Đề thi chọn đội tuyển học sinh giỏi quốc gia môn Vật lí Lớp 12 - Năm học 2011-2012 - Sở GD&ĐT Ninh Bình (Có đáp án)

SỚ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
 NINH BÌNH
---------------------------
ĐỀ THI CHỌN ĐT HSG QG 
Năm học 2011-2012
MÔN VẬT LÝ
(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề)
(Đề bài gồm 6 câu trong 2 trang)
Câu 1: (4 điểm)
R4
Hinh 1
V
R2
R1
R3
RX
R5
E r
 	a) Cho mạch điện như hình1. Biết E = 6V, r =1Ω;
 các điên trở R1 = R3 = R4 = R5 =1Ω; R2 = 0,8Ω; 
 Rx là biến trở có giá trị lớn nhất bằng 10Ω; điện trở của vôn kế vô cùng lớn, điện trở của các dây nối không đáng kể. 
Tìm Rx để công suất tiêu thụ trên Rx cực đại .
 	b) Cho mạch điện có sơ đồ như hình 2.
 A X Y
 V1 V2
A
B
M
Hình 2
Trong đó X, Y là 2 hộp linh kiện, mỗi hộp chỉ chứa 2 trong 3 phần tử: Điện trở thuần, cuộn cảm thuần, tụ điện. Ampekế có điện trở không đáng kể, vônkế có điện trở vô cùng lớn. Ban đầu mắc hai điểm A và M của mạch vào 2 cực của nguồn điện không đổi thì vôn kế V1 chỉ 45V, Ampekế chỉ 1,5 A. 
Sau đó mắc A, B vào nguồn xoay chiều có uAB = 120cos(100πt) (V)
thì thấy Ampekế chỉ 1A, hai vôn kế có cùng số chỉ như nhau và
uAM lệch pha góc π/2 so với uMB.
Hộp X, Y chứa các linh kiện nào? Tính trị số của chúng.
c) Một lăng kính ABC có A=900; AC = AB = a, chiết suất của lăng kính là n. Lăng kính đặt sao cho mặt BC tiếp xúc với một chất lỏng có chiết suất n’. Chiếu một chùm tia đơn sắc SI tới mặt bên AB theo phương song song với BC tại I. Hỏi n và AI phải thoả mãn điều kiện gì để tia sáng sau khi khúc xạ ở mặt AB truyền tới BC bị phản xạ toàn phần ở mặt BC.
Câu 2:(4 điểm)
Một giọt nước hình cầu bán kính r0 rơi với vận tốc ban đầu bằng 0 vào một đám mây chứa đầy hơi nước bão hoà. Trong thời gian giọt nước rơi trong đám mây, hơi nước bão hoà ngưng tụ vào giọt nước, làm cho khối lượng giọt nước tăng thêm, nhưng giọt nước vẫn giữ nguyên dạng hình cầu. Cho biết phần khối lượng tăng thêm của giọt nước trong một đơn vị thời gian tỷ lệ thuận với diện tích mặt ngoài của giọt nước với hệ số tỷ lệ là k. Hãy tìm:
a) Biểu thức phụ thuộc thời gian của vận tốc của giọt nước trong quá trình rơi trong đám mây?
b) Gia tốc ổn định của giọt nước trong đám mây sau thời gian đủ lớn. Bỏ qua mọi lực cản lên giọt nước. Coi gia tốc trọng trường g và khối lượng riêng của của nước giữ không đổi. Xem đám mây là đủ dầy.
M
m
Câu 3: (3 điểm)
 	Hai quả cầu được treo tiếp xúc nhau bằng 2 sợi dây dài bằng nhau. Kéo lệch quả cầu M một góc α so với phương thẳng đứng rồi thả ra. Sau khi va chạm vào nhau, quả cầu M dừng lại, còn quả cầu m lệch một góc β so với phương thẳng đứng. Hỏi quả cầu M lệch một góc bao nhiêu (so với phương thẳng đứng) sau khi va chạm lần thứ 2? Biết rằng, cứ trong mỗi lần va chạm, có cùng một phần thế năng biến dạng của các quả cầu chuyển thành nhiệt.
Câu 4: (3 điểm) 
Một lò xo có khối lượng M được phân bố đều dọc theo các vòng của lò xo.
 a) Để xác định độ cứng k của lò xo này, người ta đặt nó trên mặt phẳng nằm ngang, không ma sát, một đầu được giữ cố định, đầu kia được kéo bởi một lực F nằm ngang. Khi cân bằng lò xo giãn ra một đoạn . Tính độ cứng k của lò xo.
 b) Treo lò xo thẳng đứng, lò xo giãn ra bao nhiêu? Nếu móc vào đầu dưới của lò xo một vật có khối lượng m, thì khi cân bằng lò xo giãn ra bao nhiêu?
	c) Cho con lắc dao động theo phương thẳng đứng. Hãy xác định chu kỳ dao động của con lắc.
Câu 5: (3 điểm)
Đặt một điện tích điểm q = +4,5.10-9C vào giữa 2 bản tụ điện phẳng, diện tích mỗi bản là S = 100cm2. Sau khi lấp đầy bằng một lớp paparafin = 2 thì có điện dung C = 1,78.10-11F. Nối 2 bản với nguồn có U thì lực điện tác dụng lên q là F = 9,81.10-5N. Xác định:
a) Hiệu điện thế U
b) Trị số điện tích Q trên mỗi bản
c) Mật độ năng lượng điện trường và năng lượng điện trường trong tụ điện
d) Lực tương tác F0 giữa 2 bản 
e) Áp suất p do các bản tụ điện tác dụng tác dụng vào điện môi.
h
Câu 6: (3 điểm)
 Một pittông khối lượng m, chứa một mol khí lí tưởng trong một xi lanh (hình vẽ). Pittông và xi lanh đều cách nhiệt, pittông được treo bằng sợi dây mảnh ban đầu cách đáy xi lanh một khoảng h. Khí trong xi lanh lúc đầu có áp suất bằng áp suất khí quyển p0, nhiệt độ T0. Phải cung cấp cho khí một nhiệt lượng bao nhiêu để nâng pit tông lên vị trí cách đáy một khoảng 2h. Biết nội năng của một mol khí là U = C.T (C là hằng số), gia tốc trọng trường là g. Bỏ qua mọi ma sát. 
-------------------------------------------------------
Họ và tên thí sinh:.Số báo danh..
Họ và tên, chữ ký: Giám thị 1:....
 Giám thị 2:..