Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh năm học 2014 2015 môn thi: Vật lí lớp 125828

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HỐ ĐỀ CHÍNH THỨC Số báo danh KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Năm học 2014 - 2015 Mơn thi: VẬT LÍ Lớp 12 THPT Ngày thi: 24 tháng 03 năm 2015 Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Đề có 10 câu, gồm 02 trang Câu (2,0 điểm) Một cứng, mảnh, đồng chất có chiều dài h dựng thẳng đứng mặt đất Đầu bắt đầu đổ xuống mặt phẳng thẳng đứng với vận tốc ban đầu coi không, đầu khơng bị trượt Bỏ qua sức cản khơng khí Biết momen quán tính trục quay qua đầu mh vuông góc với I  với m khối lượng Cho gia tốc trọng trường g  9,81m / s a) Tính gia tốc dài đầu hợp với phương thẳng đứng góc  = 600 b) Thanh hợp với phương thẳng đứng góc gia tốc dài đầu g Câu (2,0 điểm) Cho hệ học hình 1, biết lị xo nhẹ có độ cứng k  100 N / m , vật nặng khối lượng m1  0, 4kg m2  m1 Lấy g  10m / s Bỏ qua khối lượng ròng rọc; dây nối nhẹ không dãn Bỏ qua ma sát a) Xác định độ biến dạng lò xo hệ trạng thái cân b) Kéo m1 xuống theo phương thẳng đứng giữ lực có độ lớn 3N sau thả nhẹ để m1 dao động Hỏi khối lượng lớn m2 để cịn đứng n vật m1 dao động Câu (2,0 điểm) Một lắc đơn có chiều dài ℓ = m, vật nặng khối lượng m=1kg treo nơi có gia tốc trọng trường g  10m / s Đưa vật nặng đến vị trí cho dây treo căng hợp với phương thẳng đứng góc α = 600 thả nhẹ Biết lắc bảo tồn q trình dao động Tính gia tốc vật nặng dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α = 300 Câu (2,0 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, có hai nguồn kết hợp hai điểm A, B cách 18 cm dao động theo phương trình u A  uB  cos 50 t (cm) Cho tốc độ truyền sóng mặt nước 50 cm/s Coi biên độ sóng khơng đổi truyền http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com Hình a) Tính số điểm dao động với biên độ cực tiểu khoảng AB b) Trong khoảng AB có điểm dao động với biên độ cực đại pha với nguồn C Câu (2,0 điểm) R L Cho mạch điện AB gồm cuộn dây cảm L, điện trở N M R tụ điện C mắc hình Đặt vào hai đầu AB điện A áp xoay chiều có biểu thức uAB = U cost (V) Biết điện áp Hình hai đầu đoạn mạch AN MB vuông pha với UAN = 50 V, UMB = 100 V Mạch tiêu thụ cơng suất P = 50W Tính R, ZL, ZC Câu (2,0 điểm) Điện truyền từ nơi phát đến khu dân cư đường dây pha với hiệu suất truyền tải 90% Nếu công suất sử dụng điện khu dân cư tăng thêm 20% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải điện đường dây lúc bao nhiêu? Biết hao phí điện toả nhiệt đường dây không vượt q 20% Coi điện áp ln pha với dịng điện Câu (2,0 điểm) Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến gồm tụ điện có điện dung C  100 pF  cuộn cảm có độ tự cảm L  H   a) Mạch thu sóng điện từ có bước sóng bao nhiêu? b) Để mạch thu sóng điện từ có bước sóng từ 12 m đến 18 m cần phải ghép thêm tụ điện Cx có điện dung biến thiên Hỏi phải ghép Cx nối tiếp hay song song với tụ điện C0? Điện dung tụ điện Cx biến thiên khoảng nào? Câu (2,0 điểm) Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng Lần thứ nhất, ánh sáng dùng thí nghiệm có hai loại xạ có bước sóng 1=0,56m 2, với 0,67m < 2 < 0,74m, khoảng hai vân sáng gần màu với vân sáng trung tâm có vân sáng xạ 2 Lần thứ hai, ánh sáng dùng thí nghiệm có ba loại xạ có bước sóng 1, 2 3 với 3  72 /12 , khoảng hai vân sáng gần màu với vân sáng trung tâm quan sát vân sáng đơn sắc? Câu (2,0 điểm) Hai kim loại phẳng M, N đặt đối diện, song song cách 4cm chân khơng Cho cơng kim loại M A = 2,5eV Chiếu đến điểm O kim loại M xạ có bước sóng  = 0,3 μ m Cho số h  6, 625.1034 J s; c  3.108 m / s; me  9,1.1031 kg ; e  1, 6.1019 C a) Tính vận tốc ban đầu cực đại quang êlectron bứt từ M b) Đặt M N hiệu điện không đổi UMN = 4,55 V Hỏi quang êlectron đến cách N đoạn gần http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com B Câu 10 (2,0 điểm) Cho dụng cụ sau: - Một máy biến áp - Dây dẫn đủ dài có lớp cách điện - Một vơn kế xoay chiều lí tưởng có nhiều thang đo - Một nguồn điện xoay chiều ổn định Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định số vịng cuộn dây máy biến áp mà tháo đếm số vòng? HÕT Giám thị coi thi khơng giải thích thêm ! http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com SỞ GD & ĐT THANH HOÁ ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC (Đáp án gồm trang) KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2014 - 2015 MƠN THI: VẬT LÍ LỚP: 12 THPT Ngày thi: 24 - - 2015 Câu Nội dung a) Áp dụng phương trình động lực học vật rắn cho chuyển động quay quanh trục h đầu vng góc với thanh: M = mg sin  = I  mh 2 h g sin   mg sin  =   2h Gia tốc tiếp tuyến đầu ống khói là: at=  h = 1,5gsin  (1) Điểm 0,5 0,5 0,25 Thay số: at  7,36  12,74 m/s b) Từ biểu thức (1) thay at = g  sin  = 1/1,5    41,810  410 48'37 '' a) Tại vị trí cân m1 ta có Fhl  m1 g  k   0,25 m1 g 0,4.10   0,04 m   cm  k 100 b) Biên độ dao động m1 A1  F  0, 03m  3cm 0,5 m1 g  k    0,25 0,25 0,5 0,5 k - Để m2 đứng yên TAB  Fdh  m2 g   Fdh  m2 g với x1  Fdh  m2 g  k l  A   m2 g 0,25 k l  A  100 0, 04  0, 03   0,1kg Vậy m2max  0,1kg 10 g - Tính vận tốc vật dây treo lệch góc  : mv2 = mgℓ(cos α - cos α )  v  g  cos  cos  - Tính gia tốc tiếp tuyến at = gsin α  m2  - Tính gia tốc pháp tuyến aht = - Gia tốc vật a = a) Tính bước sóng   v2 = 2g(cos α - cos α )  a 2t + a 2ht Thay số a  8,865m / s 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 v  2cm f - Số cực tiểu AB số giá trị nguyên k thỏa mãn  AB  d  k  0,5   AB http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com 0,25 - Suy 9  k  0,5   k  9, 8, ,8 tức có 18 cực tiểu AB b) Tính AB 0,25 0,5   n số nguyên lẻ  Vậy số điểm dao động với biên độ cực đại pha với nguồn AB n-1=8 Trên giản đồ véc tơ tính 2 (U L  U C )  U AN  U MB  250V ; U R  U ANU MB  100V ………UL U L  UC U L  U AN  U R2  50V ; U C  250  50  200V ………………… P - Tính I  ………………………………  0,5 A UR U - Vậy R  R  200 ; ZL=100  ;ZC=400  ………………… I UC UA 0,5 UR I 0,5 0,5 0,5 UM Ptp1 - Php1 Pi1 , Trong Pi1 cơng suất nơi tiêu thụ, Ptp1 = Ptp1 Ptp1 công suất truyền đi, Php1 cơng suất hao phí toả nhiệt dây - Thay số ta có: Pi1 = 0,9Ptp1 Php1 = 0,1Ptp1 - Khi tăng công suất: Pi2 = 1,2Pi1 = 1,08Ptp1  Php2 = Ptp2 – Pi2 = Ptp2 – 1,08Ptp1 (1) P R - Mặt khác ta có: Php = Do U R không đổi nên U 2 Php1 Ptp1 P2 0,1Ptp2 =  Php2 = tp2 P = (2) hp1 Php2 Ptp2 Ptp1 Ptp1 - Hiệu suất truyền tải ban đầu: H1 = - Từ (1) (2) ta có: Ptp2 – 1,08Ptp1 = - Giải pt ta được: 0,5 Ptp2 0,1Ptp2 Ptp1  8,77 Hoặc 0,5 0,5 0,5  Ptp2  Ptp2 - 10 + 1,08 =   P  Ptp1  tp1  0,5 Ptp2  1,23 Ptp1 Ptp1 - Từ tìm được: H2  12,3% (loại H  80%); Hoặc H2  87,8% (thoả mãn) a) Mạch dao động bắt sóng điện từ có bước sóng tính theo cơng thức:   c.2 LC  3.10 2 10 6 100.10 12  m , 1.0  b) Gọi C b điện dung tụ C ghép với C x Bước sóng mà mạch thu tính theo cơng thức:   c.2 LCb  6 108 LCb Theo yêu cầu toán: 12 m     18 m , bước sóng mà mạch thu tăng nên điện dung tụ tăng Do đó, tụ C ghép song song với tụ C x  C b  C  C x  C x  C b  C http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com 0,5 2 4 c L 12  Víi     12 m   C   400 pF   C x1  C b1  C  300 pF  b1 16 6 4 9.10 10  + Từ công thức   2c LC b  Cb   Víi     18 m   Cb  18 4 9.1016 + Vậy: 300 pF   C x  800 pF  10 6 2  900 pF  0,25  C x  C b  C  800 pF  0,25 Khi giao thoa với ánh sáng đơn sắc 1 ; 2 , vị vân trùng hệ k1.i1 = 7.i2  k1 = 72 k 1 < 0,74 m (k1Z)  k1 =  2 = 0,72 m …………………… Khi giao thoa với đồng thời ánh sáng đơn sắc 1 ; 2 ; 3 - Tại vị trí vân trùng xạ k1i1  k2i2  k3i3  56k1  72k2  42k3  k1  9; k2  7; k3  12  i123  9i1  7i2  12i3  0,67 m < 2 = 0,5 0,5 0,5 - Tại vị trí trùng xạ i12  9i1  7i2 ; i23  7i2  12i3 ; i13  3i1  4i2 - Tổng số xạ đơn sắc quan sát khoảng hai vân liên tiếp màu vân trung tâm  i  i   i123   i123   i123   i  1    1    1   123  1   123  1   123  1   21 0,5   i1   i2   i3   i23    i13   i12 a) Vận tốc ban đầu cực đại quang electron 6, 625.1034.3.108  hc  2  A 2(  2,5.1, 6.1019 )  0,3.106     7, 6.105 m/s v 9,1.1031 m b) Chỉ xét electron bay theo phương vng góc với vận tốc ban đầu cực đại Gọi S quãng đường xa M electron nói trên, áp dụng định lí động d mv0max tính S   0, 0144m  1, 44cm 2eU Vậy electron đến N gần cách N đoạn d  d  S  2,556cm 10 Vận dụng công thức máy biến áp: U1 N1 = U2 N2 (1) - Để hở mạch thứ cấp, mắc cuộn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều - Dùng vôn kế đo hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp U1 cuộn thứ cấp U2 - Quấn sợi dây nhỏ quanh lõi từ máy biến áp N3 vịng - Dùng vơn kế đo hiệu điện hai đầu cuộn dây vừa quấn, đo giá trị U3 - Ta có U3 ứng với N3 vịng dây, từ áp dụng cơng thức (1) tính số vịng ứng với U1 U2 -HẾT http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com 1.0 0,25 0,5 0,25 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ Chú ý: Học sinh làm cách khác, cho điểm tối đa http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com ... thi khơng giải thích thêm ! http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com SỞ GD & ĐT THANH HỐ ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC (Đáp án gồm trang) KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2014 - 2015 MÔN THI: VẬT LÍ... HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2014 - 2015 MÔN THI: VẬT LÍ LỚP: 12 THPT Ngày thi: 24 - - 2015 Câu Nội dung a) Áp dụng phương trình động lực học vật rắn cho chuyển động quay quanh trục h đầu vng góc... http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com 1.0 0,25 0,5 0,25 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ Chú ý: Học sinh làm cách khác, cho điểm tối đa http://www.hocmaivn.com ThuVienDeThi.com