Đề thi chọn đội tuyển học sinh giỏi dự thi quốc gia môn Vật lí - Năm học 2016-2017 - Sở GD&ĐT Ninh Bình (Có đáp án)

SỞ GD&ĐT NINH BÌNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN
HỌC SINH GIỎI DỰ THI QUỐC GIA
Năm học 2016 - 2017
MÔN: VẬT LÍ
Ngày thi:28/10/2016
(Thời gian 180 phút, không kể thời gian phát đề)
Đề thi gồm 06 câu, trong 02 trang
P
V
1
2
3
4
5
O
 Hình 1
P2
P1
V1
V2
Câu 1: NHIỆT (4,0 điểm) 
	Một chất khí lý tưởng có nội năng tỷ lệ với tích của thể tích và áp suất của khí theo biểu thức: U = kPV (k là một hằng số dương), thực hiện một số quá trình biến đổi trạng thái như Hình 1. Các đoạn 1-4 và 2-3 là các quá trình đẳng áp; các đoạn 1-2 và 3-4 là các quá trình đẳng tích. Điểm 5 là giao của các đường chéo hình chữ nhật 1-2-3-4. Biết rằng nội năng của khí tại hai điểm 2 và 4 là bằng nhau, hiệu suất chu trình 1-2-3-4-1 là h = và nhiệt lượng mà khí nhận được trong chu trình này lớn hơn công khí nhận được trong giai đoạn 4-1 là b = 9 lần. 
1. Tìm k.
2. Xác định hiệu suất của chu trình 1-2-3-4-5-1.
Câu 2: CƠ HỌC (4,0 điểm)
A
O
N
M
m1
m2
Hình 2
 Một ống đồng chất OA có đường kính nhỏ, có chiều dài OA = 3l, khối lượng m quay xung quanh trục thẳng đứng MN. Hai quả cầu nhỏ khối lượng m1 = m2 = m được nối với nhau bằng một thanh cứng có khối lượng không đáng kể, dài l, có thể trượt không ma sát trong ống như Hình 2. Lúc đầu, quả cầu m1 nằm ở vị trí đầu O của ống, truyền cho hệ vận tốc góc ban đầu w0. Bỏ qua khối lượng của trục quay và ma sát ở các ổ trục. 
1. Xác định vận tốc góc, gia tốc góc của ống tại thời điểm quả cầu m2 đến đầu A của ống.
2. Tính lực căng T của thanh nối hai quả cầu tại thời điểm nói trên. 
Câu 3: ĐIỆN XOAY CHIỀU (4,0 điểm)
C
A
B
A
D
R2
R1
L, r
M
 Hình 3 
Cho mạch điện xoay chiều như Hình 3. Biết R1 = 300Ω; R2 = 400Ω; cuộn dây có độ tự cảm và điện trở trong r = 100Ω, D là một điốt lí tưởng, Ampekế có điện trở không đáng kể. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều thì cường độ dòng điện chạy qua tụ điện cùng pha với điện áp uAB. 
1. Tìm giá trị điện dung của tụ C.
2. Tìm số chỉ của ampekế.
Câu 4: HẠT NHÂN (2,5 điểm)
Cho hai hạt A và B đều là hạt nhân của nguyên tử đơteri () có khối lượng nghỉ là 1875(MeV/c2). Xét quá trình hạt A có động năng tương đối tính Wđ = 500 MeV va chạm đàn hồi với hạt B đang đứng yên. Giả sử sau va chạm, các véc tơ vận tốc , của hai hạt có độ lớn bằng nhau.
1. Chứng minh rằng các véctơ và đối xứng đối với phương chuyển động của hạt A trước va chạm.
2. Tính góc a tạo bởi và . Kết quả thu được có gì khác nếu coi va chạm đàn hồi giữa A và B là va chạm cổ điển?
Câu 5: QUANG HỌC (2,5 điểm).
α
0
 Hình 4
y
x
e
Giữa hai môi trường trong suốt chiết suất và có một bản hai mặt song song bề dày . Bản mặt được đặt dọc theo trục của hệ toạ độ như Hình 4. Chiết suất của bản mặt chỉ thay đổi theo phương vuông góc với bản mặt theo quy luật , với . Từ môi trường chiết suất có một tia sáng đơn sắc chiếu tới điểm trên bản mặt, theo phương hợp với một góc .
Lập phương trình xác định đường truyền của tia sáng trong bản mặt song song.
Câu 6: PHƯƠNG ÁN THỰC HÀNH (3,0 điểm)
Cho các dụng cụ sau:
+ 01 viên bi đồng chất hình cầu có móc treo;
+ 01 cái cân;
+ 01 thước kẹp Panme;
	+ Một số lò xo nhẹ có độ cứng khác nhau;
	+ 01 giá treo có thể treo lò xo;
+ 01 đồng hồ bấm giây;
	+ 01 cái cốc đựng một chất lỏng.
Hãy xây dựng cơ sở lý thuyết và từ đó nêu các bước tiến hành thí nghiệm để đo hệ số nhớt của chất lỏng đựng trong cốc.
Cho biết rằng: 
- Ở trong không khí, lực cản của không khí tác dụng lên viên bi là không đáng kể. Ở trong chất lỏng có hệ số nhớt thì lực ma sát nhớt tác dụng lên viên bi chuyển động với vận tốc tính bởi công thức Stokes: .
- Phương trình vi phân bậc 2: x’’(t) + 2bx’(t) + w02 x(t) = 0 
 có nghiệm x(t) = Ae-βtsin(ω’t + φ) trong đó: 
----------------HẾT------------------
Họ, tên thí sinh :..........................................; Số báo danh :......................................
Chữ kí giám thị 1:..; Chữ kí giám thị 2:..