Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí lớp 12 Năm học 20162017 Sở GD ĐT Gia Lai5679

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO GIA LAI ĐỀ THI CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016 – 2017 Môn thi: VẬT LÍ - Bảng B Thời gian : 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 09 /11/2016 (Đề gồm 02 trang, gồm câu) Câu (4,0 điểm): Hai lắc lò xo giống hệt treo thẳng đứng, sát giá cố định nằm ngang Mỗi lắc gồm: lò xo nhẹ có độ cứng k  0,  N / cm  ; vật nhỏ có khối lượng m hình Chọn trục Ox có gốc tọa độ k trùng với vị trí cân vật, phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống Bỏ qua ma sát, lấy g  10  m / s  Kích thích lúc cho hai vật m dao động điều hịa với phương trình lần lượt:   x1  cos  4 t    cm  , 3  k m Hình    x2  cos  4 t    cm  12   a) Phải kích thích để hai lắc dao động theo hai phương trình trên? b) Tìm lực cực đại tác dụng lên giá treo lắc 1 c) Kể từ thời điểm t1   s  đến thời điểm t2   s  thời gian mà khoảng cách hai 24 vật theo phương Ox không nhỏ  cm  bao nhiêu? Câu (3,0 điểm): Hai nguồn âm điểm phát sóng cầu đồng với tần số f  3400  Hz  đặt A B cách 1 m  không khí Biết tốc độ truyền âm khơng khí 340  m / s  Bỏ qua hấp thụ âm môi trường a) Gọi I trung điểm AB, Q điểm nằm đường trung trực AB gần I nhất, dao động ngược pha với I Tính khoảng cách AQ b) Gọi O điểm thuộc đường trung trực AB cách AB 100  m  M điểm nằm đường thẳng qua O song song với AB gần O mà nhận âm to Cho với góc  bất kỳ,  < 100 cos  Tính khoảng cách OM L Câu (4,0 điểm): R Cho mạch điện hình Điện trở ampe kế khơng đáng kể, C ống dây cảm, lõi sắt bên ống di chuyển dọc theo trục A: B g g A ống dây R biến trở, bỏ qua điện trở dây nối Đặt vào hai đầu Hình đoạn mạch AB điện áp xoay chiều ổn định u  U 2cos  t    V  g g g g g a) Khi R  R1 ,   100  rad / s  Di chuyển lõi sắt ta thấy có vị trí lõi để ampe kế giá trị lớn I max Tiếp tục di chuyển lõi sắt, ta thấy có hai vị trí để ampe kế vị trí độ tự cảm ống dây L1  I max , hai  H  L2  11  H  Tính điện dung C giá trị R1 2 2 biến trở b) Thay ống dây cuộn cảm có điện trở r  10    Khi R  R2     R  R3  26    cơng suất đoạn mạch 208 W  Khi biến trở có giá trị R  R0 cơng suất tiêu thụ R0 đạt giá trị cực đại Tính giá trị cực đại - 1/2 - ThuVienDeThi.com Câu (4,0 điểm): Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục thấu kính L1 cho ảnh thật nằm cách vật khoảng Nếu cho vật dịch chuyển lại gần thấu kính 30  cm  ảnh vật ảnh thật, cách vật khoảng cũ lớn gấp lần ảnh cũ a) Tính tiêu cự f1 thấu kính L1 xác định vị trí ban đầu vật AB b) Đặt thêm thấu kính L2 có tiêu cự f  30  cm  sau thấu kính L1 , đồng trục cách thấu kính L1 khoảng l b1) Tính l để ảnh cuối A2 B2 tạo hệ thấu kính có độ cao khơng phụ thuộc vị trí đặt vật AB b2) Cho l  40  cm  , xác định vị trí vật sáng AB trước hệ cho giữ vật cố định, hoán vị hai thấu kính cho hệ ln cho ảnh vị trí Câu (3,0 điểm): D I r Một khung dây dẫn CDEF hình vng có cạnh a  10  cm  , B khối lượng cạnh m  20  g  , quay khơng ma sát quanh cạnh CD cố định, nằm ngang hình Cường độ dịng điện r khung dây I  20  A  Khung dây đặt từ trường B có phương thẳng đứng, hướng lên có độ lớn B  0, T  Khi cân bằng, mặt phẳng khung dây hợp với phương thẳng đứng góc , lấy g  10  m / s  Hãy xác định góc  ? C a E Hình F Câu (2,0 điểm): Có hai hộp kín: hộp chứa điện trở R, hộp lại chứa cuộn dây cảm L Cho thiết bị sau:  01 vôn kế xoay chiều có điện trở lớn;  01 tụ điện có điện dung C  Z C  Z L  ;  01 nguồn điện xoay chiều phù hợp u  U cos  2ft V  ( U , f khơng thay đổi);  Các dây dẫn có điện trở nhỏ Hãy nêu phương án thí nghiệm đơn giản (có giải thích) để hộp chứa điện trở R, hộp chứa cuộn cảm L ? HẾT -Họ tên thí sinh: .; Số báo danh:  Thí sinh khơng sử dụng tài liệu;  Giám thị coi thi không giải thích thêm - 2/2 - ThuVienDeThi.com SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO GIA LAI ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT, NĂM HỌC 2016 - 2017 Mơn: VẬT LÍ- BẢNG B Thời gian: 180 phút (không kể thời gian phát đề) Ngày thi: 09/11/2016 (Hướng dẫn gồm 05 trang) HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM Câu (4,0đ) NỘI DUNG- LƯỢC GIẢI a) Phải kích thích để hai lắc dao động theo hai phương trình trên? l ĐIỂM   2,0đ r F0 O r v01 r P x 01 r v 02 x 02 x Hình + Con lắc Tại thời điểm t = x01  A1 cos 1  cm ; v01   A1 sin 1 = 8 cm/s Như phải kéo vật xuống đoạn vị trí cân 2cm truyền cho vật tốc độ 8 cm/s hướng lên trên………………………………………………… + Con lắc Tại thời điểm t = x02  A2 cos 2   cm ; 5,46cm; v02   A2 sin 2  - 18,4 cm/s Như phải kéo vật xuống đoạn vị trí cân 5,46cm truyền cho vật tốc độ 18,4 cm/s hướng lên trên………………………………………………… b) Tìm lực cực đại tác dụng lên giá treo lắc 0,5   1,0đ Lực tác dụng lên giá treo lực đàn hồi : F  F1  F2  k (l01  x1 )  k (l02  x2 ) = k l +k( x1  x2 )………………………… 0,5 F  P  k ( x1  x2 )  mg  k 5cos(4 t  0,58)  FMAX  4,32 N 0,5 c) Khoảng cách hai vật theo phương Ox không nhỏ  cm  bao nhiêu? - 3/2 - ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 0,5   1,0đ Khoảng cách vật trình dao động: x  x1  x2 …………………… H G M 2 N 22 33 + 4cm O x F Q vật 4cm (tương ứng vị trí điểm N) 2T 5 )cm Sử dụng mối T s 24 12 khoảng cách x  x1  x2  4cos(4t  *Tại thời điểm t1  Hình *Tại thời điểm t2  s  trình: 0,5 quan hệ dao động điều hịa chuyển động tròn đều, biểu diễn tương ứng hình *Tại thời điểm t0 khoảng cách vật cm (tương ứng vị trí điểm M) E P phương Xét khoảng cách vật cm (tương ứng vị trí điểm G) Từ thời điểm t1  t2 đường tròn ứng với cung NPQEFG mà bán kính véc tơ qt khoảng thời gian mà khoảng cách vật không nhỏ cm tương ứng T  0,125s ……………………………  + Nếu HS xét phương trình: x  x2  x1  4cos(4t  )cm , tương tự trên, T thời gian mà khoảng cách vật không nhỏ cm là: t   0,125s với cung NP cung EG là: t  (3,0đ) khoảng   2,0 a) Tính khoảng cách AQ Ta có:  = Q 0,5 v = 0,1 (m)…………………………… f 0,5 Độ lệch pha hai điểm Q I là: (d  AB / 2)   2 d  I A B Vì Q dao động ngược pha với I, ta có:  = (2k + 1)  d = (2k+ 1) Hình  + AB 2 AB  Do d >  (2k  1)   k > - 1/2 2 Vì k  ¢ , nên dmin  k =  dmin = 0,55(m)………………………………… b) Tính khoảng cách OM 0,5 0,5 0,5   1,0 d1  d1cos1  HM ; d  d cos  KM x OI x …………………………………………… Tại M nhận âm to : O d2 – d1 = k =  ( k = 1, điểm M gần O OI. nhất)  x =  10m ……………… AB M 1 A H K  2 I B d  d1  KH  AB sin   AB tan   AB Hình - 4/2 - ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 (4,0đ)   2,0 a) Tính điện dung C giá trị R1 biến trở Ta có: Z L1  L1  450 ; Z L  L2   550 Tổng trở hai vị trí Z1  R12   Z L1  Z C 2 ; Z2  R12   Z L  Z C 2 Theo đề: I1  I  Z1  Z  Z L1  Z C  Z C  Z L C  I1  104 F  6, 4F 5 U R12   Z L1  Z C  Z  ZL2  Z C  L1  500 …………………………………………………………………  I Max ; I Max  U  2 R1 R   Z L1  Z C  R1 2 …………………………………………… b) Tính giá trị cực đại cơng suất P U2 R  r  (Z L  ZC ) R  r  PR  r 2   2,0 U2 R2  r  R3  r   U  P  R2  r  R3  r   104 V P ……………………… 2 U R0 U PR   2 2  R0  r   ( Z L  ZC ) R0  r  ( Z L  ZC )  2r R0 Theo bất đẳng thức Cauchy thì: r  (Z L  ZC )2 PR  PRmax  R0   R0  r  ( Z L  Z C )  26 R0 ……………… (4,0đ) 0,5 0,5  U  R  r   P( Z L  ZC )2  Áp dụng định lý Vie-ét:  R2  r  R3  r    Z L  Z C    Z L  Z C   16.36  576 Nên PRmax 0,5  2R  R   450  500   R1  50 0,5 U2   150, 2 R0  2r …………………………………………………… 4.1 Tính tiêu cự thấu kính xác định vị trí ban đầu vật AB Vì thấu kính thấu kính hội tụ hai ảnh thật, vật dịch đến gần thấu kính đoạn 30 cm mà ảnh cách vật khoảng cũ nên ảnh phải dịch chuyển xa thấu kính so với ảnh cũ đoạn 30 cm 1 - Tại vị trí đầu ta có phương trình:   1 d d' f 1 - Tại vị trí sau, ta có phương trình:    2 d  30 d ' 30 f A2 B2 A2 B2 AB d '  30 d ( 3)   4 A1 B1 AB A1 B1 d  30 d ' 1 1 - Từ (1) (2) ta có:  '   ' d d d  30 d  30 1 1 d '  30 d       (4) d d  30 d ' 30 d ' d  30 d ' - Thay ( 4) vào (3) ta d  2d ' - Do d  d '  nên: - 5/2 - ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 0,5 0,5   2,0 - Thay d  2d ' vào phương trình ( 4) ta tìm d’ = 30 cm => d = 60cm d d ' 30.60 Vậy f    20cm ' d  d 30  60 ………………………………………………… 4.2 a) Tính l để ảnh cuối A2 B2 có độ cao  vị trí đặt vật AB 1,0 1,0   2,0   1,0 Xác định khoảng cách l hai thấu kính để ảnh cuối A2B2 có độ cao khơng phụ thuộc vị trí đặt vật AB f1 f2 - Sơ đồ to nh: AB ắ ắắ đ A 1B1 ắ ắắ ® A 2B d1 - Ta có: d1' d2 d2' d1' = d (l - f1 ) - lf1 d1 f1 , d2 = l - d1' = d1 - f1 d1 - f1 d 2' = f [d1 (l - f1 ) - lf1 ] d2 f2 = d2 - f2 d1 (l - f1 - f ) - lf1 + f1 f - Độ phóng đại ảnh qua hệ: k = k1.k2 = d1' d 2' f1 f = d1 d d1 (l - f1 - f ) - lf1 + f1 f - Để ảnh A2B2 có độ cao khơng phụ thuộc vị trí vật AB độ phóng đại k khơng phụ thuộc vị trí vật AB, tức k không phụ thuộc vào d1 Hay: l - f1 - f2 = 0,5  l  f1  f  10 cm 0,5   1,0 b) Xác định vị trí vật sáng AB - 6/2 - ThuVienDeThi.com - Sơ đồ tạo ảnh cho vật AB trước sau hốn vị hai thấu kính: 2 AB ¾ f¾ ® A1B1 ¾ f¾ ® A B2 ; AB ắ fắ đ A 3B3 ắ fắ đ A B4 d1 - Trong đó: d1' = d1' d3' d4 d'4 20d1 20d1 d1 f1 20d1 - 800 = ; d2 = l - d 1' - 40 = d1 - 20 d1 - f1 d1 - 20 d1 - 20 d2 f2 - 30(20d1 - 800) = 50d1 - 1400 d2 - f2 d 2' = - Tính theo sơ đồ tạo ảnh: d4 = l - d'3 = d3 d'2 d2 ' d3 = d1; d = d 3f - 30d1 = d - f d1 + 30 20(70d1 + 1200) 70d1 + 1200 ; d 4' = 50d1 + 600 d1 + 30 - Do hai ảnh vật nằm vị trí nên: d 2' = d 4' Û 0,5 - 30(20d1 - 800) 20(70d1 + 1200) Û d12 - 16d1 - 480 = = 50d1 - 1400 50d1 + 600 - Phương trình có hai nghiệm: d1 = 31,3cm d1 = - 15,3cm - Vì vật AB vật thật nên khoảng cách từ vật tới thấu kính L1 d1 = 31,3cm (3.0đ) 0,5   3,0 Xác định góc  r B I D  L Q  I N C  r F3  J M I r P r P  F - Các cạnh DE , EF , FC chịu tác dụng trọng lực lực từ (riêng cạnh CD cố định nên không cần xét lực) r r - Các lực F1 F3 có giá, độ lớn ngược chiều nên chúng triệt E tiêu r - Lực F2 vng góc với cạnh EF , có phương nằm ngang tạo momen trục quay CD : M F  F2 d F  BIa  acos  ………… r F1 r F2 I r P - Trọng lực cạnh DE , EF , FC có phương thẳng đứng, có chiều hướng xuống, làm cho khung quay 0,5 0,5 r ngược chiều với chiều quay F2 gây Mômen trọng lực là: a a  M P  P.CN  P.MJ  P.DQ  P  sin   a sin   sin    P.a sin  ……… 2  - Áp dụng điều kiện cân khung quay: BIa M F  M P  BIa cos  P sin   tan       450 2mg ……………… Nêu phương án thí nghiệm đơn giản - 7/2 - ThuVienDeThi.com 1,0 1,0   2,0 (2,0đ) - Dùng vôn kế đo điện áp hiệu dụng đầu đoạn mạch U - Mắc nối tiếp hộp X số hộp cần xác định với tụ C mắc vào mạch xoay chiều - Dùng vôn kế đo điện áp hiệu dụng đầu tụ C đầu hộp X UC UX - Nếu số UC UX lớn U  Hộp X chứa cuộn cảm L + Nếu số UC UX nhỏ U  Hộp X chứa R ฀ ฀ ฀ + Nếu hộp X chứa cuộn cảm L  U = U L + U C Hay U = | UL - UC |……… Vậy: Hoặc U = UL - UC  UL = U + UC > U Hoặc U = UC – UL  UC = U + UL > U ฀ ฀ ฀ - Nếu hộp X chứa R  U = U C + U R Hay U  U C2  U R2 Vậy : UR ; UL < U 0,5 0,5 0,5 0,5 - Thí sinh luận giải theo cách khác, đạt điểm tối đa theo biểu điểm - Thí sinh trình bày thiếu sai đơn vị đáp số câu bị trừ 0,25 điểm (toàn không trừ 0,5 điểm) -Hết - SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO GIA LAI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016 – 2017 Môn thi: VẬT LÍ - Bảng B Thời gian : 180 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ DỰ BỊ Ngày thi: 09 /11/2016 (Đề gồm 02 trang, gồm câu) Câu (4,0 điểm): Một lắc gồm vật nặng có khối lượng m=100 (g) treo vào đầu lò xo thẳng đứng đầu cố định Lị xo có độ cứng K=20(N/m), vật m đặt giá đỡ nằm ngang(hình vẽ) Ban đầu giữ giá đỡ để lị xo khơng bị biến dạng, cho giá đỡ chuyển động thẳng xuống nhanh dần với gia tốc a=2(m/s2) Lấy g=10(m/s2) Hình 1 Hỏi sau vật rời khỏi giá đỡ? Cho sau rời giá đỡ vật dao động điều hồ.Viết phương trình dao động vật Chọn gốc thời gian lúc vật vừa rời giá đỡ, gốc tọa độ vị trí cân bằng, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng xuống Câu (3,0 điểm): Trong xilanh đặt thẳng đứng có pittông mỏng, nhẹ, động cách nhiệt Bên pittơng mol khí Heli (coi khí lí nhiệt độ to  27o (C ) Bên pittơng chất lỏng, phía chất linh tưởng) lỏng - 8/2 - ThuVienDeThi.com Hình khơng khí (Hình 2) Ban đầu thể tích khí Heli, chất lỏng khơng khí xilanh Vo  (lít), áp suất cột chất lỏng xilanh gây p’ Áp suất khí   po  105 N / m Hỏi phải nung nóng khí (qua đáy xilanh) nhiệt lượng tối thiểu để khí dãn nở, pittông lên đẩy hết chất lỏng khỏi xilanh? Câu (4,0 điểm): Cho mạch điện hình gồm điện trở R, K tụ điện C cuộn cảm có điện trở mắc nối R C • • tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay A M N Hình chiều u AB  120.cos(100 t)  V  Bỏ qua điện trở L B dây nối khố K Ban đầu khố K đóng, điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn AM MB là: U1  40 V  ;U  20 10 V  a) Tính hệ số cơng suất đoạn mạch b) Viết biểu thức điện áp tức thời hai đầu điện trở R Điện dung tụ điện C  103   F  Khố K mở điện áp hiệu dụng hai điểm M, B U MB  12 10 V  Tính giá trị điện trở R độ tự cảm L Câu (4,0 điểm): Cho quang hệ hình Điểm sáng S đặt trục hệ Khoảng cách từ S đến gương 120 (cm) Khi tịnh tiến thấu kính khoảng điểm sáng S gương cho trục thấu kính gương trùng thấy có vị trí thấu kính mà chùm sáng từ S sau qua thấu kính, gương thấu kính lần thứ hai lại trở S Biết tiêu cự gương f2 = 36(cm) Tính tiêu cự thấu kính Xác định vị trí nói thấu kính S Câu ( điểm): Một mạch dao động hình Ban đầu khóa k Khi dòng điện ổn định, người ta mở khóa k có dao động điện với chu kì T Biết hiệu điện cực hai tụ lớn gấp n lần suất điện động pin Hãy theo T n điện dung C tụ độ tự cảm L cuộn dây cảm Câu (2 điểm): Làm xác định hệ số ma sát trượt mặt phẳng nghiêng mà dùng lực kế (Hình 6)? Biết độ nghiêng mặt phẳng không đổi khơng đủ lớn bị trượt Hình k L C Hình Hình - 9/2 - ThuVienDeThi.com E,r đóng khung đại tính HẾT -Họ tên thí sinh: .; Số báo danh:  Thí sinh khơng sử dụng tài liệu;  Giám thị coi thi khơng giải thích thêm - 10/2 - ThuVienDeThi.com ... TẠO GIA LAI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016 – 2017 Môn thi: VẬT LÍ - Bảng B Thời gian : 180 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ DỰ BỊ Ngày thi: 09 /11/2016 (Đề gồm... LAI ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT, NĂM HỌC 2016 - 2017 Mơn: VẬT LÍ- BẢNG B Thời gian: 180 phút (không kể thời gian phát đề) Ngày thi: 09/11/2016 (Hướng dẫn gồm 05... thí sinh: .; Số báo danh:  Thí sinh khơng sử dụng tài liệu;  Giám thị coi thi không giải thích thêm - 2/2 - ThuVienDeThi.com SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO GIA LAI ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC