Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí lớp 12 (Bảng B) Năm học 20112012 Sở GD ĐT Nghệ An13238

SỞ GD&ĐT NGHỆ AN ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 NĂM HỌC 2011 - 2012 Môn thi: VẬT LÝ LỚP 12 THPT - BẢNG B Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Câu (5,0 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, có hai nguồn kết hợp hai điểm A, B (AB = 18cm) dao động theo phương trình u1  u  cos 50t (cm) Coi biên độ sóng khơng đổi Tốc độ truyền sóng 50cm/s a) Viết phương trình sóng tổng hợp điểm M mặt nước cách nguồn d1, d2 b) Xác định số điểm đứng yên đoạn AB c) Trên đoạn AB có điểm cực đại có dao động pha với nguồn d) Gọi O trung điểm AB, điểm M mặt chất lỏng nằm đường trung trực AB gần O cho phần tử chất lỏng M dao động pha với phần tử chất lỏng O Tính MO Câu (6,0 điểm) Cho đoạn mạch AB gồm R, L, C mắc nối tiếp hình vẽ Đặt vào hai đầu đoạn mạch 10 3 điện áp xoay chiều u AB  220 cos 100t (V ) , R  50 3 , L  H , C  F  5 a) Viết biểu thức cường độ dòng điện, biểu thức L N C A B điện áp uAN uMB M R b) Điều chỉnh C để công suất đoạn mạch đạt cực đại Tìm C giá trị cực đại cơng suất Hình c) Giữ nguyên L  H , thay điện trở R R1  1000,  F Giữ nguyên điện áp hiệu dụng nguồn, thay đổi tần số f đến giá 9 trị f0 cho điện áp hiệu dụng UC1 hai cực tụ điện đạt cực đại Tìm f0 giá trị cực đại UC1 điều chỉnh tụ điện C C1  Câu (5,0 điểm): Một sợi dây cao su nhẹ đàn hồi có độ cứng k = 25N/m đầu giữ cố định, đầu treo vật m = 625g Cho g = 10m/s2,   10 1) Kéo vật rời khỏi vị trí cân theo phương thẳng đứng hướng xuống đoạn 5cm thả nhẹ cho vật dao động điều hòa Chọn gốc thời gian lúc thả vật, gốc tọa độ vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống a) Viết phương trình dao động vật b) Tính tốc độ trung bình vật kể từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vật qua vị trí có x = -2,5cm lần thứ 2) Vật vị trí cân bằng, truyền cho vật vận tốc 2m/s hướng thẳng đứng xuống Xác định độ cao cực đại vật so với vị trí cân Câu (3,0 điểm) Cho quang hệ gồm hai thấu kính hội tụ, đồng trục f1 = 10cm; f3 = 25cm; khoảng cách hai thấu kính O1O3 = 40cm a) Đặt vật sáng AB = 2cm vuông góc với trục trước thấu kính O1 đoạn d1 = 15cm Xác định vị trí tính chất ảnh qua quang hệ b) Đặt thêm thấu kính O2 đồng trục với hai thấu kính trung điểm O1O3, độ phóng đại ảnh qua hệ thấu kính khơng phụ thuộc vị trí đặt vật Xác định f2 vẽ đường tia sáng Câu (1,0 điểm) Cho mạch điện hình Với E = 1,5V; r = 0; R = 50  Biết đường đặc trưng vôn-ampe điơt D (tức phụ thuộc dịng điện qua điôt vào hiệu điện hai đầu nó) mơ tả cơng thức I = 10-2U2, I tính ampe cịn U tính vơn Xác định cường độ dịng điện mạch D E,r Hình - - - Hết - - - Họ tên thí sinh: Số báo danh: ThuVienDeThi.com R SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 NĂM HỌC 2011 - 2012 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC Mơn thi: VẬT LÍ LỚP 12 THPT – BẢNG B (Hướng dẫn chấm gồm 03 trang) NỘI DUNG Câu Bước   vT  2cm - Phương trình sóng từ nguồn truyền tới điểm M : - 1.a (1,5đ) u1M  cos(50t  2d1 2d 0,5 )    0,5) - Phương trình sóng tổng hợp M : u M  cos  (d  d1 ) cos 50t  (d1  d ) (cm      -  u M  cos(50t  ); Điể m sóng 0,5 : Độ 2 lệch pha : 0,5 (d  d )    1.b (1,5đ) - Điểm đứng yên :   2 (d  d )  (2k  1)  d  d  (2k  1)  0,5 2  - Số điểm đứng yên AB : (2k  1)  => k nhận giá trị điểm từ :    AB  9,5  k  8,5 với k nguyên - 9, -8 7, 0,5 có - Phương trình sóng : u M  cos  (d  d1 ) cos50t   (cm)  0,5   u M  4 cos  (d  d1 ) cos 50t (cm)   Hay : 1.c (1,0đ) - Các điểm dao động cực đại pha với nguồn :   cos  (d  d1 )  1  d  d1  4k  Khi : (4k  2)  AB 2  0,5 => -5 < k điểm O dao động ngược pha với nguồn điểm 0,25 M dao động ngược pha với 1.d 0,25 nguồn (1,0đ) - Điểm M dao động ngược pha với nguồn : AM = (2k  0,25 1)  - Để điểm M nằm đường trung trực AB : (2k + 1) >9 => 0,25 k - Điểm M gần kmin : kmin = Khi : AM = 11cm - Khoảng cách MO : MO  AM  AO  10 (cm) ThuVienDeThi.com 0,5 Tổng trở : Z  R  ( Z L  Z C )  100 () 0,5 Z L  L  200; Z C   50 2.a Cường (3,5đ) U I0  Z C điện 0,5 dòng  1,8 A Độ lệch pha : tan   Biểu - độ i  1,8 cos(100t   Z L  ZC     R thức i  u     cường độ  0,5 0,5 điện dòng ) A - Biểu thức uAN : 0,25 Z AN  R  Z L2  218 U0AN = I0ZAN  392,4V Z 200   AN  1,16rad   uAN   i   uAN  0,11rad tan  AN  L  R 50 0,25 u AN  392,4 cos(100t  0,11)(V ) - Biểu thức uMB : Z AN  Z L  Z C  150  MB   Vì U0MB = I0ZMB = 1,8.150 = 270(V) > ZC ZL    )(V )  270 cos(100t  suất đoạn mạch 2.b Z C  Z L  200 (1,5đ) Điện dung - 0,25 u MB  270 cos(100t  Công  đạt 0,25 )(V ) cực đại 0,5 : , C,  10 4  F .Z C , 2 - Công suất cực đại : Pmax  I 2 max 0,5 tụ 0,5  220  R    50  558,7(W )  50  - Điện áp hiệu dụng hai tụ: U C1  I Z C1  U Z C1 R  (Z L  Z C ) 2  U  R12  Z L    1 Z C1  Z C1  0,25 …………………………………… - Ta thấy UC1 đạt cực đại mẫu số cực tiểu Biến đổi biểu thức mẫu số ta được: 2.c 0,25 MS (1,0đ) L2C12  (C12 R12  LC1 )  ……………… …………….………… - Mẫu số cực tiểu khi: 0  2C1 L  C12 R12  1000 (rad / s ) 2C12 L2 ThuVienDeThi.com  f0  0  500 Hz … 0,25 2 - Giá trị cực đại UC1 là: U C1Max  3.1 U 0C1    R12   0 L   C   trình dao động x  A cos(t   ) …………………………… - Phương k 0,25  480,2(V ) ……………… vật có dạng: 0,5 25 3.1.a - Tần số góc:   m  0,625  2 (rad / s) ……………………………………………… 0,5 (2,0đ)  x0  A cos    A  5cm;   ……………………………… v0  A sin   0,5 - Phương trình dao động là: x  cos 2t (cm) …………………………………………… - Tại thời điểm t = 0:  0,5 - Từ mối quan hệ dao động điều hòa chuyển động tròn ta xác định thời 1,0 gian kể từ lúc vật bắt đầu chuyển động đến lúc vật qua vị 3.1.b trí (2,0đ) x = -2,5cm là: -5 -2,5 O 4 1,0   t  t  ( s ) ………………………… 3 S 12,5   18,75(cm / s ) t 2/3 mg - Tại vị trí cân độ giãn dây l   0,25m  25cm Vì vật dao động điều k 0,5 - Tốc độ trung bình: 3.2 (1,0đ) tđtb  hịa A < 25cm………………………………………………………………………………… - Nếu VTCB truyền vận tốc v = 2m/s biên độ đạt A  vmax   31,8cm , nên lên qua vị trí 25cm dây bị chùng vật khơng dao động điều hịa……………………… - Áp dụng định luật BTNL, chọn gốc hấp dẫn VTCB : Tại VTCB: W1 = kx02 mv02  2 0,25 Tại vị trí cao nhất: W2 = mghmax………………………………… W1 = W2 => hmax = 32,5cm 0,25 - Sơ đồ tạo ảnh qua hệ: TK O1 AB A1B1 TK O3 A0,5 ………………………………… - Áp dụng cơng thức thấu kính, ta có: 4.a (2,0đ) 0,5 d f d f 50 d1/  1  30cm d  l  d1/  10cm d 2/  2   cm ……………… d2  f2 d1  f1 0,5 100 cm ………………………… 15 50 - Vậy ảnh A2B2 qua hệ thấu kính ảnh ảo, ngược chiều với vật 0,5 lần 15 - Độ phóng đại: k  50 d1/ d 2/  15 d1d  A2 B2  k AB  vật…… B I O1 F3 O2 O3 F’1 J ThuVienDeThi.com 0,25 4.b (1,0đ) ……………………………………………… 0,25 - Khi vật dịch chuyển dọc theo trục tia BI song song trục khơng đổi 0,25 - Để độ phóng đại ảnh khơng phụ thuộc vị trí đặt vật tia ló KR phải song song với trục chính………………………………………………………………………………… 0,25 …… ’ - Suy tia JK kéo dài phải qua F3, từ hình vẽ, ta có F3 ảnh F1 qua TK O Ta có: d2 = 10cm; d2’ = -5cm d d 2/  f2   10(cm) …………………………… d  d 2/ - Vậy cần phải đặt TKPK có tiêu cự f2 = -10cm O2 - Ta có : U + UR = E, UR = IR 0,25 0,01U2.R……………………………………… 0,25 0,5U + U – 1,50,25 (1,0đ - Thay số vào ta phương trình : 0……………………………… ) - Giải phương trình lấy nghiệm U = 1V, suy UR0,25 0,5V………………………… Dòng điện mạch là: I UR  0,01A ……………………………………………… R Lưu ý : HS giải cách giải khác cho điểm tối đa ThuVienDeThi.com ...SỞ GD& ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 NĂM HỌC 2011 - 2 012 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC Mơn thi: VẬT LÍ LỚP 12 THPT – BẢNG B (Hướng dẫn chấm... cực tiểu khi: 0  2C1 L  C12 R12  1000 (rad / s ) 2C12 L2 ThuVienDeThi.com  f0  0  500 Hz … 0,25 2 - Giá trị cực đại UC1 là: U C1Max  3.1 U 0C1    R12   0 L   C   trình... C ) 2  U  R12  Z L    1 Z C1  Z C1  0,25 …………………………………… - Ta thấy UC1 đạt cực đại mẫu số cực tiểu Biến đổi biểu thức mẫu số ta được: 2.c 0,25 MS (1,0đ) L2C12  (C12 R12  LC1 ) 