Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lý 12 – THPT (có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
Đề chính thức
BẮC GIANG
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
MÔN VẬT LÝ 12 – THPT
Năm học: 2008 – 2009, ngày thi 05/04/09
Thời gian làm bài: 180 phút
Câu 1. (3,0 điểm)
 Cho cơ hệ như hình vẽ 1, lò xo lý tưởng có độ cứng k = 100 (N/m) được gắn chặt 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.
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.
Sau một thời gian dao động, mối hàn gắn vật M với lò xo bị lỏng dần, 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). 
Câu 2. (3,0 điểm)
 Một thanh đồng chất có chiều dài L được gắn vào giá tại điểm O (điểm O ở ngay đầu thanh). Khoảng cách từ O đến khối tâm G của thanh là OG = x. Thanh có thể dao động không ma sát quanh trục nằm ngang đi qua O trong mặt phẳng thẳng đứng. Lấy g = 10 (m/s2), p2 = 10.
Kích thích cho thanh dao động điều hòa. Viết biểu thức tính chu kỳ dao động nhỏ của thanh.
Tìm L để chu kỳ dao động cực tiểu của thanh là Tmin = 2 (s).
Câu 3. (3,0 điểm)
 Cho đoạn mạch điện MN như hình vẽ 2. X và Y là hai hộp kín, mỗi hộp chỉ chứa hai trong ba phần tử mắc nối tiếp: điện trở thuần, cuộn thuần cảm và tụ điện. Các vôn kế V1, V2 và ampe kế A đo được ở cả dòng điện xoay chiều và một chiều. Điện trở các vôn kế rất lớn, điện trở ampe kế không đáng kể. Khi mắc hai điểm M và Q vào hai cực của nguồn điện một chiều, ampe kế A chỉ 1 (A), vôn kế V1 chỉ 30 (V). Khi mắc M và N vào nguồn điện xoay chiều hình sin, tần số 50 (Hz) thì ampe kế A chỉ 2 (A), các vôn kế chỉ cùng giá trị 120 (V) nhưng uMQ vuông pha với uQN. Hộp X và Y có chứa những phần tử nào? Tính giá trị của các phần tử đó.
Câu 4. (3,0 điểm)
 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với hai khe Y–âng, dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng l = 0,5 (mm), hai khe hẹp S1, S2 cách nhau a = 2 (mm), khoảng cách từ màn (E2) chứa hai khe tới màn hứng ảnh (E3) là D = 2 (m). Hai khe được chiếu sáng từ một khe hẹp S trên màn (E1) nằm cách màn (E2) một khoảng D’ = 50 (cm). Khe S nằm trên đường trung trực của S1, S2, các khe S // S1 // S2, các màn (E1), (E2), (E3) song song với nhau và cùng vuông góc với trung trực của S1, S2.
Xác định khoảng vân i, vị trí vân sáng bậc 4.
Tạo một khe S’ trên màn (E1), S’//S và cách khe S một khoảng y. Tìm ymin để khi đồng thời chiếu vào hai khe S, S’ ánh sáng có l’ = 0,4 (mm) thì trên màn (E3) không quan sát được hệ vân giao thoa.
Câu 5. (2,0 điểm)
 Trên mặt chất lỏng, tại O, người ta tạo một nguồn điểm dao động với phương trình uO = Acos(2pt) (cm). Giả thiết rằng năng lượng của sóng không bị mất mát khi lan truyền. Tại điểm M trên mặt chất lỏng cách nguồn O một đoạn dM = 1 (m) sóng có biên độ AM = 8 (cm). Lập phương trình dao động của điểm N trên OM cách nguồn O một đoạn dN = 2 (m). Biết rằng tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là v = 10 (m/s).
Câu 6. (3,0 điểm)
 Chiếu vào một quả cầu kim loại có giới hạn quang điện l0 = 0,5 (mm) đang được đặt cô lập về điện bởi một bức xạ điện từ có bước sóng l = 0,25 (mm). Hãy lập luận và xác định điện thế cực đại của quả cầu. Cho h = 6,625.10 – 34 (Js), = 1,6.10 – 19 (C), me = 9,1.10 – 31 (kg).
Câu 7. (3,0 điểm)
 Một mạch dao động LC lý tưởng, biết điện tích cực đại trên tụ là q0 = 2 (nC), cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm là I0 = 20 (mA).
Xác định chu kỳ biến thiên của năng lượng điện trường.
Tại thời điểm t nào đó năng lượng điện trường bằng năng lượng từ trường. Hỏi sau thời gian Dt nhỏ nhất là bao nhiêu thì năng lượng điện trường lại bằng năng lượng từ trường. 
_______________ Hết ________________
(Giám thị coi thi không giải thích gì thêm!)
Họ tên thí sinh..Số báo danh