Đáp án đề thi học sinh giỏi Vật lý 12 tỉnh Quảng Bình 2024 - 2025

Đáp án và hướng dẫn chấm đề thi học sinh giỏi Vật lý 12 Quảng Bình 2024-2025 được nhiều học sinh và giáo viên quan tâm ngay sau khi đề thi được công bố. Đây là tài liệu chính thống, giúp thí sinh hiểu rõ cách chấm điểm, thang điểm cũng như các bước giải chi tiết từng câu hỏi. Với việc bám sát chương trình Vật lý 12 mới (CTGDPT 2018), đáp án mang tính chuẩn mực và định hướng rõ ràng cho việc ôn luyện. Nhiều học sinh xem đây là nguồn tham khảo quý để so sánh, tự đánh giá năng lực và rút kinh nghiệm cho các kỳ thi tiếp theo. Giáo viên cũng có thể sử dụng đáp án và hướng dẫn chấm đề thi học sinh giỏi Vật lý 12 Quảng Bình 2024-2025 như một tài liệu tham khảo hữu ích trong quá trình giảng dạy. Nhờ sự chặt chẽ và khoa học, bộ đáp án này đang được tìm kiếm và chia sẻ rộng rãi trong cộng đồng học sinh yêu thích Vật lý.

📄 Xem Đề thi gốc

Câu 1. Đáp án đề thi học sinh giỏi Vật lý 12 tỉnh Quảng Bình 2024 - 2025 (1,0 điểm)

1) Trạng thái sáng/tối tại điểm $\text{M}$ tại thời điểm ban đầu (0,5 điểm)

Khoảng vân:

$$ i = \frac{\lambda D}{a} = \frac{0\text{,}5\! \cdot\! 2\! \cdot\! 10^{-6}\! \cdot\! 2}{0\text{,}1} = 0\text{,}01 \; \text{mm} $$

Tại M ta có :

$$ x_\text{M} = 4i = 0\text{,}04 \; \text{mm} \;\;\Rightarrow\;\; \text{M} \text{ là vân sáng bậc } 4 $$

2) Điều kiện để tại $\text{M}$ xuất hiện vân tối (0,25 điểm)

Ban đầu $\text{M}$ là vân sáng bậc $k = 4$ nên $\text{M}$ tối gần nhất khi $k_\text{M} = 3\text{,}5$ hoặc $4\text{,}5$.

Khi dao động thì khoảng cách từ màn đến hai khe $iD$ sẽ biến thiên trong đoạn $D-A$ đến $D+A$ nên để xuất hiện vân tối tại $\text{M}$ thì:

$$ \frac{x_\text{M} a}{D} = k \lambda \;\;\Rightarrow\;\; A_{\min} = \frac{9 \lambda D}{2a} = 9 \; \text{m} $$

Con lắc dao động với tần số góc:

$$ \omega = \sqrt{\frac{k}{m}} = 10 \; \mathrm{rad\!/\!s} $$

Khi truyền vận tốc đầu thì đó là vận tốc khi qua VTCB của con lắc lò xo nên tốc độ tối thiểu cần truyền là:

$$ v_{\min} = \omega A_{\min} = 10\! \cdot\! 0\text{,}0703 \approx 0\text{,}703 \; \mathrm{m\!/\!s} $$

3) Thời gian kể từ thời điểm ban đầu đến khi xuất hiện vân tối tại $\text{M}$ lần thứ ba (0,25 điểm)

Ban đầu truyền cho màn vận tốc $30 \; \mathrm{cm\!/\!s}$ thì biên độ dao động là:

$$ A = \frac{v}{\omega} = \frac{0\text{,}3}{10} = 0\text{,}03 \; \text{m} $$

\text{M} tối lần thứ 3 khi màn qua vị trí:

$$ x = - \frac{2}{9} \; \text{m} $$

Vẽ đường tròn lượng giác.

Thời gian cần tìm:

$$ \Delta t=\frac{\Delta\varphi}{\omega}=\frac{\frac{\pi}{2}+\arccos{\left(\frac{\frac{-2}{9}}{0\text{,}3}\right)}}{\sqrt{10}}\approx 1\text{,}257\ \text{s} $$

---

Câu 2. Đáp án đề thi học sinh giỏi Vật lý 12 tỉnh Quảng Bình 2024 - 2025 (1,0 điểm)

1) Ban đầu khóa $\text{K}$ ở chốt $1$, tìm điện tích mỗi tụ điện khi mạch đã ổn định (0,5 điểm)

Khi $\text{K}$ ở chốt $1$: Mạch ngoài 3 điện trở mắc nối tiếp, áp dụng định luật Ohm ta có cường độ dòng điện toàn mạch:

$$ I=\dfrac{\xi}{r+R_1+R_2+R_3} $$

Theo dữ liệu trong đề (theo file gốc):

$$ I=\dfrac{12}{20}=0{,}6\;(\text{A}) $$

Điện tích trên tụ $C_1$ là:

$$ Q_1=C_1 U_1 = C_1 I R_1 = 30\;\mu\text{C} $$

Điện tích trên tụ $C_2$ là:

$$ Q_2=C_2 U_2 = C_2 I (R_2+R_3) = 84\;\mu\text{C} $$

2) Độ biến thiên năng lượng điện trường trong mỗi tụ điện khi khóa $\text{K}$ đã chuyển sang chốt $2$ (0,5 điểm)

Khi $\text{K}$ ở chốt $2$: Dòng điện ổn định không chạy qua $R_3$ nên mạch ngoài còn 2 điện trở mắc nối tiếp. Áp dụng định luật Ohm ta có cường độ dòng điện toàn mạch:

$$ I'=\dfrac{\xi}{r+R_1+R_2} $$

Thay số ta được:

$$ I'=\dfrac{12}{12}=1\;(\text{A}) $$

Điện tích trên tụ $C_1$ khi k ở chốt $2$:

$$ Q_1' = C_1 U_1' = C_1 I' R_1 = 50\;\mu\text{C} $$

Điện tích trên tụ $C_2$ khi k ở chốt 2:

$$ Q_2' = C_2 I' R_2 = 60\;\mu\text{C} $$

Độ biến thiên năng lượng trên tụ $C_1$ (theo file gốc):

$$ \Delta W_1= W_1'-W_1 = \dfrac{{Q_1'^2 - Q_1^2}}{2C_1} = 80\ \mathrm{\mu J} $$

Độ biến thiên năng lượng trên tụ $C_2$:

$$ \Delta W_2=W_2'-W_2 = \dfrac{{Q_2'^2 - Q_2^2}}{2C_2} = -172{,}8\ \mathrm{\mu J} $$

---

Câu 3. Đáp án đề thi học sinh giỏi Vật lý 12 tỉnh Quảng Bình 2024 - 2025 (1,0 điểm)

1) Nhiệt độ ở trạng thái 2 (0,75 điểm)

Xét quá trình đẳng áp:

$$ \frac{V_3}{V_2} = \frac{T_3}{T_2} $$

Mặt khác

$$ \frac{V_3}{V_2} = \frac{4}{1} \;\;\Rightarrow\;\; \frac{T_3}{T_2} = 4 $$

Suy ra:

$$ T_3 = \frac{4}{3}\! \cdot\! T_2 = \frac{4}{3}\! \cdot\! 300 = 400\;\text{K} $$

2) Áp suất ở trạng thái 1 (0,75 điểm)

Áp dụng phương trình trạng thái của khối khí ở điều kiện tiêu chuẩn và trạng thái (1):

$$ p_1 V_1 = n R T_1 $$

Thay số ta được

$$ nR = \frac{p_1 V_1}{T_1}\\ p_1=\frac{nRT_1}{V_1}= \frac{0\text{,}2\! \cdot\! 8\text{,}31\! \cdot\! 300}{10^{-3}} \approx 4\text{,}986\! \cdot\! 10^5 \; (\mathrm{N\!/\!m^2}) $$

3) Công mà lượng khí thực hiện trong chu trình (0,5 điểm)

Xét quá trình đẳng tích $1 \to 2$ ta có:

$$ \frac{p_2}{p_1} = \frac{T_2}{T_1} = \frac{400}{300} = \frac{4}{3} $$

Nên:

$$ p_2 = \frac{4}{3} \; p_1 \;\;\Rightarrow\;\; p_2 - p_1 = \frac{1}{3} p_1 $$

Công được tính bằng diện tích hình chữ nhật 1234:

$$ A = (p_2 - p_1)(V_3 - V_1) = \frac{1}{3}\! \cdot\! 4\text{,}986\! \cdot\! 10^5\!\cdot\!(4 - 1)\! \cdot\! 10^{-3} \approx 498\text{,}6 \;\text{J} $$

Câu 4. Đáp án đề thi học sinh giỏi Vật lý 12 tỉnh Quảng Bình 2024 - 2025 (1,0 điểm)

1) Chiều dòng điện qua điện trở $R$ (0,5 điểm)

Do thanh đi xuống nên từ thông qua mạch tăng. Áp dụng định luật Lenz, dòng điện cảm ứng sinh ra $\vec{B}_\text{cư}$ ngược chiều với $\vec{B}$ (hình vẽ).

Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải, dòng $I$ chạy qua $R$ có chiều từ $A \to B$.

2) Chuyển động của thanh (0,5 điểm)

Ngay sau khi buông thì thanh $AB$ chỉ chịu tác dụng của trọng lực $P=mg$ nên thanh chuyển động nhanh dần → $v$ tăng dần.

• Đồng thời, do sau đó trong mạch xuất hiện dòng điện $I$ nên thanh $AB$ chịu thêm tác dụng của lực từ $F=B I l$ có hướng đi lên.
• Mặt khác, suất điện động xuất hiện trong $AB$ có độ lớn:

$$ |e|=\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}=B l v $$

Nên

$$ I=\frac{|e|}{R+r}=\frac{B l v}{R+r} $$

Suy ra

$$ F=B I l=\dfrac{B^2 l^2 v}{R+r} $$

Cho nên khi $v$ tăng dần thì $F$ tăng dần → tồn tại thời điểm mà $F=P$. Khi đó thanh chuyển động thẳng đều. Ta có

$$ \frac{B^2 l^2 v}{R+r}=mg\\ v=\frac{mg(R+r)}{B^2l^2}=\frac{(1\text{,}0\!\cdot\!2\!\cdot\!10^{-3}\!\cdot\!9\text{,}8}{0\text{,}2^2\!\cdot\!0\text{,}14^2}=25\ \mathrm{m\!/\!s} $$

3) Thời gian thanh trượt (1,0 điểm)

Mạch lúc này điện trở gần như bằng không nên suất điện động cảm ứng trên thanh MN luôn bằng hiệu điện thế giữa hai bản tụ:

$$ U_C = E = B l v \quad\text{(1)} $$

Phương trình Định luật II Newton của thanh MN:

$$ P - F_t = m a \quad\Longrightarrow\quad mg - B l i = m a \qquad(2) $$

Với $F_t$ là lực từ tác dụng lên thanh, $a$ là gia tốc của thanh, $i$ là cường độ dòng điện qua mạch trong khoảng thời gian $\Delta t$.

$$ i=\dfrac{\Delta q}{\Delta t}=C\dfrac{\Delta U}{\Delta t} \qquad(3) $$

Từ (1) suy ra $C\Delta U = C B l \, v$, thay vào (3) ta được:

$$ i=\dfrac{C B l \, v}{\Delta t}=\dfrac{C B l \, a}{\Delta t} \qquad(4) $$

Thay (4) vào (2) ta được:

$$ a=\dfrac{mg}{m + C B^2 l^2}\quad\text{(hằng số)} $$

Thanh MN chuyển động nhanh dần đều.

A   B    [Hình mạch theo file gốc]

$$ v_1 = v + a t=v+\frac{mg}{m+CB^2l^2}\ \qquad(5) $$

Khi $U_C = U_T$ thì tụ bị đánh thủng, khi đó vận tốc của thanh là:

$$ v_T = \dfrac{U_T}{B l} \qquad(6) $$

Từ (5) và (6) suy ra thời gian trượt của thanh cho đến khi tụ bị đánh thủng là:

$$ t=\frac{1}{mg}\left(\frac{U_T}{B l}-v_0\right)\!\!\!\left(m+C B^2 l^2\right) $$

---