Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí 12 (Vòng 2) Năm học 20122013 Sở GD ĐT Quảng Bình10317

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Số báo danh: KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn: VẬT LÍ –Vịng Khóa ngày: 11/10/2012 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) O Câu (2,0 điểm): Ba cầu nhỏ, khối lượng m1 gắn nhẹ, cách khoảng l Thanh quay quanh điểm O không ma sát Khi cầu đứng yên vị trí cân theo phương thẳng đứng có viên đạn khối lượng m2, bay ngang trúng cầu hình vẽ với vận tốc v0 Ngay sau va r r chạm viên đạn quay ngược lại với vận tốc v ( v ngược hướng với v0 ) Cho gia tốc trọng trường g Hỏi sau va chạm viên đạn làm nhỏ quay góc quanh điểm O? Câu (2,0 điểm): Đầu hai kim loại thẳng, song song cách L đặt thẳng đứng nối với hai cực tụ có điện dung C hình vẽ Hiệu điện đánh thủng tụ điện UT Hệ thống đặt r từ trường có véc tơ cảm ứng từ B vng góc với mặt phẳng hai Một kim loại khác MN củng có chiều dài L trượt từ đỉnh hai xuống với vận tốc ban đầu v0 Cho q trình trượt MN ln tiếp xúc vng góc với hai kim loại Giả thiết kim loại đủ dài bỏ qua điện trở mạch điện, ma sát không đáng kể a) Hãy chứng minh chuyển động MN chuyển động thẳng nhanh dần tìm gia tốc b) Hãy tìm thời gian trượt MN tụ điện bị đánh thủng l r l m2 v0 l Hình cho câu C N M r v0 r + B Hình cho câu Câu (2,0 điểm): Trên mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A B dao động theo phương thẳng đứng với phương trình: u A  uB  U cos40 t (cm) Biết AB = d =12 cm, tốc độ truyền sóng mặt chất lỏng 20 cm/s a) Xét điểm M nằm đường thẳng vng góc với AB A cách A khoảng l Tính giá trị lớn l mà M có cực đại giao thoa b) Xét đoạn thẳng CD = 6cm mặt chất lỏng có chung đường trung trực với AB Trên đoạn CD có điểm dao động với biên độ cực đại Hỏi khoảng cách từ AB đến CD đạt giá trị lớn bao nhiêu? Câu (2,0 điểm): Một gỗ đặt nằm ngang hai trục máy hình trụ có bán kính, quay ngược chiều với tốc độ góc Khoảng cách hai trục hình trụ 2l Hệ số ma sát hai hình trụ gỗ k Tấm gỗ cân nằm ngang, đẩy nhẹ khỏi vị trí cân theo phương ngang đoạn nhỏ để tự Hãy chứng minh gỗ dao động điều hịa 2l Hình cho câu Câu (2,0 điểm): Nêu phương án thực nghiệm xác định điện trở nguồn điện chiều Dụng cụ gồm: nguồn điện chiều chưa biết suất điện động điện trở trong, ampe kế có điện trở khơng đáng kể, điện trở R0 biết giá trị, biến trở chạy Rb có điện trở tồn phần lớn R0, hai cơng tắc điện K1 K2, số dây dẫn đủ dùng Các cơng tắc điện dây dẫn có điện trở không đáng kể Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn …………………… Hết……………………… ThuVienDeThi.com SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG BÌNH Câu KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TĨNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012 – 2013 Mơn: VẬT LÍ – Vịng HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Nội dung - Mơ men qn tính hệ cầu nhẹ trục quay O: I  m1l  m1 (2l )  m1 (3l )  14m1l ……………………………………………… Gọi  tốc độ góc hệ cầu nhẹ sau va chạm Xét hệ gồm viên đạn hệ (3 cầu + thanh) Mô men động lượng hệ lúc bắt đầu va chạm đến lúc vừa va chạm xong bảo toàn: Điểm 0,5 L0( m2 )  L0(3m1 )  L( m2 )  L(3m1 ) Câu (2,0 đ)  I2 v0 v  I  I 2l 2l  m2 v0 2l  I   m2 v 2l    m2 (v0  v) m1l (1) …… 0,5 Gọi  góc cực đại tạo phương thẳng đứng sau va chạm Cơ hệ cầu bảo tồn nên ta có: (2) ……… I   m1 gl (1  cos )  m1 g 2l (1  cos )  m1 g 3l (1  cos ) m22 (v0  v) Giải hệ (1) (2) ta có: cos   …………………………………… 42m12 gl a) (1,25 điểm) Vì R=0 nên suất điện động cảm ứng MN hiệu điện hai tụ (1) …… E  U C  BLv  U C Phương trình Định luật II Newton cho chuyển động MN (2) …… P  Ft  ma  mg  BLI  ma Với Ft lực từ tác dung lên thanh, a gia tốc thanh, I cường độ dòng điện qua mạch khoảng thời gian t U C q C (3) …… t t Từ (1) suy U C  BLv thay vào (3) ta được: v (4) …… I  CBL  CBLa t mg Thay (4) vào (2) ta được: a   số ………………………………… m  CB L2 Ta có I  Câu (2,0 đ) 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Điều chứng tỏ MN chuyển động nhanh dần b) (0,75 điểm) mg t m  CB L2 U Khi UC = UT tụ bị đánh thủng, vận tốc v  T BL Thanh MN trượt nhanh dần với vận tốc v  v0  at  v0  0,25 (5)… (6)… 0,25 Từ (5) (6) suy thời gian trượt tụ bị đánh thủng là: t  UT   v0   m  CB L2  …………………………………………………  mg  BL  ThuVienDeThi.com 0,25 Câu (2,0 đ) a) (1,0 điểm) Ta có   v.T  1cm A 0,25 3cm Ck=2 k=2 lx M A k=1 d 0,25 k=1 k=0 d k=0 B D k=-2 B ……………………………………………………… Điều kiện để M có cực đại giao thoa là: MB – MA = k   l  d  l  k  với k =1, 2, … ………………… 0,25 0,25 Khi l lớn đường thẳng AM cắt vân cực đại giao thoa có bậc nhỏ (k bé), ứng với giá trị lớn l để M có cực đại M giao đường AM vân cực đại bậc (k=1) ………………………… Thay giá trị cho ta nhận được: b)(1,0 điểm) l  d  l   l  71,5(cm) ………… 0,5 0,25 0,25 Để CD có điểm dao động với biên độ cực đại mà khoảng cách từ AB đến CD lớn C, D phải nằm hai vân cực đại bậc (k =  2) (do trung điểm CD cực đại), xem hình vẽ …………………………… Gọi khoảng cách từ AB đến CD x Xét điểm C nằm vân cực đại bậc ứng với k=2.Từ hình vẽ ta có: CA  d1  x  CB  d  x  81 ……………………………… Suy d  d1  x  81  x   2   x  16, 73(cm) ……………… r N1 r N2 G r ThuVienDeThi.com F r F2 0,5 r r Câu (2,0 đ) r Các lực tác dụng lên gỗ gồm có: Trọng lực mg ; Các phản lực: N1 ; N r r lực ma sát F1 , F2 ( F1  kN1 , F2  kN ) r r r r Ta ln có: mg  N1  N   N1  N  mg - (1) r r r r Ở VTCB  F  F01  F02  Suy N01 = N02 nên khối tâm G cách hai trục quay ……………………………………………………………………… - Chọn trục ox hình vẽ, góc O VTCB, xét gỗ vị trí có tọa độ x ,lêch r r r khỏi VTCB đoạn nhỏ(xem hình vẽ) F  F1  F2 0,25 0,25  Tấm gỗ không quay quanh G nên M Nr  M Nr hay N1 (l  x)  N (l  x) (2) …… r1 r Suy N1 > N2, F1 >F2 nên  F có chiều F1 0,25 N1 N mg   (3)……… l  x l  x 2l 0,25 r r Áp dụng định luật Newton ta có:  F  ma  F2  F1  ma  k ( N  N1 )  ma Từ (1) (2) ta viết Thay N1, N2 từ (3) thay a=x’’ mg kg ta có  k x  mx ''  x ''  x  …………… l l Điều chứng tỏ gỗ dao động điều hịa * Phương án thực hành: Bố trí mạch điện hình vẽ (hoặc mơ tả cách mắc) + A Câu (2,0 đ) K1 0,25 0,25 E_ U R0 0,25 K2 Rb - Bước 1: Chỉ đóng K1: số ampe kế I1 Ta có: E = I1(r + R0) (1) …… - Bước 2: Chỉ đóng K2 dịch chuyển chạy để ampe kế I1 Khi phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị R0 …………………………… - Bước 3: Giữ nguyên vị trí chạy biến trở bước đóng K1 K2, số ampe kế làI2 Ta có: E = I2(r + R0/2) (2) …… (2 I1  I ) R0 Giải hệ phương trình (1) (2) ta tìm được: r  2( I  I1 ) * Ghi chú: Phần thí sinh làm theo cách khác cho điểm tối đa phần Khơng viết công thức mà viết trực tiếp số đại lượng, cho điểm tối đa Ghi công thức mà: 3.1 Thay số tính tốn sai cho nửa số điểm câu 3.3 Thay số từ kết sai ý trước dẫn đến sai cho nửa số điểm ý Nếu sai thiếu đơn vị lần trở lên trừ 0,5 điểm ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 0,5 0,25 Điểm tồn làm trịn đến 0,25 điểm ThuVienDeThi.com ...SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG BÌNH Câu KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TĨNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2 012 – 2013 Mơn: VẬT LÍ – Vịng HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Nội dung - Mơ men quán tính hệ... gia vào mạch điện có giá trị R0 …………………………… - Bước 3: Giữ nguyên vị trí chạy biến trở bước đóng K1 K2, số ampe kế làI2 Ta có: E = I2(r + R0 /2) (2) …… (2 I1  I ) R0 Giải hệ phương trình (1) (2). .. hệ cầu bảo toàn nên ta có: (2) ……… I   m1 gl (1  cos )  m1 g 2l (1  cos )  m1 g 3l (1  cos ) m22 (v0  v) Giải hệ (1) (2) ta có: cos   …………………………………… 42m12 gl a) (1,25 điểm) Vì R=0