Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí lớp 12 Năm học 20112012 Sở GD ĐT Thanh Hóa12479

Sở GD&ĐT Thanh Hóa Trường THPT KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 NĂM HỌC 2011-2012 Môn: Vật Lý Thời gian: 150 Phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1(2đ): Một rịng rọc hình trụ khối lượng M=3kg, bán kính R=0,4m dùng để kéo nước giếng (hình vẽ) Một xơ khối lượng m=2kg, buộc vào sợi dây quấn quanh ròng rọc Nếu xơ thả từ miệng giếng sau 3s chạm vào nước Bỏ qua ma sát trục quay momen quán tính tay quay Lấy g = 9,8 m/s2 Tính: a Lực căng T gia tốc xơ, biết dây khơng trượt rịng rọc b Độ sâu tính từ miệng giếng đến mặt nước Câu 2(4đ): Một lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nhỏ khối lượng m = 250g lị xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m Kéo vật m xuống theo phương thẳng đứng đến vị trí lị xo giãn 7,5 cm thả nhẹ Chọn gốc tọa độ vị trí cân Hình câu vật, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng lên trên, gốc thời gian lúc thả vật Cho g = 10m/s2 Coi vật dao động điều hịa a Viết phương trình dao động b Tính thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm vật qua vị trí lị xo khơng biến dạng lần thứ c Thực tế trình dao động vật ln chịu tác dụng lực cản có độ lớn trọng lực 50 tác dụng lên vật, coi biên độ dao động vật giảm chu kì tính số lần vật qua vị trí cân kể từ thả Câu 3(4đ): Một lắc đơn gồm cầu kim loại khối lượng m = 0,1kg treo vào điểm A cố định đoạn dây mảnh có độ dài l = 5m Đưa cầu khỏi vị trí cân dây treo nghiêng với góc thẳng đứng góc  = 90 bng cho dao động điều hòa Lấy g =2 = 10 m/s2 a Viết phương trình dao động lắc theo li độ góc li độ dài ? Chọn gốc thời gian lúc bng vật b.Tính động sau buông khoảng thời gian t =  (s)? Xác định toàn phần lắc? c Xác định lực căng dây treo lắc vật qua vị trí cân bằng? Câu 4(4đ): Mức cường độ âm nguồn S gây điểm M L; Cho nguồn S tiến lại gần M khoảng D mức cường độ âm tăng thêm 7dB a Tính khoảng cách R từ S tới M biết D = 62m b Biết mức cường độ âm M 73dB, Hãy tính cơng suất nguồn Câu 5(4đ): Đoạn mạch gồm cuộn dây có điện trở R, độ tự C L,R cảm L mắc nối tiếp với tụ điện C Đặt vào đầu đoạn A B mạch điện áp xoay chiều có tần số f Cho biết điện D áp hiệu dụng đầu đoạn mạch UAB=37,5V; đầu cuộn dây là: 50V đầu tụ điện 17,5 V Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch 0,1A a Xác định R, ZL ZC b Cho tần số f thay đổi đến giá trị f’=330Hz cường độ dịng điện hiệu dụng đạt cực đại xác định L C? Câu (2đ): Tụ điện máy phát sóng điện từ có giá trị điện dung C1 ứng với tần số phát f1 Nếu mắc nối tiếp với C1 tụ khác có điện dung C2 = 100C1 tần số phát biến đổi lần ? Hết Giám thị coi thi không giải thích thêm Họ tên thí sinh: …………………………………………….Số báo danh: …… ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2011 – 2012 MÔN: VẬT LÝ - Thời gian làm bài: 150 phút Thang điểm Đáp án Câu a Đối với xô: mg – T = ma Câu (2điểm) ฀ Q (1) Đối với ròng rọc: a 1 T R  I  M R t  T  M at (2) R 2 Dây khơng trượt nên rịng rọc có: at  a (3) Từ (1), (2) (3) ta tính được: a = 0,56 m/s2, T = 8,4 N 0,25 ฀ T' ฀ Mg ฀ T 0,5 0,25 0,5 ฀ mg b h  at  (5,6).(3)  25,2m 2 0,5 a Vật chịu tác dụng lực: trọng lực lực đàn hồi lò xo: mg mg  kl0  l0   0,025m - Tại VTCB có: k  2,5cm Câu 4điểm x - Phương trình dao động vât có dạng: x  A cos(t   ) Với   0,5 0,25 k 100   20(rad / s ) m 0,25 0,25 •  x  (7,5  2,5)  5cm  A  5(cm)  -Tại lúc t =  v     (rad ) Vậy pt: x  cos(20t   )(cm) 0,5 0,5 b Vật bắt đầu chuyển động đến lúc x = 2,5 cm lị xo ko giãn lầ thư ta có bán kính véc tơ chuyển động tròn quét góc   2   .t  t   ( s )  30 1,0 2,5  c.Gọi A1, A2, … , An biên độ dao động vật lần Mỗi lần vật qua vị trí cân lượng giảm: 1 w  k ( A12  A22 )  AFc  mg ( A1  A2 )  A1  A2  10 3 m  0,1cm 50 ThuVienDeThi.com 0,5 Vậy số lần vật qua vị trí cân là: N  Câu điểm A  50 lần A1  A2 a Phương trình dao động lắc có dạng: s = S0cos( t   ),    cos(t   ) Trong   g  rad/s l  20 9 cos( 2t ) rad 180 cos( 2t ) rad Hoặc: S0 = l  =  b.Sau thời gian t =  0,25 cos( 2t ) m s    cos(  ) =  20 40 Thế vật lúc là: wt = mgl = 0,046875J Cơ lắc là: W = mgl 02 = 0,0625J Động vật lúc đó: wd = W – wt = 0,015625J rad c Từ phương trình bảo tồn lượng ta có: mv  mgl (1  cos  ) mv Mặt khác ta lại có:  T  mg l Suy ra: T  mg (3  cos  ) =5,123N Câu 4 điểm a Gọi I cường độ âm M, I’ cường độ âm điểm gần Ta có: P P I' I ; I’=  L  10 lg Do 2 I 4R 4 ( R  D) R2 R với  20 lg ( R  D) RD R 2,24 L  dB, D  62m  lg   lg 2,24  R  D  112 R  D 20 1,24 L  10 lg b Ta có: L=10lg lg 0,5 0,25 m => s =  0,25 0,25 Khi t =    => cos  =>   =>   =>   0,5 I Với I0=10-12; L=73 nên I0 I  7,3   0,3  lg10  lg  lg 2.10  I  2.10 7.I  2.10 5 w / m I0 ThuVienDeThi.com 0,5 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 Và P= 4R I  3,15w UL  Câu điểm a 1,0  U C2  U U AD  40(V ) 2.U C 0,5 U R  50  40  30(V ) 0,5 30 40 17,5 R  300(), Z L   400(); Z C   175() 0,1 0,1 0,1 b Z L  L  400(); Z C  Mặt khác ta có Z L'  L '  Z C'  Vậy: 1,0 Z 400  175(); L  LC  ZC C 175  LC '2  ' C 0,5  400     1000 (rad / s )  '2 175 ZL 0,5 (H )  5 Từ suy ra: 10 3  C .Z C 175 L + 2f = Câu điểm  f CI   f1 CII LC 0,5 0,25 0,25 (1) + Mặt khác C2 = nC1 ; CI = C1 CII = C1C2/(C1+C2) 0,5 (2) 0,5 + Thay (2) vào (1) ta có f2  1 f1 n + Suy f2  1,005f1 0,5 0,5 ThuVienDeThi.com ThuVienDeThi.com ...ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2011 – 2 012 MÔN: VẬT LÝ - Thời gian làm bài: 150 phút Thang điểm Đáp án Câu a Đối với xô: mg – T = ma Câu (2điểm)... biên độ dao động vật lần Mỗi lần vật qua vị trí cân lượng giảm: 1 w  k ( A12  A22 )  AFc  mg ( A1  A2 )  A1  A2  10 3 m  0,1cm 50 ThuVienDeThi.com 0,5 Vậy số lần vật qua vị trí cân... nC1 ; CI = C1 CII = C1C2/(C1+C2) 0,5 (2) 0,5 + Thay (2) vào (1) ta có f2  1 f1 n + Suy f2  1,005f1 0,5 0,5 ThuVienDeThi.com ThuVienDeThi.com