Đề và đáp án thi chọn học sinh giỏi Vật lí lớp 12 Năm học 20152016 Sở GD ĐT Thanh Hóa5959

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Năm học 2015 - 2016 Mơn thi: VẬT LÍ Lớp 12 THPT Ngày thi: 10 tháng 03 năm 2016 Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Đề có 10 câu, gồm 02 trang ĐỀ THI CHÍNH THỨC Số báo danh Câu (2,0 điểm) Một ròng rọc có dạng đĩa trịn đồng chất khối lượng M = kg, bán kính R có R thể quay quanh trục cố định qua tâm Một sợi dây mềm không dãn, đủ dài, khối lượng không đáng kể quấn quanh ròng rọc, đầu tự dây nối với m vật khối lượng m = 500 g (Hình vẽ) Khi vật treo nằm yên độ cao h = 1,5 m thả cho rịng rọc quay tự Sau thời gian vật chạm h đất ? Tính động hệ vật trước chạm đất Lấy g =10 m/s2 Câu (2,0 điểm) Hai vật nhỏ A B có khối lượng 400 g 200 g nối với sợi dây mảnh nhẹ dài 10 cm Hai vật treo vào lị xo có độ cứng k = 100 N/m (vật A nối với lò xo, đầu lò xo treo vào giá cố định) nơi có gia tốc trọng trường g =10 m/s2 Lấy 2 =10 Khi hệ vật lị xo vị trí cân người ta đốt sợi dây nối hai vật vật B rơi tự cịn vật A dao động điều hồ Sau vật A quãng đường 10 cm thấy vật B rơi Tính khoảng cách hai vật A B Câu (2,0 điểm) Một vật có khối lượng m = kg dao động điều hịa có phương trình: x = Acos(ωt + φ) Chọn gốc tọa độ gốc vị trí cân vật Lấy π2 = 10 Biết vật biến π thiên theo biểu thức Wt = 0,1cos(4πt + ) + 0,1 (J) Viết phương trình dao động vật Câu (2,0 điểm) x   cos  20t   (cm) 2  Trong u li độ thời điểm t phần tử dây mà vị trí cân cách gốc O khoảng x (x: đo cm, t: đo giây) a Xác định tốc độ truyền sóng dọc theo dây b Xác định li độ vận tốc dao động phần tử N cách gốc O khoảng x = cm thời Sóng dừng sợi dây đàn hồi dài có dạng: u  2sin điểm t  11 s Trên mặt nước A B cách 26 cm, người ta đặt hai nguồn đồng dao động điều hịa theo phương thẳng đứng tạo sóng kết hợp, bước sóng λ = cm Coi biên độ sóng khơng đổi Gọi M điểm mặt nước thuộc đường trịn đường kính AB AM = 24 cm Phải dịch chuyển nguồn B theo phương AB hướng xa A đoạn nhỏ để dao động M có biên độ cực đại ? Câu (2,0 điểm) Mạch dao động LC lí tưởng thực dao động điện từ tự với chu kì T Tại thời điểm dịng điện mạch có cường độ 8 mA tăng, sau khoảng thời gian T/4 điện tích tụ có độ lớn 2.10-9 C a Tính chu kì dao động điện từ mạch ThuVienDeThi.com b Vào thời điểm t, 75% lượng tổng cộng mạch dao động LC dạng lượng SỞ GD & ĐT THANH HOÁ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2015 - 2016 từ trường cuộn dây Hỏi sau thời gian ngắn cường độ dịng điện mạch không ? c Dao động điện từ mạch có đường biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện qua cuộn dây theo thời gian hình vẽ Hãy viết biểu thức điện tích tức thời tụ điện Câu (2,0 điểm) Cho đoạn mạch AB gồm điện trở R, cuộn dây cảm L tụ điện C nối tiếp với theo thứ tự có CR2 < 2L Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức u = U cost (V), U không đổi,  biến thiên Gọi M điểm nối cuộn cảm tụ điện Người ta dùng vôn kế V1 để theo dõi giá trị UAM, vôn kế V2 để theo dõi giá trị UMB Điều chỉnh giá trị  để V2 giá trị lớn 90 V, V1 giá trị 30 V Tính U, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm, hai đầu điện trở hệ số cơng suất mạch ? Câu (2,0 điểm) Người ta truyền tải điện đến nơi tiêu thụ đường dây pha có điện trở R Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây U = 20 kV hiệu suất truyền tải điện 90% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 95% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ khơng thay đổi cường độ dòng điện dây tải điện thay đổi nào, điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bao nhiêu? Câu (2,0 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa I-âng khoảng cách hai khe S1, S2 a = 0,2 mm, khoảng cách hai khe đến D = m Khe S nằm mặt phẳng song song với mặt phẳng chứa hai khe S1, S2, cách hai khe cách mặt phẳng chứa hai khe đoạn d = 20 cm Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc  = 0,5 µm a Xác định số vân sáng quan sát đoạn MN với M, N hai điểm màn, hai bên vân trung tâm O cách vân trung tâm 0,9 cm 1,6 cm b Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với theo chiều dương đoạn y = mm vân trung tâm thay đổi nào? Câu (2,0 điểm) Khi chiếu xạ có bước sóng  = 0,25 µm vào bề mặt catốt tế bào quang điện có giới hạn quang điện 0 = 0,4 µm tạo dịng quang điện mạch a Tìm hiệu điện hãm để dòng quang điện triệt tiêu b Cho chùm hẹp quang electron có vận tốc ban đầu cực đại bay vào từ trường theo hướng hợp với hướng đường cảm ứng từ góc α = 300 Biết độ lớn cảm ứng từ từ trường B = 10-4 T Bỏ qua tương tác electron Tìm bán kính cực đại electron từ trường thời gian để electron chuyển động hết vịng Câu 10 (2,0 điểm) Trình bày phương án thí nghiệm để xác định cơng suất cuộn dây Dụng cụ thí nghiệm gồm: - Một nguồn điện xoay chiều - Một vơn kế có điện trở lớn - Một điện trở R biết giá trị - Một số dây dẫn có điện trở không đáng kể HẾT Giám thị coi thi khơng giải thích thêm ! ThuVienDeThi.com MƠN THI: VẬT LÍ LỚP: 12 THPT Ngày thi: 10 - - 2016 ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC (Đáp án gồm 05 trang) Câu Nội dung Chọn chiều dương chiều chuyển động vật m chiều quay ròng rọc r r r -Vật: P  T  ma  P  T  ma (1) -Ròng rọc: T '.R  I  I Từ (1), (2) (3): a  Câu (2 đ) a R mg (2) ; T = T’ (3) mg  2,5m / s I  MR  a  I với M m m R Vật chạm đất: h  at  t  R 0,5 r T' r T r P Điểm m 2h  1, 095s; v  at  2, 737m / s a 0,5 0,5 Động hệ: W  Wdm  Wd rr Câu (2 đ) Câu (2 đ) 1 1 1 M v  mv  I2  mv  MR     m   v  7,5J 2 2 2 2 R - Độ giãn lò xo hệ hai vật VTCB M (m + m B ) l0 = l  A = 0,06 m = cm k O - Khi cắt đứt dây : + Vật B rơi tự vị trí N M A + Vật A dao đơng điều hịa quanh VTCB O m g độ giãn lị xo l = A = 0,04 m = cm k B N Suy vật mA dao động điều hòa với biên độ: A = ℓ0 -  ℓ = cm, mA 0,4 = 0,4 s với chu kì T = 2π = 2 k 10 - Chọn gốc tọa độ O chiều dương hướng xuống, tọa độ vật A sau quãng đường 10 cm tức sau t = 1,25 chu kỳ dao động là: x1 = 0; (Vật A gốc toa độ O) t = 1,25T = 0,5 (s) - Vật B rơi tự từ N cách O: ON = MN + MO = 12 cm - Tọa độ B A chuyển động 10cm : gt x2 = ON + = 0,12 + 5.0,25 = 1,37 m = 137 (cm) Khoảng cách hai vật: x2 – x1 = 137 cm Ta có biểu thức : 1+ cos2  ωt + φ   1 Wt = mω2 A cos  ωt + φ   mω2 A   2   1  mω2 A cos  2ωt + 2φ  + mω2 A 4 So sánh với phương trình tổng quát ta có: 2ω = 4π → ω = 2π rad/s, 2φ = π/2→ φ = π/4 Theo biểu thức đề cho, ta có được: mω2 A = 0,1 J → A = 10 cm Phương trình dao động vật là: x = 10cos(2πt + π/4) (cm) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 ThuVienDeThi.com Câu (1 đ) a Theo tính tuần hồn theo khơng gian thời gian: 2      8cm ;   20 rad/s   20 Tốc độ truyền sóng v  f   8  80 cm / s 2 2 11 b Thay x = cm; t  ( s ) ta 9 11    cm Li độ dao động: u  2sin cos  20    2  x   Vận tốc dao động vu  u(t) '  2sin 20 sin  20 t    10 2(cm / s ) 2  α 0,5 B B’ ’’ A (1 đ) 0,5 M 2- Vì M thuộc đường trịn đường kính AB nên AM vng góc với BM M  BM = AB2 - MA = 10 cm - Hiêụ đường sóng từ hai nguồn tới M : Δd M = AM - BM = 14 cm  Δd M = 7λ 0,5 - Giả sử B di chuyển đoạn nhỏ đến vị trí B’ cho M dao động với biên độ cực đại Δd M = AM - B' M  6λ  B' M = AM - 6λ = 12 cm - Áp dụng định lí hàm số cos cho tam giác AMB Và AMB’  AB' = 14,5 cm