Đề thi chọn học sinh giỏi Quốc gia Lớp 12 THPT năm 2011 môn Vật lí - Ngày 2 (Có đáp án)

 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
ĐỀ THI CHÍNH THỨC 
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA 
LỚP 12 THPT NĂM 2011 
Môn: VẬT LÍ 
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) 
Ngày thi thứ hai: 12/01/2011 
(Đề thi có 02 trang, gồm 04 câu) 
Câu 1. (4,5 điểm) 
Một con lắc vật lí có khối lượng M, khối tâm tại G và có thể quay quanh trục nằm ngang đi qua 
điểm O nằm trên con lắc. Momen quán tính của con lắc đối với trục quay là I. Biết khoảng cách 
OG = d. Con lắc được thả từ vị trí có OG hợp với phương thẳng đứng một góc α0 = 60o (G phía 
dưới O). Bỏ qua ma sát ở trục quay và lực cản môi trường. 
1. Tính độ lớn phản lực của trục quay lên con lắc khi OG hợp với phương 
thẳng đứng một góc α. 
2. Tính gia tốc toàn phần lớn nhất của khối tâm con lắc trong quá trình 
dao động. 
3. Khi con lắc đang ở vị trí cân bằng thì chịu tác dụng một xung lượng 
xG của lực FG trong thời gian rất ngắn ∆t theo phương đi qua điểm A trên trục 
OG (lực F
G
 hợp với OG góc β, xem Hình 1). 
a) Xác đị...a ảnh. 
Câu 4. (7,5 điểm) 
1. (2,5 điểm) Xử lý số liệu 
Một hỗn hợp gồm hai khí acgon (Ar) và hiđrô (H2) có khối lượng 8,5 gam, được chứa trong thể 
tích V0 =10 dm3 ở áp suất p0 = 105 N/m2. Khi nén đoạn nhiệt khối khí trên ta được các cặp giá trị thể 
tích V và áp suất p tương ứng theo bảng số liệu sau: 
V (dm3) 9,00 8,20 7,40 6,70 6,10 
p (105 N/m2) 1,17 1,35 1,57 1,83 2,11 
Biết nguyên tử lượng của acgon là 40 g/mol và hiđrô là 1 g/mol. Giả thiết trong quá trình nén 
đoạn nhiệt, khí không bị phân li. Hãy xác định khối lượng khí Ar và H2 trong hỗn hợp. 
2. (5,0 điểm) Khảo sát đặc tính của pin quang điện 
Pin quang điện có cấu tạo gồm lớp chuyển tiếp p - n và hai 
điện cực (Hình 5). Một trong hai điện cực làm bằng chất có 
tính dẫn điện tốt và ánh sáng có thể xuyên qua. Khi chiếu 
sáng thích hợp vào lớp chuyển tiếp p - n sẽ xuất hiện hiệu 
điện thế một chiều ở hai điện cực của pin. 
Khảo sát pin quang điện như là một linh kiện điện tử. Nếu 
giữa hai điện cực A và B của pin có hiệu điện thế UAB thì 
dòng điện qua pin có dạng ABUAB d gI I (e 1) I ,
α= − + với Ig đặc trưng cho thành phần dòng điện sinh ra 
do sự chiếu sáng vào lớp chuyển tiếp (Ig = 0 khi không chiếu sáng), α và Id là các hệ số đặc trưng 
cho pin (Id > 0, α > 0). Giả thiết α và Id luôn không đổi. Khi pin được chiếu sáng ổn định thì Ig 
không đổi và trong trường hợp chiếu sáng mạnh thì g dI I . 
Yêu cầu: 
1. Với pin quang điện khi được chiếu sáng thích hợp và ổn định: 
a) Tính điện áp hở mạch U0 của pin theo Ig, Id và α. 
b) Mắc trực tiếp pin với một biến trở. Công suất tiêu thụ trên biến trở đạt giá trị cực đại Pm khi 
biến trở có điện trở Rm và điện áp giữa hai đầu biến trở là Um. 
- Viết phương trình xác định Um theo Ig, Id và α. 
- Xác định Pm theo Rm, Ig, Id và α. 
2. Cho các dụng cụ sau: 
- 01 pin quang điện; 
- 01 ampe kế và 01 vôn kế một chiều đều có nhiều thang đo, 01 biến trở; 
- 01 nguồn điện một chiều ổn định; 
- 01 nguồn sáng có thể thay đổi được cườn