Tùy theo năng lượng của nguyên tử mà êlêctrôn có thể chuyển động trên các quỹ đạo có bán kính xác định, gọi là các quỹ đạo lượng tử hay quỹ đạo dừng.. Khi êlêctrôn chuyển động ở quỹ đạo [r]
Trang 1 m
Hình 1
O
h A
v
R
Hình 3
m, Q
q
R C A
B
g
Hình 4
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TỈNH YÊN BÁI
KỲ THI LẬP ĐỘI TUYỂN THAM DỰ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT
NĂM 2013 - VÒNG 2 Môn thi: VẬT LÝ
(Đề thi có 02 trang, gồm 07
câu)
Ngày thi: 12/11/2012
Câu 1 (3,0 điểm)
Một vật nhỏ có khối lượng m đang nằm yên trên một mặt phẳng ngang nhẵn Lúc t = 0, vật đó chịu tác dụng của một lực hợp với phương ngang góc không đổi, có độ lớn phụ thuộc thời gian
theo quy luật F = k.t, với k là một hằng số dương (Hình 1).
1 Xác định vận tốc của vật lúc bắt đầu rời mặt phẳng ngang
2 Tính quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian đó
Câu 2 (3,0 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 2) Nguồn có suất điện động là E, điện trở trong không
đáng kể (r = 0) Tụ điện có điện dung C, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, Đ là điốt lý tưởng Khoá K đóng trong thời gian t0 rồi ngắt Ở thời điểm khóa K ngắt, cường độ dòng điện qua cuộn cảm là I0
1 Tính I0
2 Biết giá trị cực đại của dòng điện qua cuộn cảm sau khi
khóa K ngắt bằng 2I0 Chọn gốc thời gian là lúc khóa K ngắt
a Viết biểu thức của điện tích trên bản tụ điện và cường độ
dòng điện qua cuộn cảm theo thời gian Sau bao lâu (tính theo t0)
thì dòng điện qua cuộn cảm đạt giá trị cực đại ?
b Vẽ phác đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dòng điện qua cuộn cảm và sự biến thiên điện tích trên tụ điện theo thời gian
Câu 3 (3,0 điểm)
Một quả cầu rắn đồng chất bán kính R lăn không trượt với vận tốc v trên mặt phẳng nằm
ngang và va chạm đàn hồi với một bậc thềm có độ cao h < R (Hình 3) Biết rằng không xảy ra sự
trượt tại điểm va chạm, coi thời gian va chạm là rất ngắn Mô men
quán tính của quả cầu đối với trục quay đi qua tâm của nó là
2 2 mR
Tìm vận tốc v nhỏ nhất theo h và R để quả cầu lăn qua bậc đó
Câu 4 (3,0 điểm)
Một mol khí lý tưởng nhận nhiệt lượng Q và dãn nở theo qui
luật V = bP, b là một hệ số không đổi Áp suất của khí tăng từ P1
đến P2 Biết nhiệt dung mol đẳng tích là Cv Tính b (theo Q , Cv , P1 , P2)
Câu 5 (3,0 điểm)
Trang 2f F
Hình 5
f
Ở mặt trong một vỏ cầu nhẵn bán kính R, người ta giữ chặt một điện tích q tại điểm thấp nhất
B; tại điểm cao nhất A, đặt một quả cầu nhỏ khác có khối lượng m, mang điện tích Q (Hình 4) Bỏ
qua mọi ma sát
1 Tìm điều kiện về giá trị của q để A là vị trí cân bằng bền của Q
2 Chỉ xét dao động nhỏ của Q trong mặt phẳng hình vẽ Chứng minh rằng Q dao động điều hòa Tìm chu kỳ dao động
Câu 6 (3,0 điểm)
Với sự phát triển của khoa học, ngày nay người ta biết rằng ánh
sáng có tính chất lưỡng tính sóng hạt (vừa là sóng, vừa là hạt) Ánh
sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu xác định và không bị tán sắc khi
đi qua lăng kính Tính chất sóng của chùm tia sáng đơn sắc được đặc
trưng bởi bước sóng và tốc độ truyền sóng trong chân không, tính chất
hạt đặc trưng bởi tần số, năng lượng và động lượng Trong thực tế,
ánh sáng lade có độ đơn sắc cao, có thể coi như hoàn toàn đơn sắc
Một chùm tia lade xung, hẹp, có năng lượng E sẽ có động lượng xác định bởi công thức
E p c
, với 8
c 3.10 m / s là tốc độ ánh sáng trong chân không Tia lade xung là tia lade được phát trong thời gian rất ngắn
Một chùm tia lade xung, hẹp (coi như một tia sáng), có năng lượng E = 0,4J và kéo dài trong khoảng thời gian t 10 s 9 , chiếu vào một thấu kính hội tụ mỏng, song song với trục chính của thấu
kính Khoảng cách từ chùm tia đến trục chính bằng tiêu cự f của thấu kính (Hình 5) Thấu kính hấp
thụ một nửa năng lượng của bức xạ lade, sự phản xạ ở hai mặt thấu kính không đáng kể
Tính lực trung bình do chùm lade tác dụng lên thấu kính trong khoảng thời gian chiếu và xác định hướng của lực đó
Câu 7 (2,0 điểm)
Theo mẫu nguyên tử Bo, nguyên tử hiđrô gồm hạt nhân có điện tích e 1, 6.10 C 19 được coi
là đứng yên ở tâm nguyên tử và một êlêctrôn có điện tích e chuyển động tròn xung quanh hạt nhân Năng lượng của nguyên tử bao gồm động năng chuyển động tròn của êlêctrôn và thế năng tương tác giữa êlêctrôn và hạt nhân Tùy theo năng lượng của nguyên tử mà êlêctrôn có thể chuyển động trên các quỹ đạo có bán kính xác định, gọi là các quỹ đạo lượng tử hay quỹ đạo dừng Bán kính các quỹ đạo lượng tử được tính theo công thức
2 2
h
r n
4 kme
, với h 6,625.10 J.s 34 gọi là hằng số Plăng, k 9.10 Nm / C 9 2 2 là hằng số tĩnh điện, m 9,1.10 kg 31 là khối lượng của êlêctrôn,
n = 1, 2, 3, … gọi là lượng tử số của trạng thái ứng với quỹ đạo có bán kính r
1 Khi êlêctrôn chuyển động ở quỹ đạo lượng tử có lượng tử số n = 1 với bán kính quỹ đạo r0 gọi là bán kính Bo, nguyên tử có năng lượng thấp nhất, gọi là trạng thái cơ bản Tính bán kính Bo, tốc độ dài và chu kỳ quay của êlêctrôn khi đó
2 Tính tần số quay của êlêctrôn ở trạng thái có lượng tử số n theo bán kính Bo
Áp dụng với n = 2, tính số vòng quay của êlêctrôn trong 10 s8
HẾT
Trang 3Họ và tên thí sinh:……….SBD Giám thị 1:……… Chữ ký ……… Giám thị 2……… ……… Chữ ký ………
* Thí sinh không được sử dụng tài liệu.
* Giám thị không giải thích gì thêm.