Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí 12 (Vòng 1) Năm học 20122013 Sở GD ĐT Quảng Bình12955

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Số báo danh: KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TĨNH 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) Câu 1(2,0 điểm): Trên mặt bàn nằm ngang có khối bán trụ cố định có bán kính R Trong mặt phẳng thẳng đứng vng góc với trục O bán trụ (mặt phẳng hình vẽ) có đồng chất AB chiều dài R tựa đầu A lên bán trụ, đầu B mặt bàn Trọng lượng P Bỏ qua ma sát bán trụ Hệ số ma sát mặt bàn k= Góc  (góc hợp AB mặt bàn) phải thõa mãn điều kiện để trạng thái cân bằng? Câu (2,0 điểm): Một mol khí lí tưởng thực chu trình 1-2-3-1 hình vẽ Biết T1 = 300K; T3 = 675K; V3 = 5lít; R = 8,31J/mol.K; điểm nằm Parabol có đỉnh tọa độ Tính cơng sinh chu trình Câu (2,0 điểm): Cho mạch điện hình vẽ: E = 6V, r = R3 = 0,5  , R1=  , R2 =  , C1 = C2 = 0,2  F, độ lớn điện tích electron e = 1,6.10-19C Bỏ qua điện trở dây nối a) Tìm số electron dịch chuyển qua khóa K chiều dịch chuyển chúng khóa K từ mở chuyển sang đóng? b) Thay khóa K tụ C3 = 0,4  F Tìm điện tích tụ C3 trường hợp sau: - Thay tụ C3 K mở - Thay tụ C3 K đóng A R  B O Hình cho câu V(l) V3 V1 O T1 T2 T3 Hình cho câu E, r C1 A T(K) R3 K M B C2 R1 R2 N Hình cho câu Câu (2,0 điểm): Một điểm sáng S chuyển động theo vịng trịn với vận tốc có độ lớn khơng đổi v0 xung quanh trục thấu kính hội tụ mặt phẳng vng góc với trục cách thấu kính khoảng d = 1,5f (f tiêu cự thấu kính) Hãy xác định : a) Vị trí đặt để quan sát ảnh S b) Độ lớn hướng vận tốc ảnh điểm sáng S Câu (2,0 điểm): Một pittong khối lượng m trượt khơng ma sát xilanh đặt nằm ngang Ban đầu pittong ngăn xilanh thành hai phần chứa lượng khí lý tưởng áp suất P, chiều dài ngăn d, tiết diện pittong S Pittong hoàn tồn kín để khí hai ngăn khơng trộn lẫn vào Dời pittong đoạn nhỏ thả khơng vận tốc đầu Coi q trình biến đổi khí xilanh đẳng nhiệt Chứng minh pittong dao động điều hịa Tìm chu kì dao động …………………… Hết……………………… SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO P, V P, V Hình cho câu KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TĨNH LỚP 12 THPT ThuVienDeThi.com QUẢNG BÌNH NĂM HỌC 2012 – 2013 Mơn: VẬT LÍ – Vịng HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Nội dung Câu Điểm y Thanh chịu trọng lượng P, phản lực N bán trục A vuông góc với mặt trụ (đi qua 0) Phản lực ton phn Q mặt bàn xiên góc với phương ngang có ma sát, ®ã: A R r r r r Q  F QN ; F lực ma N Q Q n  O 0,25 x F B P s¸t r r r r r r Ba lùc Q, N , P cân bằng, giao điểm N , Q phải giá P r Câu (2,0 đ) r r Ta cã: P  Q  N  ChiÕu (1) xuèng ox ta cã: Ncos = F ; ChiÕu (1) xuèng oy : Nsin + QN = P ; Tam giác OAB cân nên góc BAN = (1) (2) (3) 0,5 LÊy mo men ®èi víi B : (4) …………………… 0,25 (5) 0,25 Mặt khác : F P R cos   NR sin 2 ; QN ; Ta có phương trình cho ẩn N; QN; F vµ  Tõ (4) cã: P cos  P  sin 2 sin  P cot g ; F N Thay vµo (3) thu được: Thay vào (2) nhận được: (6) QN = P - Nsin = 3P (7) ……………………… 0,25 Thay (6) vµ (7) vµo (5) cã: P  P tg Suy ra: tg  ; hay 30 o Mặt khác, dễ thấy vị trí đầu A tiếp điểm với bán trụ thỡ tạo với mặt ngang víi mét gãc giíi h¹n  = 450 VËy tr¹ng thái cân ứng với góc thừa m·n ®iỊu kiƯn: 30    45 trạng thái 3: P3 RT3 11,22.10 N / m …………………………………………… V3 V× T1=  V12 T3= V32 nên: Suy V1 10 l ; 0,5 0,25 V1 T 300    V3 T3 675 P1  RT1  7,48 105 N/m2 V1 Câu (2,0 đ) ThuVienDeThi.com 0,5 Phương trình đoạn 1-3 hệ täa ®é (P,V) nh­ sau: Tõ P.V=RT=R  V2 Suy P=R V nên đoạn 1-3 hệ (P,V) đoạn thẳng i qua gúc ta 0,25 P P3 0,5 P1 O V3 V V1 C«ng sinh : A  ( P3  P1 )(V3  V1 )  312( J ) ………………………………… 0,5 a) + Cường độ dòng điện mạch K đóng hay K mở là: I E   1( A) ……………………………………… R1  R2  R3  r   0,5  0,5 0,25 + Khi K mở : C1 nối tiếp với C2 nên điện tích hệ tụ nối với M: qM = Dấu điện tích tụ hình vẽ ……………………………… E, r A + C1 R3 - K M + - B A + C1 M -+ C2 K B C2 R1 R2 R1 0,25 R3 E, r R2 N N + Khi K đóng: dấu điện tích tụ hình q1  C1U AM  C1U AB  C1.I ( R1  R2 )  1(  C ) q2  C2U NM  C2U NB  C2 I R2  0, 4(  C ) 0,25 qM,  q1  q2  1, 4(  C ) 1, 4.106  8, 75.1012 (hạt) + Các electron di chuyển từ B  K  M ; +Số hạt ne  19 1, 6.10 Câu (2,0 đ) b) Thay tụ C3 K mở, K đóng: Gọi điện tích tụ lúc là: q1M , q2 M , q3 M có dấu hình vẽ E, r R3 C1 A + + q2 M q   M (1) C2 0, q q  U MA  U AN   1M  I.R1   1M  C1 0, q q  U MB  U BN  M  I R2  M  C3 0, + U MN - B C2 + R2 N Ta có: + U MN   + U MN C3 M R1 0,25 (2) 0,5 (3) ThuVienDeThi.com Từ (1), (2), (3) ta được: q1M  q2 M  q3 M  0,8U MN  0, (4) - Khi K mở, thay tụ C3 :  q1M  q2 M  q3 M   U MN  0, 25(V ) Do q3 M  0,  C ………………………………………………………………… 0,25 - Khi K đóng, thay tụ C3 thì:  q1M  q2 M  q3 M  1,  U MN  2(V ) Do UMB = (V), q3 M  ……………………………………………………… + Vị trí đặt d' = Câu (2,0 đ) +k= df = 3f d f 0,25 ………………………………………………… 0,5 d ' = -2 Vòng tròn quỹ đạo ảnh có bán kính lớn gấp đơi quỹ đạo vật…………… d + Vận tốc góc vật ảnh nhau, nên vận tốc dài ảnh có độ lớn v' = 2v0 …… + Chọn tia sáng qua quang tâm để khảo sát, ta nhận thấy chiều vận tốc ảnh ngược với chiều vận tốc vật.Vậy vận tốc ảnh ln có phương tiếp tuyến với quỹ đạo có chiều ngược chiều chuyển động S F2 F1 0,5 0,5 0,5 0,25 x x r r r r Các lực tác dụng lên pittong gồm có: mg , N , F1 , F2 (F1 = P1.S, F2 = P2.S) r r r Ta ln có: mg  N  Ở vị trí cân bằng: P1= P2  F01 = F02 O - Câu (2,0 đ) - Chọn trục ox hình vẽ, gốc O VTCB.Xét pittong vị trí có tọa độ x bé + V1= (d+x) S; V2 = (d-x) S + Áp dụng định luật Bôilơ-Mariốt: P1.S.(d +x) = P2 S.(d-x) = P.S.d ……………… + Áp dụng định luật II Newton: P.S d x  ma …………………………… d  x2 2.P.S Vì x