Đề thi HSG Vật lý 12 chương trình mới ứng dụng thực tế – Có lời giải chi tiết là tài liệu ôn luyện dành cho các bạn đang hướng tới kỳ thi học sinh giỏi Vật lý 12 theo định hướng CTPT 2018. Đề được xây dựng bám sát cấu trúc mới, tăng cường các câu hỏi vận dụng thực tiễn giúp học sinh rèn tư duy phân tích hiện tượng và giải quyết vấn đề. Mỗi bài đều có lời giải chi tiết, trình bày rõ ràng theo từng bước để bạn tự học hiệu quả và dễ đối chiếu. Tài liệu phù hợp cho ôn tập HSG cấp trường, cấp tỉnh hoặc luyện đề chọn đội tuyển trong năm học 2025–2026. Hy vọng bộ đề này sẽ giúp bạn củng cố kiến thức trọng tâm, nâng cao kỹ năng làm bài và tự tin đạt kết quả cao trong các kỳ thi sắp tới.
Xem thêm đề tương tự:
- Đề thi HSG Vật lý 12 cấp tỉnh 2024–2025 (Có đáp án)
- Đề chọn đội tuyển HSG Vật lý 12 2025–2026 (Lời giải chi tiết)
- Tuyển tập đề HSG Vật lý 12 CT mới theo chuyên đề
I. Đề thi học sinh giỏi Vật lý 12 chương trình mới ứng dụng thực tế - Có lời giải chi tiết
Câu 1. Vận dụng Chuyển động ném vào thực tế Bắn tên gây mê - Đề thi HSG vật lý 12 chương trình mới ứng dụng thực tế
Một kiểm lâm muốn bắn một mũi tên gây mê vào một con khỉ đang treo mình trên cành cây. Kiểm lâm nhắm thẳng vào con khỉ. Cùng lúc kiểm lâm bắn mũi tên, con khỉ buông cành cây và rơi khỏi cây với vận tốc ban đầu bằng không, hy vọng tránh được mũi tên.
Trong ví dụ ở hình, con khỉ ở khoảng cách theo phương ngang $x=20\ \text{m}$ và độ cao $h=12\ \text{m}$, và mũi tên được phóng đi với vận tốc ban đầu $v_0=40\ \mathrm{m/s}$. Khoảng cách liên quan đến vị trí của súng bắn phi tiêu. Xác định:
Thời gian để mũi tên bay tới cái cây nơi con khỉ đang ở (ngay phía trên con khỉ).
Độ cao mà mũi tên được đặt tại thời điểm đó.
Độ cao mà con khỉ đang ở tại thời điểm đó. Lấy $g = 9\text{,}8\ \mathrm{m/s²}$.
Chứng minh rằng con khỉ sẽ bị bắn trúng bất kể tốc độ ban đầu của phi tiêu, miễn là tốc độ phi tiêu đủ lớn để di chuyển theo phương ngang đến cây trước khi chạm đất.
Câu 2. Cà kheo bật nhảy - Đề thi HSG vật lý 12 chương trình mới ứng dụng thực tế
Thanh tra Gadget, một nhân vật trong loạt truyện tranh, dùng những chiếc lò xo gắn vào giày để thực hiện các cú nhảy ngoạn mục. Một số vận động viên liều lĩnh cố bắt chước điều này bằng cách sử dụng những chiếc cà kheo do ngành hàng không vũ trụ phát triển, cho phép họ nhảy cao gần $2\ \text{m}$ hoặc “chạy tăng tốc” trên $40\ \text{km/h}$ (Hình 2).
Việc nghiên cứu chi tiết cơ học của các cú nhảy này khá phức tạp. Để đơn giản hóa, ta sẽ dùng một mô hình đơn giản gồm một khối lượng m gắn vào đầu trên của một lò xo lý tưởng, có chiều dài tự nhiên $L_0$ và hằng số đàn hồi $k$. Nếu thả hệ rơi xuống bắt đầu từ độ cao ban đầu $y_0$ (Hình 3), nó sẽ rơi thẳng đứng, chạm đất và bật lên lại. Trong quá trình đi xuống, khối $m$ lần lượt đi qua ba vị trí đặc biệt:
Đầu dưới của lò xo chạm đất (Hình 4).
Khối đi qua độ cao $y_\text{eq}$ tại đó tổng lực tác dụng lên nó bằng không (Hình 5). Đây sẽ là độ cao cân bằng của khối nếu hệ được đặt nhẹ nhàng lên mặt đất.
Khối dừng lại tức thời tại độ cao nhỏ nhất $y_\text{min}$, trước khi bắt đầu đi lên (Hình 6).
Giả sử đã biết $L_0$, $y_\text{ini}$, $y_\text{min}$ và gia tốc trọng trường $g$. Hãy trả lời các câu hỏi sau, biểu diễn kết quả theo các dữ kiện đã cho:
Xác định tỉ số $\dfrac{k}{m}$ giữa độ cứng của lò xo và khối lượng của khối.
Xác định độ cao của vị trí cân bằng $y_\text{eq}$.
Mô tả gia tốc của $m$ trong các khoảng sau:
Từ $y=y_\text{ini}$ đến $y=L_0$.
Từ $y=L_0$ đến $y=y_\text{min}$.
Trong lúc rơi, gia tốc của khối đạt cực đại tại độ cao $y_1$ nào? Giá trị đó là bao nhiêu, $a_\text{max}$?
Tính các giá trị $\dfrac{k}{m}$, $y_\text{eq}$ và $a_\text{max}$.
Vẽ đồ thị biểu diễn $\dfrac{a}{g}$ theo $y$, trong khoảng $y_\text{min}≤y≤y_\text{ini}$.
Cho hai câu tiếp theo, dùng dữ liệu số:
$L_0=80\ \text{cm}$, $y_\text{ini} =2\text{,}0\ \text{m}$, $y_\text{min}=20\ \text{cm}$, $g=9\text{,}8\ \mathrm{m/s^2}$.
Câu 3. Chu trình nhiệt - Đề thi HSG vật lý 12 chương trình mới ứng dụng thực tế
Một khí đơn nguyên tử lý tưởng chuyển từ trạng thái 1, tại đó nhiệt độ là $T_1=300\ \text{K}$, sang trạng thái 2 có nhiệt độ $T_2$ bằng một quá trình trong đó áp suất khí tăng tỉ lệ thuận với thể tích (Hình 7). Trong quá trình này, áp suất khí tăng $k = 2$ lần. Quá trình 2-3 là đẳng nhiệt, trong quá trình 3-4, áp suất tỉ lệ thuận với thể tích, quá trình 4-1 là đẳng nhiệt. Thể tích ở trạng thái 2 và 4 là như nhau.
Xác định nhiệt độ $T_2$ trong quá trình 2-3.
Mối quan hệ giữa áp suất $p_1$ và $p_3$ là gì?
Nhiệt dung mol của khí $C$ trong quá trình 1-2 là bao nhiêu? (Có thể chứng minh rằng đối với các quá trình trong đó áp suất tỉ lệ thuận với thể tích, nhiệt dung là không đổi). Hiệu suất của quá trình tuần hoàn này là bao nhiêu?
Câu 4. Một món đồ chơi bất ngờ: máy phát Van de Graaff
Trong các phòng thí nghiệm ở các trường phổ thông, bộ thí nghiệm về tĩnh điện phổ biến nhất là bộ tích điện cho một quả cầu kim loại, thường gọi là máy phát Van de Graaff. Thiết bị này dùng cơ cấu cơ học để nạp dần điện tích Q lên quả cầu, nhờ đó tạo ra điện trường rất mạnh ở vùng không gian xung quanh, giúp quan sát rõ tác dụng của điện trường và lực điện.
Một thí nghiệm điển hình là nạp điện từ từ cho quả cầu cho đến khi xuất hiện một tia lửa điện rất ngoạn mục (Hình 8). Quả cầu tích điện gây ra điện trường xung quanh nó. Khi điện tích đủ lớn, cường độ điện trường mạnh đến mức ion hóa các phân tử không khí, tạo ra một dòng điện đột ngột kèm theo sự phát sáng nhìn thấy được do các điện tích tự do va chạm với các phân tử không khí khác. Cường độ điện trường lớn nhất mà không khí chịu được trước khi bị ion hóa, là $E_{\max}=3\cdot10^6\,\text{V/m}$.
Hãy xác định điện tích cực đại $Q_{\max}$ có thể cung cấp cho một quả cầu Van de Graaff bán kính $R=10\,\text{cm}$, để không xảy ra đánh thủng điện môi của không khí xung quanh (cường độ điện trường bên ngoài quả cầu giống hệt như cường độ điện trường do một điện tích điểm đặt tại tâm quả cầu, mang cùng điện tích với quả cầu).
Một thí nghiệm khác có thể làm với Van de Graaff là đặt lên đỉnh quả cầu một cái cốc nhôm. Cốc nhôm cũng được tích điện cùng dấu với quả cầu. Người ta quan sát thấy điện trường hất cốc bay lên khỏi bề mặt quả cầu.
Việc nghiên cứu chính xác chuyển động của cốc nhôm này khá phức tạp. Để có thể tính gần đúng, ta đưa ra một vài giả thiết:
Khi cốc nhôm tách khỏi quả cầu, nó mang đi một phần điện tích của hệ, nhưng máy phát gần như ngay lập tức bù lại đúng lượng điện tích đó cho quả cầu, nên điện tích của quả cầu được giữ không đổi.
Cốc nhôm nhỏ hơn rất nhiều so với quả cầu và có thể coi như điện tích điểm.
Điện trường của qua cầu tích điện Q luôn giống như điện trường của điện tích điểm Q đặt ở tâm của nó.
Bỏ qua lực cản/ma sát của không khí, lấy $g=9\text{,}8\ \mathrm{m/s^2}$.
Khi cốc nhôm bật lên, nó chuyển động theo đường thẳng đứng.
Công của lực điện thực hiện khi điện tích điểm q di chuyển từ khoảng cách $r_1$ đến khoảng cách $r_2$ tính từ tâm quả cầu là $A=kQq\left(\dfrac{1}{r_1} -\dfrac{1}{r_2}\right)$.
Giả sử quả cầu được nạp đến điện tích $Q_0=2{,}5\ \text{μC}$, trên nó đặt một cốc nhôm duy nhất có khối lượng $m=3{,}0\ \text{g}$ và điện tích $q=7{,}5×10^{-2}\ \text{μC}$, hãy xác định:
Gia tốc của cốc khi bắt đầu tách khỏi bề mặt quả cầu.
Khoảng cách lớn nhất $r_\text{max}$ từ tâm quả cầu mà cốc nhôm đạt tới. c
Khoảng cách $r_{v_\text{max}}$ từ tâm quả cầu đến điểm mà tốc độ của cốc nhôm đạt cực đại.
Giá trị của tốc độ lớn nhất $v_\text{max}$ mà cốc nhôm đạt được.
Câu 5. Giao thoa ánh sáng - Đề thi HSG Vật lý 12 mới nhất theo hướng ứng dụng thực tế
Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng $λ_1$. Trên màn quan sát, trên đoạn thẳng MN dài $20\ \text{mm}$ (MN vuông góc với hệ vân giao thoa) có $10$ vân tối, M và N là vị trí của hai vân sáng.
Khoảng cách từ màn quan sát đến hai khe gấp bao nhiêu lần khoảng cách giữa hai khe?
Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng $λ_2=\dfrac{5λ_1}{3}$ thì tại M là vị trí của một vân sáng giao thoa, số vân sáng trên đoạn MN lúc này bằng bao nhiêu?
0 nhận xét:
Đăng nhận xét