Tài liệu tuyển chọn câu hỏi chính thức trong kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT môn Vật lí tỉnh Quảng Ninh năm học 2025 - 2026 (ngày thi thứ hai). Đề thi bao gồm 5 câu hỏi tự luận chuyên sâu thuộc các chủ đề: Cơ học thiên thể và chuyển động tàu vũ trụ, Chu trình nhiệt động lực học Lord Kelvin, Hiện tượng cảm ứng điện từ và mô hình súng điện từ, Giao thoa ánh sáng qua màng mỏng xà phòng, cùng bài toán Xử lý số liệu và Phương án thí nghiệm Vật lý.
ĐỀ THI CHÍNH THỨC MÔN VẬT LÍ (NGÀY 2)
Câu 1 (4,0 điểm)
1. Coi Trái Đất là hình cầu đồng chất tâm \(O\), khối lượng \(M\) và bán kính \(R\). Một tàu vũ trụ ở độ cao \(h\) so bề mặt Trái Đất và được truyền vận tốc \(v_0\) theo hướng vuông góc với đường nối tâm Trái Đất và tàu. Tìm điều kiện của vận tốc \(v_0\) để tàu chuyển động quanh Trái Đất và không bị quay về Trái Đất.
2. Một tàu vũ trụ có khối lượng \(m\) đang chuyển động quanh Trái Đất trên quỹ đạo tròn có bán kính \(r_1\) với chu kì \(T_1\) thì chuyển lên quỹ đạo tròn có bán kính \(r_2\) nhờ hai bước điều chỉnh riêng biệt ở hai điểm \(A\) và \(B\). Bước 1: tại điểm \(A\) trên quỹ đạo bán kính \(r_1\), tàu tức thời tăng tốc nhưng vẫn giữ nguyên hướng chuyển động. Bước 2: khi vừa đến điểm \(B\) trên quỹ đạo bán kính \(r_2\), tàu tức thời đổi hướng chuyển động nhưng vẫn giữ nguyên tốc độ.
a) Trong giai đoạn chuyển động từ \(A\) sang \(B\) trên quỹ đạo elip chuyển dời, hãy xác định cơ năng của tàu và các đặc trưng về bán trục lớn, bán trục bé của elip.
b) Xác định vectơ vận tốc của con tàu trên quỹ đạo elip tại điểm \(B\) khi tàu chưa đổi hướng chuyển động.
c) Tính thời gian tàu chuyển từ điểm \(A\) sang điểm \(B\) trên quỹ đạo elip.
Câu 2 (4,0 điểm)
1. Một chất khí lý tưởng \(X\) ở trạng thái ban đầu có áp suất \(p_1\), được dãn đẳng nhiệt tới thể tích \(V_2\). Sau đó khí được nén đoạn nhiệt trở về thể tích ban đầu, áp suất sau khi nén là \(p_3\). Hãy xác định khí lý tưởng \(X\) là đơn nguyên tử, lưỡng nguyên tử hay đa nguyên tử?
2. Trong hồ sơ lưu trữ của Lord Kelvin có sơ đồ chu trình thực hiện với 1 mol khí lý tưởng \(X\) biểu thị bởi hình thang \(abcd\) trong hệ tọa độ \(pOV\). Biết nhiệt dung mol \(C\) trong mỗi quá trình \(ab, bc, cd, da\) là không đổi và \(C_{ab} = C_{cd} = 0\). Nhiệt độ cực đại của khí trong chu trình là \(T_{max}\) và nhiệt độ của một cặp điểm nào đó trong bốn trạng thái \(a, b, c, d\) bằng nhau và bằng \(T_0\).
a) Nêu cách vẽ và khôi phục vị trí của hệ trục tọa độ \(pOV\).
b) Xác định nhiệt độ \(T\) lần lượt tại các điểm \(a, b, c, d\).
c) Tìm hiệu suất \(\eta\) của chu trình.
Câu 3 (4,0 điểm)
Thanh kim loại cứng \(MN\) có khối lượng \(m\), điện trở \(R\), đặt vuông góc và luôn tiếp xúc với hai thanh ray song song nằm ngang cách nhau khoảng \(L\). Trên thanh ray có hai điểm cố định \(P, Q\). Bỏ qua độ tự cảm, điện trở thanh ray và ma sát.
1. Nối vào \(P, Q\) một điện trở \(R_0\). Ban đầu thanh \(MN\) cách \(PQ\) một khoảng \(d\). Từ trường \(B\) tăng từ 0 đến \(B_0\) trong thời gian rất ngắn rồi giữ nguyên.
a) Xác định vận tốc \(v_0\) của thanh ngay khi từ trường đạt \(B_0\).
b) Viết phương trình tốc độ \(v(t)\) và tính tổng quãng đường thanh trượt được đến khi dừng lại.
2. Thay \(R_0\) bằng tụ điện \(C\) tích điện đến hiệu điện thế \(U_0\) và giữ \(MN\) đứng yên trong từ trường đều \(B_0\). Tại \(t=0\), thả thanh \(MN\) tự do (mô hình "súng điện từ").
a) Viết phương trình mô tả vận tốc của thanh \(MN\) theo thời gian.
b) Tìm điều kiện để hiệu suất của súng điện từ đạt giá trị cực đại.
Câu 4 (4,0 điểm)
Chiếu chùm sáng song song hẹp, đơn sắc bước sóng \(\lambda\) từ không khí (\(n_{kk}=1\)) tới bề mặt màng xà phòng mỏng có chiết suất \(n\) dưới góc tới \(\alpha\). Ánh sáng phản xạ qua thấu kính hội tụ \(L\) hội tụ trên màn \(E\) tại tiêu diện.
a) Xác định độ dày tối thiểu \(d_{min}\) của màng xà phòng để chùm sáng trên màn \(E\) có cường độ cực đại.
b) Màng xà phòng tròn bán kính 2 cm có độ dày \(d_{min}\). Liệu có thể cân khối lượng màng này bằng cân có độ chính xác 0,2 mg không? Giải thích.
c) Tính bề dày của màng nếu khoảng cách góc giữa hai cực đại liên tiếp quan sát được là \(\Delta\alpha\).
d) Khi đổi bước sóng chiếu tới thành \(\lambda'\), hãy tính phần trăm suy giảm cường độ ánh sáng giao thoa so với lúc cực đại.
Câu 5 (4,0 điểm)
1. Điện trở của mẫu bán dẫn phụ thuộc nhiệt độ: \[R(T) = R_0 e^{\frac{\Delta E}{2kT}}\] Dựa vào bảng số liệu thực nghiệm giữa \(T\) và \(R\), hãy xác định độ rộng vùng cấm \(\Delta E\) bằng phương pháp tuyến tính hóa đồ thị.
2. Thiết lập phương án thí nghiệm xác định độ đàn hồi \(k\) của một ống cao su đặc có chiều dài \(l_0\), khối lượng \(m\) khi quay ly tâm với tốc độ góc \(\omega\) trên mặt bàn nằm ngang. Dẫn ra công thức phân bố khối lượng và sự phụ thuộc chiều dài dãn \(l\) theo \(\omega\).
Tải về file word đầy đủ
[Download file .DOCX]
Tài liệu tuyển chọn câu hỏi chính thức trong kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT môn Vật lí tỉnh Quảng Ninh năm học 2025 - 2026 (ngày thi thứ hai). Đề thi bao gồm 5 câu hỏi tự luận chuyên sâu thuộc các chủ đề: Cơ học thiên thể và chuyển động tàu…
Xem thêm »
