Đề thi chọn học sinh giỏi Vật lí lớp 12 Năm học 20162017 Trường THPT Lý Thái Tổ12732

SỞ GD & ĐT BẮC NINH TRƯỜNG THPT LÝ THÁI TỔ ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 Năm học: 2016 - 2017 MÔN: Vật lý – Khối 12 Ngày thi: 15/09/2016 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu (2,5 điểm) m Một lắc lị xo gồm vật nặng có khối lượng M  300 g , lị xo nhẹ có độ cứng k  200 N / m Khi M vị trí cân thả nhẹ vật m  200 g rơi từ độ cao h  3, 75cm so với M hình Coi va chạm m M hoàn toàn mềm Sau va chạm, hệ M m bắt đầu dao động điều hòa Lấy g  10m / s Bỏ qua ma sát lực cản môi trường a Viết phương trình dao động hệ (M+m) Chọn gốc thời gian lúc va chạm, trục tọa độ Ox thẳng đứng hướng lên, gốc O vị trí cân hệ sau va chạm h M k Hình b Tính biên độ dao động cực đại hệ vật để trình dao động vật m không rời khỏi M Câu (2 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ hình Cuộn dây cảm có độ tự cảm L thay đổi Tụ điện C có dung kháng lớn gấp lần điện trở R Vơn kế có điện trở lớn Đặt vào hai đầu A, B đoạn mạch hiệu điện thế: u  200 sin 100t (V ) Hình a Biết R  40 Tính L để số vôn kế cực đại Viết biểu thức u AM b Khi độ tự cảm cuộn dây có giá trị L  L1 vơn kế U1 dịng điện mạch sớm pha U góc 1 so với u Cịn độ tự cảm cuộn dây có giá trị L  L2  2L1 vơn kế U  dòng điện mạch trễ pha góc  so với u Hãy tính giá trị 1 ,  Câu (1,5 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 a Tính lực căng dây treo vị trí động b.Tính gia tốc vật nặng dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α = 300 ThuVienDeThi.com Câu (2 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 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 Câu (2 điểm) a Cho mạch điện AB gồm cuộn dây cảm L, điện trở R tụ điện C mắc hình Đặt vào hai đầu AB điện áp xoay chiều có biểu thức uAB = U cost (V) Biết điện áp A hai đầu đoạn mạch AN MB vuông pha với UAN = 50 V, UMB = 100 V Mạch tiêu thụ công suất P = 50W Tính R, ZL, ZC C R L M N B b 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 20% Coi điện áp ln pha với dịng điện -HẾT ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN THI CHỌN HSG 2016 - 2017 MÔN: Vật lý – Khối 12 SỞ GD & ĐT BẮC NINH THPT LÝ THÁI TỔ ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Câu (2,5điểm) NỘI DUNG a Vận tốc m trước va chạm: v  gh  50 3cm / s  86, 6cm / s Do va chạm hoàn tồn khơng đàn hồi nên sau va chạm hai vật có vận tốc V mv mv  ( M  m)V  V   20 3cm / s  34, 6cm / s M m K  20rad / s Khi có thêm m lị xo bị nén thêm Tần số dao động hệ:   M m mg đoạn: x0   1cm Vậy VTCB hệ nằm VTCB ban đầu đoạn K 1cm Tính A: A  x  V2 2 Điểm 0,5 0,25 0,25  (cm) 1  2cos     rad Tại t=0 ta có:  2.20sin   0,25   Vậy: x  2cos  20t   cm 3  0,25 b, Phản uur lựcurcủa M r lên m N thỏa mãn: N  mg  ma  N  mg  ma  m x  N  mg  m x  N  mg  m A g 10 g Để m khơng rời khỏi M N   A  Vậy Amax    2,5cm 20   0,25 0,25 0,5 a Số vơn kế u AM  I R  Z C2 (2điểm) Để u AM cực đại I phải cực đại nên đoạn mạch xãy tượng cộng hưởng 3R Z L  ZC  L   0,38( H ) 100 Khi có cộng hưởng i pha với u, u AM trễ pha u góc 1,25rad U U AM  I R  Z C2  R  Z C2  U 10  1000 (V ) R u AM  1000 sin(100t  1,25)(V ) b Z C   3R C + Khi L  L1 , ta có: tan 1  L1 3 ; R U1  I1 R  Z C2  I1R 10 I1  U R  ( L1  3R) 2 ThuVienDeThi.com 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 (1) (2) 0,25 + Khi L  L2  2L1 , ta có: Z L  Z L1 ; U  I R  Z C2  I R 10 tan 1  L1  ; I2  R U R  (2 L1  3R) 2 (3) 0,25 (4) U1 I , từ (1) (3), ta có: I  (5) 2 5R Từ (2), (4) (5), ta có: L1  (6) Thay (8) vào (2) (4), ta có: 1  0,46rad ,   1,11rad Theo U  0,25 a Khi Wđ = Wt → W = Wt → mgl ( – cosα0 ) = 4mgl ( – cosα ) → cosα = 7/8 Lực căng dây đó: T = mg ( 3cosα – 2cosα0 ) = 16,25 N a Tính vận tốc vật dây treo lệch góc  : mv2 = mgℓ(cos α - cos α )  v  g l  cos  cos  (1,5 điểm) - Tính gia tốc tiếp tuyến at = gsin α 0,25 0,25 0,25 0,25 v2 - Tính gia tốc pháp tuyến aht = = 2g(cos α - cos α ) l 0,25 Gia tốc vật a = 0,25 a 2t + a 2ht Thay số a  8,865m / s v  2cm f - Số cực tiểu AB số giá trị nguyên k thỏa mãn  AB  d   k  0,5    AB a) Tính bước sóng   0,25 0,25 (1,5 điểm) Suy 9  k  0,5   k  9, 8, ,8 tức có 18 cực tiểu AB AB b) Tính   n số nguyên lẻ 0,5  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 UA 0,5 UR I P  0,5 A UR (2,5 điểm) - Vậy R  U R  200 ; ZL=100  ;ZC=400  I UC UM Ptp1 - Php1 Pi1 - Hiệu suất truyền tải ban đầu: H1 = , Trong Pi1 công suất nơi tiêu = Ptp1 Ptp1 thụ, Ptp1 công suất truyền đi, Php1 công 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) - Tính I  ThuVienDeThi.com 0,5 0,25 0,25 0,5 0,25 Ptp R Mặt khác ta có: Php = Php1 Php2 = U2 Ptp1 Ptp2 Do U R không đổi nên  Php2 = Từ (1) (2) ta có: Ptp2 – 1,08Ptp1 = - Giải pt ta được: Ptp2 Ptp2 Ptp1 Php1 = 0,1Ptp2 Ptp1  8,77 Hoặc 0,1Ptp2 Ptp1 0,25 (2)  Ptp2  Ptp2 - 10 + 1,08 =   P  P tp1 tp1   Ptp2  1,23 Ptp1 Ptp1 - Từ tìm được: H2  12,3% (loại H  80%); Hoặc H2  87,8% (thoả mãn) ThuVienDeThi.com 0,25 0,25 ... -HẾT ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN THI CHỌN HSG 2016 - 2017 MÔN: Vật lý – Khối 12 SỞ GD & ĐT BẮC NINH THPT LÝ THÁI TỔ ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Câu (2,5điểm) NỘI DUNG...   P  P tp1 tp1   Ptp2  1,23 Ptp1 Ptp1 - Từ tìm được: H2  12, 3% (loại H  80%); Hoặc H2  87,8% (thoả mãn) ThuVienDeThi.com 0,25 0,25 ... L  L1 , ta có: tan 1  L1 3 ; R U1  I1 R  Z C2  I1R 10 I1  U R  ( L1  3R) 2 ThuVienDeThi.com 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 (1) (2) 0,25 + Khi L  L2  2L1 , ta có: Z L  Z L1 ; U  I R 