Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh hải dương lớp 12 thpt năm học 2013 2014 môn thi: vật lý thời gian làm bài: 180 phút52416

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG ĐỀ CHÍNH THỨC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH HẢI DƯƠNG Lớp 12 THPT năm học 2013 - 2014 Môn thi: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi có câu gồm 02 trang) _ Câu (2,0 điểm) Một khung dây dẫn kín hình chữ nhật ABCD ( AB  l ; BC  b ), khối lượng m giữ đứng yên mặt phẳng khung nằm mặt phẳng A l B thẳng đứng Khung đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ B vng góc với mặt phẳng khung cho B có cạnh CD khơng nằm từ trường hình vẽ  b Ở thời điểm ban đầu ( t  ) người ta thả nhẹ khung dây a Giả sử khung có điện trở R, độ tự cảm khung không đáng kể, chiều dài b đủ lớn cho khung D C đạt tới vận tốc giới hạn (vận tốc khơng đổi) trước Hình vẽ khỏi từ trường Tìm vận tốc giới hạn khung nhiệt lượng tỏa khung đến cạnh AB khung vừa khỏi từ trường? b Giả sử khung làm từ vật liệu siêu dẫn có độ tự cảm L Cũng giả thiết b đủ lớn để khung không khỏi từ trường trình chuyển động Chọn trục Ox hướng thẳng đứng từ xuống, gốc O vị trí ban đầu cạnh CD Biết trình khung chuyển động, cạnh CD khơng chuyển động vào vùng có từ trường Viết phương trình chuyển động khung? Giả thiết khung dây khơng bị biến dạng q trình chuyển động Câu (2,0 điểm) Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự 10cm Ban đầu, B vật sáng AB phẳng mỏng, cao 1cm đặt vng góc với trục thấu kính, A nằm trục chính, cách A O thấu kính khoảng 15cm (Hình vẽ 2) a Xác định vị trí, tính chất, chiều độ cao Hình vẽ ảnh Vẽ ảnh b Để ảnh cao bốn lần vật, phải dịch chuyển vật dọc theo trục từ vị trí ban đầu khoảng bao nhiêu, theo chiều nào? c Để vật vị trí cách thấu kính 15cm giữ vật cố định Cho thấu kính chuyển động tịnh tiến xa vật, dọc theo trục cho trục khơng thay đổi Khi thấu kính cách vật 25cm quãng đường mà ảnh trình bao nhiêu? Câu (3,5 điểm) Ba vật nhỏ khối lượng m1, m2 m3 (với k3 k1 k2 m3  100 gam ) treo vào lị xo lí tưởng có k độ cứng k1, k2, k3 (với k1  k   40 N / m ) Tại m1  m2  vị trí cân bằng, ba vật nằm đường thẳng nằm DeThiMau.vn O1 m1 O2 m2 Hình vẽ O3 m3 ngang cách ( O1O2  O2 O3  1,5 cm ) hình vẽ Kích thích đồng thời cho ba vật dao động điều hòa theo cách khác nhau: Từ vị trí cân truyền cho m1 vận tốc 60cm/s hướng thẳng đứng lên trên; m2 thả nhẹ nhàng từ điểm phía vị trí cân bằng, cách vị trí cân đoạn 1,5cm Chọn trục Ox hướng thẳng đứng xuống dưới, gốc O vị trí cân bằng, gốc thời gian ( t  ) lúc vật bắt đầu dao động a Viết phương trình dao động điều hòa vật m1 vật m2 Nếu vào thời  s vật m2 có tốc độ điểm t vật m1 vị trí có li độ x1  2cm giảm sau 20 bao nhiêu? b Tính khoảng cách lớn m1 m2 trình dao động c Viết phương trình dao động vật m3 để suốt trình dao động ba vật nằm đường thẳng? Một lắc lị xo có độ cứng k  40 N / m , vật nhỏ khối lượng m  100( g ) đặt mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát trượt vật mặt bàn   0,16 Ban đầu giữ vật cho lò xo bị nén 10(cm) thả nhẹ Lấy g  10(m / s ) Xác định: a Tốc độ vật lúc gia tốc đổi chiều lần thứ b Quãng đường vật dừng hẳn Câu (2,5 điểm) Trên mặt chất lỏng, hai điểm A B đặt hai nguồn sóng dao động theo phương thẳng đứng với phương trình dao động là: u A  a1 cos(20t )   u B  a cos 20t   Biết tốc độ truyền sóng mặt chất lỏng 40cm/s biên độ  2 sóng khơng thay đổi q trình sóng truyền Cho AB  20 cm ; a1  mm a  mm a Viết phương trính sóng trung điểm O AB b Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại đoạn AB Cho AB  6,75 a1  a  a Trên đoạn AB, có hai điểm C D: C nằm đoạn AO; D nằm đoạn BO (với CO   ; DO  2,5 ) Hãy xác định số điểm vị trí điểm gần B dao động với biên độ cực đại pha với nguồn B đoạn CD _ Hết _ Họ tên thí sinh: Số báo danh: Chữ kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2: DeThiMau.vn SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG HƯỚNG DẪN CHẤM KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH HẢI DƯƠNG Lớp 12 THPT năm học 2013 - 2014 Môn thi: VẬT LÝ (Đáp án gồm 06 trang) Câu Nội dung Ý Điểm + Khi khung rơi, AB xuất suất điện động cảm ứng: eC  Bvl eC Bvl  R R + Cường độ dòng điện khung: i  + CD không chịu tác dụng lực từ; Lực từ tác dụng lên cạnh AD CB cân bằng; Lực từ tác dụng lên AB hướng thẳng đứng từ 0,25 B 2l v lên có độ lớn: Ft  Bil  R a + Theo định luật II Niu tơn: mg  Ft  ma Khi khung đạt vận tốc giới hạn: a  0,25 mgR Suy ra: v  2 B l Câu + Áp dụng định luật bảo tồn lượng cho q trình chuyển động khung từ lúc ban đầu đến AB vừa khỏi từ (2,0 điểm) trường: Q  mgb   mv m gR  mg  b  2B 4l  0,25    + Khi khung rơi, AB xuất suất điện động cảm ứng: eC  Bvl  Blx' + Suất điện động tự cảm khung: etc   Li ' + Theo định luật Ôm: b eC  etc   Blx'  Li '  0,25 d  Blx  Blx  const i  0i dt  L  L + Chọn gốc tọa độ O trùng với vị trí ban đầu trọng tâm + Tại t  : i  0; x   const   i  DeThiMau.vn Blx L 0,25 B 2l x + Lực từ tác dụng lên cạnh AB: Ft  Bil  L + Theo định luật II Niu tơn: mg  Ft  ma 0,5 B 2l x B 2l  gmL   ma  x' ' x  2   L mL  B l  Bl gmL  x  2  A cos(t   );   B l mL  mg  gmL       gmL + Tại t  :  x  B l  A cos     A 2   v  x'   A sin   B l x   gmL   Bl t     1 cos 2  B l   mL   + Vậy phương trình chuyển động khung chọn gốc O vị trí ban đầu CD: x 0,25   b gmL   Bl cos t     1  2  B l   mL   + d'  df 15.10   30cm >0: Ảnh thật, cách TK 30 cm d  f 15  10 0,25 d' + k    2