Đề thi môn Vật lý Lớp 12 - Kỳ thi THPT Quốc gia năm 2017 - Mã đề 003 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi môn Vật lý Lớp 12 - Kỳ thi THPT Quốc gia năm 2017 - Mã đề 003 (Có đáp án)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO KỲ THI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUỐC GIA TẠO NĂM 2017 Bài thi: KHOA HỌC TỰ NHIÊN Môn thi thành phần: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 50 phút, không kể thời gian phát đề Mã đề 003 CÁC CÂU KHÓ VÀ HAY Câu 21. Hình vẽ bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thế năng đàn hồi Wđh của một con lắc lò xo vào thời gian t. Tần số dao động của con lắc bằng : A. 33 Hz. B. 25 Hz. C. 42 Hz. D. 50 Hz. Giải: Chu kỳ dao động của lò xo gấp hai lần chu kỳ của thế năng đàn hồi T =2T’ = 2.20 = 40 ms = 0,04s. Tần số dao động của con lắc f = 1/T = 1/ 0,04 = 25 Hz. Đáp án B Câu 26. Trong bài thực hành đo bước sóng ánh sáng do một laze phát ra bằng thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Y-âng, một học sinh xác định được các kết quả: khoảng cách giữa hai khe là 1,00 ± 0,01 (mm), khoảng cách từ mặt phẳng hai khe tới màn là 100 ± 1 (cm) và khoảng vân trên màn là 0,50 ± 0,01 (mm). Ánh sáng dùng trong thí nghiệm có bước sóng A. 0,60 ± 0,02 (μm). B. 0,50 ± 0,02 (μm). C. 0,60 ± 0,01 (μm). D. 0,50 ± 0,01 (μm). ai ai 10 3.0,50.10 3 Giải: Áp dụng công thức: λ = > λ = = = 0,50.10-6 m = 0,50 µm D D 1  a i D 0,01 0,01 1 Sai số : = + + = + + = 0,040 > ∆λ = 0,040.λ = 0,040. 0,50 = 0,02 (µm)  a i D 1,00 0,50 100 Do đó ánh sáng dùng trong thí nghiệm có bước sóng 0,50 ± 0,02 (μm) Đáp án B Câu 28. Một vật dao động với phương trình x = 6cos(4πt + π/6) (cm) (t tính bằng s). Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ 3 cm theo chiều dương đến vị trí có li độ −3 3 cm là: A. 7/24s. B. 1/4s. C. 5/24s. D. 1/8s. Giải: Khi vật đi từ vị trí có li độ 3 cm theo chiều dương đến vị trí có li độ −3 3 cm Góc quét φ = 600 + 1500 = 2100 1500 210 7 x Khoảng thời gian ngắn nhất: tmin = T = T 360 12 - 33 cm O 600 3 cm 2 Với chu kỳ dao động T = = 0,5 (s)  7 Do đó tmin = (s). Đáp án A 24 Câu 31. Một ánh sáng đơn sắc khi truyền từ thuỷ tinh vào nước thì tốc độ ánh sáng tăng 1,35 lần. Biết chiết suất của nước đối với ánh sáng này là 4/3. Khi ánh sáng này truyền từ thuỷ tinh ra không khí thì bước sóng của nó A. giảm 1,35 lần. B. giảm 1,8 lần. C. tăng 1,35 lần. D. tăng 1,8 lần. n1 Gọi thủy tinh là môi trường 1, nước là môi trường 2. Ta có n2 = 4/3; = 1,35 n2 n1 v2 = = 1,35 > n1 = 1,35n2 = 1,8 n2 v1  Khi ánh sáng này truyền từ thuỷ tinh ra không khí thì bước sóng của nó λ1 = n1  > = n1 = 1,8. Chọn đáp án D 1 Câu 32. Một sóng ngang hình sin truyền trên một sợi dây dài.
2. Hình vẽ bên là hình dạng của một đoạn dây tại một thời điểm xác định. Trong quá trình lan truyền sóng, khoảng cách lớn nhất giữa hai phần tử M và N có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 8,5 cm. B. 8,2 cm. C. 8,35 cm. D. 8,05 cm. 2 2 x  5 Phương trình sóng có dạng: u = cos( t - ) (cm) Với bước sóng λ = 24 (cm); xM = ; xN = T  12 12 2 2 xM 2 2 2 xN 2 5 Do vậy uM = cos( t - ) = cos( t - ) (cm) ; uN = cos( t - ) = cos( t - ) (cm) T  T 6 T  T 6 2 2 Khoảng cách giữa hai phần tử M và N d = (xN xM ) (uM uN ) 5   2 2 5 2 Với xN – xM = - = = 8 (cm); uM – uN = cos( t - ) - cos( t - ) = - 2 sin sin( t - ) 12 12 3 T 6 T 6 3 T 2 d = dmax khi | uM – uN| có giá trị lớn nhất bằng 2 sin = 3 (cm) 3 2 dmax = (8 3 = 8.1853 cm ≈ 8.2 cm. Chọn đáp án B 4 Câu 33. Cho khối lượng của hạt nhân 2 He ; prôtôn và nơtron lần lượt là 4,0015 u; 1,0073 u và 1,0087 u. –27 8 23 –1 4 Lấy 1 u = 1,66.10 kg; c = 3.10 m/s; NA = 6,02.10 mol . Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 mol 2 He từ các nuclôn là A. 2,74.106 J. B. 2,74.1012 J. C. 1,71.106 J. D. 1,71.1012 J. 4 Giải: Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 hạt nhân 2 He : 2 2 -11 ∆E = ( 2mP + 2mN - mHe ) c = 0.0305uc = 0,45567.10 J 4 12 Năng lượng tỏa ra khi tạo thành 1 mol 2 He từ các nuclôn là: E = NA.∆E = 2,743.10 J. Đáp án B Câu 34. Một sóng điện từ có chu kì T, truyền qua điểm M trong không gian, cường độ điện trường và cảm ứng từ tại M biến thiên điều hòa với giá trị cực đại lần lượt là E0 và B0. Thời điểm t = t0, cường độ điện trường tại M có độ lớn bằng 0,5E0. Đến thời điểm t = t0 + 0,25T, cảm ứng từ tại M có độ lớn là 2B 2B 3B 3B A. 0 . B. 0 . C. 0 . D. . 0 2 4 4 2 Giải: Trong sóng điện từ cường độ điện trương E và cảm ứng từ B luôn luôn biến thiên cùng pha. Tại thời điểm t0 Et0 = 0,5E0 >B1 = Bt0 = 0,5B0 Tại thời điểm t = t0 + 0,25T tức là sau T/4 B1 B2 3B0 B2 = B0cos = . Đáp án D 6 2 Câu 36. Đặt điện áp u = 100 2 cos100πt (V)(t tính bằng giây) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm 10 4 điện trở 80Ω, tụ điện có điện dung F, cuộn dây có độ tự cảm 1/π(H). Khi đó, cường dòng điện trong 2 đoạn mạch sớm pha π/4 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. Điện trở của cuộn dây có giá trị là A. 80 Ω. B. 100 Ω. C. 20 Ω. D. 40 Ω. Z L ZC Giải: ZL = 100Ω; ZC = 200Ω; tanφ = = tan(- ) = - 1 > Rtm = ZC – ZL = 100Ω R 4 Điện trở của cuộn dây có giá trị là r = Rtm – R = 100 – 80 = 20Ω. Đáp án C
3. Câu 37. Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa với biên độ 5 cm và chu kì 0,5 s trên mặt phẳng nằm ngang. Khi vật nhỏ của con lắc có tốc độ v thì người ta giữ chặt một điểm trên lò xo, vật tiếp tục dao động điều hòa với biên độ 2,25 cm và chu kì 0,25 s. Giá trị của v gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 50 cm/s. B. 60 cm/s. C. 70 cm/s. D. 40 cm/s. Giải: Gọi trạng thái trước và sau khi giữ chặt một điểm trên lò xo là 1 và 2. Chu kỳ dao động T1 = 2T2 > độ cứng của lò xo k2 = 4k1 ; chiều dài tự nhiên của lò xo: l1 = 4l2 và khi đó độ biến dạng của lò xo ∆l1 = 4∆l2. Gọi li độ của vật khi vật có tốc độ v là x01 và x02 so với các 9 vị trí cân bằng của con lắc lò xo. Khi đó ta có x01 = 4x02 . A1 = 5cm; A2 = 2,25cm > A2 = A1 20 k A2 k x2 mv2 Ta có 1 1 = 1 01 + (1); 2 2 2 81 1 4k A2 4k x2 k A2 k x2 mv2 1 1 1 01 mv2 k A2 k x2 mv2 2 2 = 2 02 + > 400 = 16 + > 0,811 1 = 0,251 01 + (2) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 k A2 k x2 0.76 Lấy (1) – (2) ta được 0,191 1 =0,75 1 01 > x 2 = A2 (3) 2 2 01 3 1 2 2 2 2 v v 2 2 2,24 2 Mặt khác A1 = x01 + 2 > 2 = A1 - x01 = A1 1 1 3 2,24 2 2,24 > v = ω1A1 = A1 = 54,265 cm. Chọn đáp án A 3 T1 3 Câu 38. Cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp, trong đó giá trị điện dung C thay đổi được. Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng U và tần số f không đổi. Hình vẽ bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp hiệu dụng UC giữa hai bản tụ điện và tổng trở Z của đoạn mạch theo giá trị của điện dung C. Giá trị của U gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 40 V. B. 35 V. C. 50 V. D. 45 V. 2 2 R Z L Theo đồ thị ta có khi C = C1 = 2µF thì UC = UCmax. Khi đó ZC1 = Z L 2 2 2 Và lúc này ta có Z = Z1 = 60Ω > R + (ZL – ZC1) = Z1 2 2 2 4 R Z L R 2 2 2 R ZL – ZC1 = ZL - = > R + (ZL – ZC1) = R + 2 = 3600 Z L Z L Z L Khi C = C2 = 3µF thì Z = Zmin lúc này mạch có sự cộng hưởng ZL = ZC2 2 2 ZC 2 C1 2 2 2 R Z L 2 2 2 2 2 = = > ZL = ZC2 = ZC1 = > 3Z L = 2R + 2Z L > Z L = 2R > ZC1 C2 3 3 3 Z L 4 4 2 2 R 2 R 3R R + 2 = 3600 > R + 2 = = 3600 >R = 20Ω 6(1) Z L 2R 2 3Z L ZL = R2 = 40Ω 3 (2) và Z C1 = = 603 Ω (3) 2 Khi C = C3 = 0,75µF thi UC3 = 50 (V) C1 2 mà ZC3 = ZC1 = ZC1 = 160 3 Ω C3 0,75 2 2 Z3 = R (Z L ZC3 ) = 2400 43200 = 213,5Ω UZC3 U C3Z3 50.213,5 UC3 = > U = = = 38,52 V. Chọn đáp án A Z3 ZC3 160 3 Câu 39. Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt vào hai đầu đoạn mạch AB như hình vẽ (tụ điện có điện dung C thay đổi được). A R L M C B Điều chỉnh C đến giá trị C0 để điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện R L; r C B A M N
4. đạt cực đại, khi đó điện áp tức thời giữa A và M có giá trị cực đại là 84,5 V. Giữ nguyên giá trị C0 của tụ điện. Ở thời điểm t0, điện áp hai đầu: UAM UL tụ điện; cuộn cảm thuần và điện trở có độ lớn lần lượt là 202,8 V; 30 V và uR. Giá trị uR bằng A. 50 V. B. 60 V. C. 30 V. D. 40 V. Giải: Vẽ giãn đồ véc tơ như hình vẽ UR 2 2 R Z L 2 Khi C = C0 : UC = UCmax khi đó ZC = > ZCZL = Z AM Z L 2 Hay U0CU0L = U 0 AM (1) UAB UC U 0C uC Do uL và uC luôn ngược pha nhau nên ta có: = = 6,76 > U0C = 6,76U0L (2) U 0L uL 2 2 1 U 0 AM 84,5 Từ (1) và (2) 6,76U = U > U0L = U0AM = = = 32,5 V 0L 0 AM 6,76 6,76 2,6 2 2 Suy ra U0R = U 0 AM U 0L = 78 V 2 2 2 2 uR uL uR 30 Do uR và uL luôn vuông pha nhau nên ta có: 2 + 2 = 1 > 2 + 2 = 1 U 0R U 0L 78 32,5 > uR = 30V. Chọn đáp án C Câu 40. Một sợi dây đàn hồi có chiều dài 9a với hai đầu cố định, đang có sóng dừng. Trong các phần tử dây mà tại đó sóng tới và sóng phản xạ hình sin lệch pha nhau ± π/3 + 2kπ (với k là các số nguyên) thì hai phần tử dao động ngược pha cách nhau một khoảng gần nhất là a. Trên dây, khoảng cách xa nhất giữa hai phần tử dao động cùng pha với biên độ bằng một nửa biên độ của bụng sóng là A. 8,5a. B. 8a. C. 7a. D. 7,5a. 2 d Giải: Phương trình sóng dừng tại điểm M cách nút N một khoảng d : u = 2bcos( + )cos(ωt- )  2 2 2 d 2 d Biên độ sóng tại M AM = 2bcos( + ) = 2bsin( ) (1)  2  Với 2b là biên độ của bụng sóng. Tại M có sóng tới và sóng phản xạ lệch pha nhau ∆φ = ± + 2kπ 3 > Biên độ sóng dừng tại M : A2 = 2b2(1 + cos∆φ) = 2b2(1 + cos ) = 3b2 M 3 > AM = b 3 (2) 2 d  Từ (1) và (2) > 2sin( ) = 3 > dmin =  6 Hai phần tử dao động ngược pha cách nhau một khoảng gần nhất là a khi chúng ở hai vị trí đối xứng nhau qua nút  > a = 2dmin = > λ = 3a. 3  Chiều dài sợi dây l = 9a = k > k = 6. Trên sợi dây có 6 bó sóng 2 Khoảng cách xa nhất giữa hai phần tử dao động cùng pha với biên độ bằng một nửa biên độ của bụng sóng khi chúng thuộc bó sóng thứ 1 và thứ 5. Phần tử dao động với biên độ bằng nửa biên độ của bụng sóng gầ    14 nút nhất cách nút một khoảng là > Khoảng cách xa nhất giữa hai phần tử đó là 5 - 2 = 12 2 12 6 = 7a. Chọn đáp án C