Đề thi HSG quốc gia 2016 môn Vật lí và Hướng dẫn giải

& III ngày thứ nhất) rất phù hợp để có thể biến dạng đưa vào đề thi THPT Quốc Gia. Với phản hồi rất tích cực từ đa số các giáo viên và học sinh, năm nay điểm đạt giải dự đoán sẽ [r]

Trang 1

Scanned by CamScanner

Trang 9

https://sites.google.com/site/tuanphysics/

GỢI Ý LỜI GIẢI ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT

MÔN VẬT LÝ 2016 Nguyễn Ngọc Tuấn Đại học Bách Khoa Hà Nội

tuanphysics@gmail.com

Tác giả chân thành cám ơn thầy Đặng Văn Tấn Đạt, THPT Chuyên Nguyễn

Quang Diêu (Đồng Tháp) đã cung cấp đề thi

Dưới đây là gợi ý lời giải của tác giả Xin lưu ý đây không phải là đáp án

làm được, nhưng cũng có những bài đủ khó để phân loại học sinh Hay nhất

trong cả ba ngày phải kể tới câu II ngày thứ nhất, và câu III ngày hai Đây là hai câu phân loại rất tốt Có thể nói thêm, câu dao động và giao thoa (câu I

& III ngày thứ nhất) rất phù hợp để có thể biến dạng đưa vào đề thi THPT

Quốc Gia

Với phản hồi rất tích cực từ đa số các giáo viên và học sinh, năm nay điểm đạt giải dự đoán sẽ tương đương hoặc thậm chí cao hơn năm ngoái và

hy vọng ta có thể lấy đủ được 8 HCV

Trang 11

cắt trục tung và trục hoành ở các áp suất và thể tích p V tương ứng Tìm 0, 0 biểu thức của nhiệt dung ( ).C V

g

- +

=

max

T

R

g

+0

1

S

V

1 Phương trình đường thẳng: - = - Þ = æçç - ö÷÷

2 BC cắt trục tung và hoành tại 16 0

3

p

max

64 3

p V T

R

min

3 Với khí đơn nguyên tử g = 5

3

´

0

8

S

V

V V Đó chính là vị trí

của M

4 AD cắt trục tung và hoành tại các vị trí 10 0

3

p

và 10V , suy ra 0

´

0

5 10

6.25 8

S

V

V V Ký hiệu điểm này là E, áp suất tại đây p E =1.25 p 0

Công thực hiện W=12p V 0 0

Nhiệt nhận trên các đoạn AB, BM, DE

=45 0 0

AB

Q p V Q BM =6p V 0 0 Q DE=0.375p V 0 0

+ +

45 6 0.375

Câu III

1a) Hiệu quang trình D =L 3.l=1.5μm

1b) Khoảng vân i=D l =0.5mm

vân sáng quan sát được là 41, vân tối 40

2 Điều kiện để các vân sáng trùng nhau là5 0.75´ =k Vì l .l ³0.4μm nên

£9

l=0.625, 0.536, 0.469, 0.417μm

Trang 12

3 Khi nguồn ở S , hiệu quang trình d3 = q= =

.x avt

avt k Chu kỳ chính là thời gian giữa hai cực đại liên

tiếp T=ll 0.02s.=

av

Câu IV

1 Trong hqc K, dây trung hòa điện nên không có lực điện tác dụng, chỉ có

p

L

q vu

F quB

s

2 Gọi l0 là các mật độ điện dài trong hệ quy chiếu riêng của mỗi dây Trong

hqc K, các dây co lại nên mật độ điện dài tăng lên: l g= ( ) ,v l0 ở đây thừa

1

v

v c

Khi chuyển sang hqc gắn với điện tích q, sử dụng công thức biến đổi

vận tốc, dễ dàng tìm ra công thức biến đổi của thừa số Lorentz:

g

( )

Mật độ điện dài thay đổi do các dây co chiều dài

l p =g( ) ,v p l l0 n= -g( ) v n l0

2a) Từ đây

l

l = -l géë -g ùû=

2

uv

2b) Trong hqc này điện tích đừng yên nên không có lực từ tác dụng, chỉ có

lực điện

l pe

-2 2 2 0

quv

F qE

3 Theo giả thiết ¢ =

L F F

u c

Thay biểu thức lực Lorentz từ trên xuống ta được m

e

=

0 2 0

1

c

Câu V

Bán kính và độ dày thấu kính cho bởi công thức:

gần đúng D=2 ;R q e R= q2 Từ đây suy ra hệ thức D2 =4 Re Bề dày

e và đường kính D của thấu kính có thể đo bằng thước kẹp, từ đây tính được

R

Trang 13

Mặt khác công thức thấu kính 1 2(= n-1)

nếu đo được tiêu cự f

Bây giờ ta xét sự tạo ảnh qua thấu kính Công thức thấu kính cho ta

Bằng việc đo các khoảng cách ,d d ta dễ dàng đo được f Tuy nhiên có i o

một vấn đề nhỏ là phép đo d không hoàn toàn chính xác vì ta khó xác định o

chính xác được vị trí của sợi dây tóc Tuy nhiên sử dụng nguyên lý thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng, nếu giữ nguyên vị trí màn và bóng đèn

mà dịch chuyển thấu kính ta sẽ tìm được d o

Gọi ,l l lần lượt là kích thước dài của vật và ảnh tương ứng ở chế độ o i

phóng đại Dễ thấy:

i o

l l

(Phần đo chiều dài dây tóc dưới đây theo gợi ý của thầy

Lập ĐHSPHN, tôi không dám chắc là có đo được như vậy

trên thực tế không)

Để xác định được chiều dài dây tóc, ta cần đo được số vòng và chu vi một vòng Chọn một đoạn khoảng 10 chu kỳ, đo chiều dài của nó Từ đây có thể tính được chiều dài dây tóc theo công thức:

p

2 2

- HẾT -

li

si

Di

Trang 14

NGÀY THI THỨ HAI (07/01/2016) Câu I

Trước hết nhận ra véc tơ vận tốc góc wr nằm trong mặt phẳng yz và tạo

với trục y một góc j Do đó biểu thức của nó wr (0, cos , sin ) = w j w j

1 Ngay khi mới chuyển động, =vr (0, ,0).v

Chỉ còn lại lực F x =2M v hướng theo w z y

trục x Tiếp theo mặt lực này luôn hướng

vuông góc với vận tốc rv tức là vuông góc

với mặt phẳng dao động, do đó nó sẽ làm

cho mặt phẳng dao động quay theo chiều từ

Bắc (Oy) sang Đông (Ox)

Do lực Coriolis không thay đổi độ lớn

vận tốc nên quá trình chuyển động từ biên

về vị trí cân bằng diễn ra hoàn toàn đối xứng, tức là con lắc lại đi qua O Quỹ đạo trong chu kỳ thứ nhất được phác họa

2 Vì dây rất dài và dao động nhỏ nên ta có thể bỏ qua gia tốc và vận tốc của

hạt theo phương thẳng đứng, tức là cho =a z 0, v z =0 Với gần đúng này, biểu thức của các thành phần lực Coriolis chỉ còn lại:

So sánh với giả thiết b=2 sin w j

3 Hệ pt Newton cho vật chuyển động:

a

&& &

l

&& &

l

x

y

Gần đúng đơn giản nhất = 0,a z ngoài ra có thể bỏ qua w &x do vận tốc

quay của Trái Đất rất bé Từ phương trình cuối rút ra T Mg= rồi thay vào trên ta được:

ì = -W + ï

-ïî

&& &

2 0 2 0

Thay biểu thức của nghiệm từ giả thiết vào phương hệ phương trình rồi đồng nhất các hệ số ta được:

W - W = ± W2 2

0 b Giải ra được: W = 2+ W ±4 20

2

Trang 15

Câu II

1 Thế năng của hệ:

s

3

x

1a) Lực tổng hợp tìm từ điều kiện:

s

3

x

dx

Tại vị trí cân bằng:

s

8

x

mg

1b) Với độ lệch nhỏ Dx khỏi vị trí cân bằng, ta có:

s

3

x

s

8

m T

2 Áp suất phụ gây bởi hai mặt của màng xà phòng D = 4p s

R

Áp suất khí bên trong màng xà phòng: =p p0+ Dp

Công cần thiết = tạo ra năng lượng bề mặt + công nén khí

0

3

R

Câu III

1 £ £0 t t : Khi khóa K đóng, diode, tụ điện và điện trở có thể bỏ qua, 1

=

1 0

0 dI 0

dt Þ = 0 .

U

L

£ £ +

1 1 2 :

t t t t Khi khóa K mở, mạch bao gồm nguồn điện, cuộn cảm,

diode, và tụ điện (bỏ qua điện trở) Điện trở của diode bằng không

0 dI q 0

dt C

0

Nghiệm của phương trình này:

Trang 16

-0 1

0 1

U t q

U t

L

2 Gọi I là dòng qua cuộn cảm ngay trước khi đóng khóa, còn min Im ax là dòng ngay trước khi mở khóa

Xét quá trình đóng khóa, mạch chỉ bao gồm nguồn và cuộn cảm

0 dI 0

dt ÞImax =Imin+U0t1

L

Còn khi mở khóa, mạch bao gồm nguồn điện, diode, tụ có hiệu điện thế U1 >U nên dòng điện sẽ giảm từ 0 Im ax.Ta có:

0 dI 1 0

dt

min m ax U U 2

L

Từ hai biểu thức của Im ax, I ta có: min

a

-1

0 1 1 0 2

0 2 1 2

U

Câu IV

1a) Áp dụng hệ thức cho ở đề bài với điểm S:

1 1 2 2 1 1 2 2

1 2 1 2

-1 1 , 2 2

CA SA SC CA SA SC Thế vào trên, tách thành hiệu hai thương

rồi chuyển vế ta dễ dàng thu được đpcm

1b) Sử dụng kết quả ý a) Viết SA2 = ¥, dễ dàng thấy đpcm Lặp lại với

= ¥

1

SA

2 Sơ đồ tạo ảnh:

Áp dụng biểu thức 1a) ở trên:

1 1 1

1

2 2 2

2

R

OA OA

R

OA OA

1 2

OA OA

A1 Lưỡng chất (n1, n) A Lưỡng chất (n, n2) A2

Trang 17

Khi OA2 = ¥,OA1 = f :1

1

f

Khi OA1= ¥,OA2 = f :2

2

f

-1 2 1 2 2 1 1 2

1 2

đpcm

Câu V

l l- 0 =l C(1 cos )- q ,

với l = C =2.4263 10 m´ -12

e

h

Compton, ta thấy l chỉ có giá trị hữu hạn

với mọi góc tán xạ nên chắc chắn photon tán xạ sẽ mang theo năng lượng

Từ định luật bảo toàn năng lượng suy ra đpcm

2a) Động năng electron thu được chính là chênh lệch năng lượng của hai

photon tới và photon tán xạ:

-0

hc hc

chú ý cosq =sinj ta được đpcm

2b) Trước hết tính động năng của electron sau va chạm với photon:

=12.52eV

K

Vì khối lượng nguyên tử lớn hơn rất nhiều so với electron nên ta giả thiết nguyên tử đứng yên trong suốt quá trình va chạm Động năng tối

đa mà nguyên tử nhận được chính là K Ta tìm mức năng lượng cao nhất

mà nguyên tử có thể được kích thích lên:

n

Động năng của electron chỉ đủ kích thích nguyên tử lên trạng thái tối

đa = 3.n Khi nó trở về trạng thái cơ bản, nó có thể phát ra ba bức xạ:

l31=102.57nm, l21=121.57nm (dãy Lyman) và l =32 656.3nm (dãy Balmer)

- HẾT -

0

l

e

pr

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	6,9 MB