Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí lớp 12 Năm học 20072008 Sở GD ĐT Đắk Lắk13397

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2007-2008 DAKLAK -o -ĐỀ CHÍNH THỨC MƠN THI : VẬT LÝ 12 - THPT o0o ( 180 phút, không kể thời gian giao đề ) BÀI : ( 3,0 điểm ) Thanh AB chiều dài l, khối kượng m, tiết diện đặt mặt phẳng ngang có hệ số ma sát k Tác dụng vào đầu A lực F theo phương ngang vng góc với AB, có xu hướng quay 1) Xác định vị trí điểm O với OA = x mà AB bắt đầu dịch chuyển quay quanh điểm Suy vị trí khơng phụ thuộc vào hệ số ma sát 2) Tính lực lớn để chưa dịch chuyển quay BÀI : ( 3,0 điểm ) Một bình chứa 360 gam khí Helium Do bình hở sau thời gian khí Helium phần, nhiệt độ tuyệt đối khí giảm 20% , áp suất giảm 30% Tính khối lượng khí Helium khỏi bình số ngun tử khỏi bình BÀI : ( 3,0 điểm ) Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ (h.1) Hiệu điện xoay chiều hai đầu mạch có biểu thức : uAB = U0.sin100t (V), bỏ qua điện trở dây nối Các hiệu điện hiệu dụng: UAN = 300 (V) , UMB =  Cuộn dây có hệ số tự cảm L  (H) 60 (V) Hiệu điện uAN lệch pha so với uMB góc 3 với điện trở r, điện dung tụ điện C = 3.103 16 (F) L,r R 1) Tính điện trở r 2) Viết biểu thức hiệu điện uAN M A C N B (h 1) BÀI : ( 3,0 điểm ) Cho quang hệ hình vẽ (h.2) Điểm sáng S đặt trục hệ Khoảng cách từ S đến gương 120cm Khi tịnh tiến thấu kính khoảng điểm sáng S gương cho trục thấu kính gương trùng thấy có vị trí thấu kính mà chùm sáng từ S sau qua thấu kính, gương thấu kính lần thứ hai lại trở S Biết tiêu cự gương f2 = 36cm 1) Tính tiêu cự thấu kính 2) Xác định vị trí nói thấu kính S (h.2) BÀI : ( 3,0 điểm ) 24 Đồng vị 11 Na phóng xạ   tạo hạt nhân magiê (Mg), ký hiệu ThuVienDeThi.com 24 12 Mg 24 1) Ở thời điểm ban đầu t = 0, khối lượng 11 Na m0 = 4,8g sau thời gian t=30h , khối 24 24 lượng 11 Na lại m = 1,2g chưa bị phân rã Tính chu kỳ bán rã 11 Na độ phóng xạ (theo đơn 24 vị Ci ) lượng 11 Na sau thời gian t = 30h 2) Khi khảo sát mẫu chất người ta thấy thời điểm bắt đầu khảo sát tỉ số khối lượng 1224 Mg 24 11 Na 0,125 Hỏi sau thời gian tỉ số ? Cho số Avơgađrơ NA = 6,023.1023/mol BÀI : ( 2,5 điểm ) Một hình tam giác đứng yên hệ quy chiếu K’ có cạnh nằm trục Ox’ có diện tícsh S’ Hệ K’ chuyển động thẳng hệ quy chiếu quán tính K dọc theo trục Ox với vận tốc v = 0,6c ( c vận tốc ánh sáng chân không) Trong hệ quy chiếu quán tính K, diện tích tam giác S 1) Tìm hệ thức liên hệ S S’ 2) Tính góc tam giác hệ quy chiếu quán tính K BÀI : ( 2,5 điểm ) Xác định suất điện động nguồn điện hai vơn kế khác có điện trở chưa biết không lớn Dụng cụ : Hai vôn kế, nguồn điện, dây nối Hãy trình bày phương án tiến hành thí nghiệm, vẽ sơ đồ mạch điện, lập công thức để xác định suất điện động nguồn điện Heát -Ghi chung : Các số vật lý thông thường xem biết SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2007-2008 ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN : VẬT LÝ 12-THPT DAKLAK - -  I SƠ LƯỢC ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM : ( 3,0 điểm ) Gọi f1 f2 lực ma sát tác dụng hai phía lên Ta có : xm (1) 0,25 đ f1  k.N1  k g l (l - x)m xm (2) 0,25 đ f  k.N  k g = k.mg - k g = k.mg  f1 l l Để AB không trượt mà quay quanh điểm O cách A đoạn x Từ điều kiện cân chuyển động tịnh tiến quay ta có : F – f1 + f2 = (3) 0,25 đ x l-x (4) 0,25 đ F.x  f1  f 2 Kết hợp (3), (4) thay (1) (2) vào ta : x l-x (5) 0,50 đ (f1 - f ).x  f1  f 2 xm xm xm x xm l-x (k g  kmg  k g).x  k g  (kmg - k g) hay: (6) 0,25 đ l l l l BÀI : l x Suy : không phụ thuộc vào hệ số ma sát k Do lực F lớn để AB không trượt, suy từ (3) : F  f1  f hay: Fk xm l g  kmg  k xm l x g  F  kmg(2 - 1) l F  kmg( -1) (7) 0,25 đ (8) 0,25 đ (9) 0,25 đ (10) 0,50 đ ( 3,0 điểm ) Áp dụng phương trình Clapayron Mendeleev cho bình chứa m (g) khí lúc đầu lúc sau : m p1V = RT1 (1) 0,25 đ μ m p V = RT2 (2) 0,25 đ μ Từ (1) (2) suy : p m T2 p - p m T - m T m (T + T) - m1T1   1 2 1 (3) 0,50 đ p1 m1 T1 p1 m1T1 m1T1 BÀI : Độ giảm áp suất theo độ giảm nhiệt độ: p m - m1 m T p1 Theo giả thiết:  p p1 - m1 30 100  - m1 T1 10 ; T T1 - 20 100 - ThuVienDeThi.com (4) 0,25 đ (5) 0,25 đ Suy : 10  m - m1 m1 m2   m  m1 m1 Do khối lượng khí Helium khỏi bình: m1 360 m  m - m1    45 gam (6) 0,50 đ (7) 0,50 đ Số nguyên tử He thoát : ( với He = số Avogadro NA = 6,023.1023 ) m 45 N N A  6, 023.1023  67, 76.1023 nguyen tu (8) 4 0,50 đ BÀI : ( 3,0 điểm ) 1) Tính r : (2,0 điểm) - Ta có : AN + MB = /2 Suy : tg AN   tg MB , từ : ZL r  R  r ZC  Z L Vậy : ZL(ZC – ZL) = r(R + r), hay : U L2 (U C  U L )  U r (U R  U r ) Mặt khác : U Và : AN  (U r  U R )  U 2 U MB  U r2  (U L  U C ) (3) 0,25đ (4) 0,25đ (5) 0,25đ (6) 0,25đ (7) 0,25đ (8) 0,25đ (9) 0,25đ (10) 0,25đ (11) 0,25đ (12) 0,25đ  Thay (4) vào (2) : U AN UL Ur  L r U (U C  U L ) U  U L2 U L2 2    U U U ( ) (U C  U L )  U r2 C L L 2 Ur Ur Thay (3) vào (5), ta : U 300 60 AN  U   L Ur AN )  100  20 + Biên độ : U0AN = 300 (V) + Pha ban đầu :  u AN   i   AN   u     AN     AN Z L  ZC Rr 100  160 100     3 3  100 Từ mục 1), ta có : R + r = ZL(ZC – ZL)/r = 20 Suy : R = 80 Thay vào (8), ta tính : tg = - 0,346   = -190 Z 100    AN  300 Ta lại có : tg AN  L  Rr 3100 Vậy : u AN  190  300  490  49 180    U MB  , suy : r = ZL 2) Biểu thức uAN : (1,0điểm) - Ta có : u AN  U AN sin(100 t  u Do : tg  0,25đ (2) Từ (1), ta rút : (U R  U r )  Biến đổi ta có : (1) L ( rad ) ThuVienDeThi.com 49 - Biểu thức : u AN  300 sin(100 t  )(V ) 180 (13) 0,25đ (1) 0,25đ (2) 0,25đ (3) (4) 0,25đ 0,25đ Đưa phương trình bậc hai : d12  120d1  120 f1  (5) 0,25đ Phương trình có nghiệm :   0, suy : f1  30cm (6) 0,25đ (7) 0,25đ (8) 0,25đ (9) (10) 0,25đ 0,25đ (11) 0,25đ (12) 0,25đ (13) 0,25đ (2) 0,25đ (1) 0,25đ (2) 0,25đ BÀI : ( 3,0 điểm ) 1) Tính tiêu cự : (2,0điểm) ( L) G) ( L) - Sơ đồ tạo ảnh : S  S1 ( S  S d1 d1’d2 d2’d3 d3’ - Theo điều kiện , ta có : d3’ = d1 , suy : d1’ = d3 , hay : l – d2 = l – d2’ Với l khoảng cách gương cầu thấu kính  f  Vậy : d2’ = d2 , : d   1  d  f   - Từ (14) , ta có : d2 = , suy : l – d1’ = , : l = d1’ - Mà ta có : l + d1 = 120cm - Từ (15) (16), ta có phương trình : d1 + d1’ = 120cm Hay : d1  - Cũng từ (14), ta có : Vậy : d1 f1  120 d1  f1 f2   , suy : d2 = 2f2 = l – d1’ d2  f2 l = d1’ + 2f2 = d1’ + 72 - Thay (19) vào (16) , ta có : d1’ + d1 = 120 – 72 = 48 Vậy ta đến phương trình : d1  48d1  48 f  Phương trình có nghiệm :   , hay : f1  12cm - Từ (18) (21) , ta suy : f1  12cm + Với f < 12cm , có vị trí cho ảnh trùng vật , điều không phù hợp với giả thiết Vậy : ta chọn f1 = 12cm hợp lý 2) Các vị trí thấu kính (G) điểm sáng S: (0,50điểm) - Thay f1 = 12cm vào phương trình (20) , ta có : d1 = 24/1 = 24cm - Thay f1 = 12cm vào phương trình (17) , ta phương trình : d12  120d1  1440  Phương trình cho nghiệm : d1 = 106,475cm d1 = 13,525cm BÀI : ( 3,0 điểm ) 1) Chu kỳ độ phóng xạ : (1,0 điểm) m 4,8   22 : số chu kỳ k = Ta có :  m 1, Do : t = 2T , suy : T = t/2 = 30/2 = 15h - Độ phóng xạ : H = N = ln 2.N A m T A ThuVienDeThi.com - Thay số : H = 0, 693.6, 023.1023.1, - Tính theo (Ci) : H = 15.3600.24 3,8647.1017 3, 7.1010  3,8647.1017 ( Bq ) 0,25đ  1, 0445.107 (Ci ) 2) Thời gian : (2,0điểm) m N N Ta có : 02  0,125  02  0,125 hay N 02  01 m01 N 01 A2 A N 02  N m  m NA NA - Tại thời điểm t : m2/ m1 = , : 02  8 A1 m1 N NA (3) 0,25đ (4) 0,25đ (5) 0,75đ (6) 0,50đ (7) 0,50đ (1) 0,25đ (2) 0,25đ (3) 0,25đ (4) (5) 0,25đ 0,50đ (6) 0,25đ (7) 0,25đ (8) 0,25đ (9) 0,25đ - Do : A2 = A1 = 24g , nên từ (30), ta có : N 02  N 01 (1  e N 01e t  t N o1  N 01 (1  e t ) )  8 N 01e t Biến đổi , ta : et = , suy : t = 3ln2 ; Vậy : t = 3T = 45h BÀI : ( 2,5 điểm ) 1) Hệ thức liên hệ S S’ : (1,5 điểm) - Trong hệ quy chiếu K’, ta có diện tích : S’ = 0,5h.l0 Với h đường cao tam giác , l0 độ dài cạnh tam giác - Trong hệ quy chiếu qn tính K , ta có diện tích : S = 0,5h.l Với l độ dài cạnh tam giác hệ K -Ta có chiều dài dọc theo phương chuyển động : l  l  Thay v = 0,6c vào (35) , ta : l = 0,8.l0 - Thay (36) vào (34) , ta có : S = 0,5h.l0.0,8 = 0,8.S’ v2 c2 2) Các góc tam giác : (1,0 điểm) l - Từ hình vẽ , ta có : tg  , với h = l h 0,8 l.2 - Vậy : tg    0,47    25 2.l 3 - Vậy : Aˆ  2  50 , K K’ A Bˆ  Cˆ  90  25  65  O O’ B C BÀI : ( 2,5 điểm ) - Phương án : Lập sơ đồ mạch điện, mắc đọc số sơ đồ: U1, U2, U1’, U2’ ThuVienDeThi.com x’ x 0,25 đ - Vẽ sơ đồ mạch điện Gọi E suất điện động nguồn điện; RV1 , RV2 điện trở hai vôn kế - Lập công thức : Theo định luật Om cho mạch kín, ta có : U U I1  ; I2  R v1 R v2 E = U1  r.I1  U1  r U1 R v1 E = U  r.I  U  r U2 R v2 Sơ đồ thứ , hai vôn kế mắc nối tiếp ta có : R v2 U '2  U1' R v1 Khử r (2) (3) kết hợp với (4) ta : U1 U1 E - U1 U1 R v2 R v1 hay : / R v1 U '2 U1 U1'  U2  Ta tìm suất điện động : E - U2 0,50 đ  U R v1  0,25 đ (2) 0,25 đ (3) 0,25 đ (4) 0,25 đ E - U1 E - U2 E - U1 E - U2 E (1) (5) 0,25 đ (6) 0,25 đ U1.U (U '2 - U1' ) (7) 0,25 đ U1 U '2 - U U1' Kết luận : Dùng sơ đồ mạch điện khảo sát đọc số hai vơn kế ta tìm suất điện động nguồn điện II CÁCH CHO ĐIỂM & HƯỚNG DẪN CHẤM : Điểm toàn 20,0 điểm phân bố tổng quát sau : BÀI : (3,0 điểm) BÀI : (3,0 điểm) BÀI : (3,0 điểm) BÀI : (2,5 điểm) BÀI : (3,0 điểm) BÀI : BÀI : (2,5 điểm) (3,0 điểm) Yêu cầu phân phối điểm cho phần có ghi điểm bên lề phải đáp án Phân tích lực, phân tích tượng tốn phải rõ ràng, có hình vẽ minh họa (nếu có), lập luận đúng, có kết cho điểm tối đa biểu điểm nói (Giám khảo tự vẽ hình) GHI CHÚ : 1) Trên biểu điểm tổng quát phần, câu Trong trình chấm giám khảo cần trao đổi thống để phân điểm chi tiết đến 0,25 điểm cho phần, câu 2) Học sinh làm không thiết phải theo trình tự Hướng dẫn chấm Mọi cách giải khác, kể cách giải định tính dựa vào ý nghĩa vật lý đó, lập luận , có cứ, kết cho điểm tối đa tương ứng với bài, câu, phần hướng dẫn chấm ThuVienDeThi.com ... -Ghi chung : Các số vật lý thông thường xem biết SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2007-2008 ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN : VẬT LÝ 12- THPT DAKLAK - ... , có vị trí cho ảnh trùng vật , điều khơng phù hợp với giả thi? ??t Vậy : ta chọn f1 = 12cm hợp lý 2) Các vị trí thấu kính (G) điểm sáng S: (0,50điểm) - Thay f1 = 12cm vào phương trình (20) , ta... (19) vào (16) , ta có : d1’ + d1 = 120 – 72 = 48 Vậy ta đến phương trình : d1  48d1  48 f  Phương trình có nghiệm :   , hay : f1  12cm - Từ (18) (21) , ta suy : f1  12cm + Với f < 12cm