ra phản ứng nhiệt hạch toả

năng lợng?(2.5 điểm)

d Nếu một hạt nhân Uranium có 236 nucleon tham gia phản ứng tạo ra 2 hạt nhân có 118

nucleon mỗi hạt, năng lợng phản ứng toả ra là bao nhiêu?(MeV) (2.5 điểm)

Trang 10

Bản quyền thuộc về Nhóm 1

mnucleon=938 MeV

Câu 13:

Coi một máy bay trực thăng bay trên một cái sân

a Vẽ hình thể hiện lực tác dụng lên máy bay nh một vật tự do.(1.5 điểm)

b lực nào đã chống lại lực hấp dẫn để giữ máy bay trên bầu trời, và cái gì đã gây ra lực đó

lên máy bay?(1.5 điểm)

Nội lực làm máy bay bay tơng đơng với một lực hớng xuống dới đặt vào không khí nhân với

vận tốc trung bình, v, của chuyển động xuống cột không khí phía dới cánh quạt máy bay

c Tìm biểu thức tốc độ, R, về lu lợng không khí bị cánh máy bay đẩy xuống (khối lợng trên

đơn vị thời gian) trong giới hạn vận tốc không khí, v, mật độ không khí, , và diện tích quét đợc

của cánh máy bay

d Chứng minh rằng lực tác dụng bởi cánh máy bay lên không khí có biểu thức: F = A v 2

e Cụ thể một máy bay có thể bay nếu động cơ của nó có công suất P Một mô hình tỉ lệ cái

mà chính xác là chiếc máy bay đầu tiên đợc sản xuất, nó là một bản sao tỉ lệ đúng nh thật (về

chiều dài) Sử dụng kết quả của phần trớc, động cơ của máy bay nhỏ cần phải có công suất bao

nhiêu, theo P, để có thể bay đợc? (5 điểm)

Trang 12

Bản quyền thuộc về Nhóm 1

Câu hỏi này có liên quan đến hai quả bóng và hai xylanh Xylanh thứ nhất chứa khí Heli, một

khí đơn nguyên tử có phân tử khối là 4g/mol Xylanh còn lại chứa khí nitơ, một khí hai nguyên

tử, phân tử khối là 28 g/mol Các quả bóng giống hệt nhau, mỗi quả nối với một xylanh Cả hai

khí coi là lý tởng, hai xylanh có khối lợng nh nhau Hai khí lý tởng không phản ứng với nhau

trong suốt quá trình co giãn và va chạm, và áp suất trong 2 bình chứa tỉ lệ nghịch với thể tích,

tỉ lệ thuận với nhiệt độ và số mol khí

a Quả bóng nào đợc bơm phồng nhanh hơn khi các xylanh đợc mở? cẩn thận giảng giải lý

do khi dùng các luận cứ

Cả hai quả bong đợc bơm đầy một số mol gaz nh nhau

b So sánh cỡ của quả bóng đầy khí heli với quả bóng đầy khí nitơ Cái nào sẽ to hơn? giải

thích câu trả lời của bạn

Một điều quan trọng của khí lý tởng, và bản chất của các nhóm khác trong vật lý là số bậc tự

do mà nó có Mỗi bậc tự do tỉ lệ với quãng đờng cần thực hiện để khí có thể nạp năng lợng

Các phân tử có thể nạp năng lợng trong suốt quá trình tịnh tiến (chuyển động thẳng), trong

không gian và trong chuyển động quay Những khí đơn nguyên tử không có năng lợng quay vì

chúng là 1 điểm Còn những khí lỡng nguyên tử có thể mang năng lợng quay khi chúng quay

trên 2 phơng khác nhau

Chúng ta chuẩn bị nung nóng nhẹ 2 quả bóng, chúng ta sẽ thừa nhận rằng áp suất trong lòng 2

quả bóng không thay đổi Nhiệt dung đẳng áp, đó là lợng năng lợng cần thiết để tăng nhiệt độ

của một mol khí lý tởng lên 1 độ và áp suất không thay đổi, đợc cho bởi công thức:

P

f+2

2 , trong đó f là số bậc tự do, R là hằng số chung đối với mọi loại khí.

Hai quả bóng bây giờ đợc cung cấp một lợng nhiệt H (năng lợng nhiệt) nh nhau

c Nhiệt độ cuối cùng của các khí trong cả hai quả bóng là bao nhiêu theo nhiệt độ ban

đầu T và chỉ rõ những đại lợng nào đã thay đổi?

d Từ đó hãy tìm sự chênh lệch về thể tích của hai quả bóng sau khi đợc nung nóng?

Câu 15:

Tia X là một tia sáng có năng lợng lớn có thể đợc dùng trong việc chụp ảnh trong y học để

kiểm tra cấu trúc của xơng Bởi vì tia X có bớc sóng rất ngắn và chính vì vậy nó rất có ích

trong việc phát hiện các chi tiết nhỏ thông qua sự giao thoa và nhiễu xạ của nó Quan sát tia X

có bớc sóng chiếu tới một khối pha lê cho trớc, nh hình dới đây:

khoảng cách giữa các lớp nguyên tử có thể đợc xác định bằng dụng cụ đo góc ở nơi xảy ra hiện

tợng giao thoa ánh sáng

a Vẽ biểu đồ thể hiện sự chênh lệch hớng đi của hai tia phản xạ ở trên

b Tìm một biểu thức cho sự chênh lệch hớng giữa hai tia trên(1 điểm)

c Tìm điều kiện đối với góc của tia tới, , nh trên hình vẽ để xảy ra hiện tợng giao thoa (1

điểm)

d Cho biết tấm pha lê có khoảng cách giữa các lớp nguyên tử là 5.5ì10-10m Cho tia tới X

có bớc sóng = 1.5410-10m Tìm hai góc nhỏ nhất (theo độ) để xảy ra hiện tợng giao thoa giữa

hai tia phản xạ X

Một môi trờng trong suốt có khả năng phản quang cao đợc chứa một lớp dầu phía dới bề mặt

để ngăn cản sự ôxi hoá mạnh của không khí Dầu có chiết suất 1.6 đối với tia X Tia X có bớc

sóng = 1.5410-10m đợc dùng để tìm khoảng cách giữa các lớp nguyên tử trong pha lê Tia X tới

và đi đợc thể hiện nh hình vẽ bên:

Vật mẫu đợc giữ ở trong dầu trong khi làm thí nghiệm

e Tìm một mối liên hệ giữa góc và dầu khi xảy ra hiện tợng giao thoa Tốt nhất là vẽ biểu

đồ.(2 điểm)

f Góc 1, giữa mặt dầu và tia phản xạ là 6.8o thì bắt đầu xảy ra hiện tợng giao thoa Tính

khoảng cách giữa các mặt tinh thể nguyên tử Hãy trình bày lời giải bao gồm cả hình vẽ Hãy

vẽ biểu đồ to và sạch sẽ (4 điểm)

Trang 14

Bản quyền thuộc về Nhóm 1

Một sinh viên dũng cảm có một bộ su tập máy bắn bóng, cái máy bắn những quả cầu tích điện

từ cực âm khối lợng m và tích điện –q Máy gồm 2 bản kim loại mỏng giống hệt nhau, một

bản đợc nối với một suất điện động bằng dây dẫn và bản còn lại đợc nối với mặt đất (điện thế

bằng 0) Các quả cầu đợc tăng tốc từ lúc đứng yên, từ bản này sang bản kia, và sau đó rời khỏi

máy với vận tốc v khi qua một lỗ nhỏ trên bản kia Mỗi máy kéo theo một dòng điện không

đổi i không phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai bản.

Ngời sinh viên nối N trong số các thiết bị này vào một máy phát điện sao cho có một điện thế

dơng ổn định là V (đối với mặt đất) bằng một dây nối của các bảng điện Điện trở trong

khoảng giữa của 1 bảng và cái kế tiếp (và giữa máy phát và bảng đầu tiên) là r Mỗi bản khi đó

có 1 máy và các bảng khác cắm vào nó, trừ cái bảng cuối cùng chỉ có một máy

a Vẽ một biểu đồ của thiết bị biểu diễn hai bản, đánh dấu các số liệu dơng và điểm 0, và

vẽ trong điện trờng và hớng của gia tốc của một trong các quả cầu (1 điểm)

b Nếu các quả cầu phải có vận tốc tối thiểu là v thì mới rời khỏi máy đợc, tìm điện thế tối

thiểu cần đặt vào bản tích điện dơng

c Các thiết bị đợc nối nh đã nói ở trên Vẽ sơ đồ mạch điện thể hiện sự kiện này Biểu

diễn điện trở giữa các bảng nh các điện trở thông thờng, máy phát nh một pin, các máy bắn

biểu diễn bằng các vòng tròn có chữ “B” ở trong Kí hiệu dòng điện chạy qua các thiết bị (lu ý

rằng bạn không phải chỉ ra toàn bộ chi tiết của máy, chỉ cần một cặp để làm mô hình rõ ràng)

(1.5 điểm)

d Dòng điện toàn mạch chạy qua điện trở đầu tiên, tức là giữa máy phát và máy gia tốc

thứ nhất là gì?

e Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở thứ nhất, và từ đó điện thế trên thiết bị thứ nhất

là ao nhiêu? (1.5 điểm)

f Điện thế đặt vào thiết bị cuối cùng (thứ N) trên dây là bao nhiêu? (2 điểm)

g Bao nhiêu thiêu thiết bị mà ngời sinh viên có thể nối trớc khi cái cuối cùng không thể

gia tốc đủ cho những quả bóng để đạt tới vận tốc v? (2 điểm)

Cho biết

∑n

i 1

1

i n(n 1)

2