Baøi 1 (Cô 3 ñieåm) SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ KÌ THI OLYMPIC ĐBSCL SÓC TRĂNG Năm học 2008 – 2009 o0o /// Đề chính th ức Môn Vật lý –Lớp 12 (Thời gian làm bài 180 phút, không kể phát đề) (Đề[.]
SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ KÌ THI OLYMPIC ĐBSCL SĨC TRĂNG Năm học 2008 – 2009 -o0o /// -Đề thức Mơn : Vật lý –Lớp 12 (Thời gian làm 180 phút, không kể phát đề) _ (Đề thi có trang gồm bài) Bài 1: (Cơ - điểm) Hai vật A B có khối lượng m1= 250 g m2= 500 g nối với sợi dây mảnh vắt qua rịng rọc có khối lượng khơng đáng kể hình Vật B đặt xe lăn C có khối lượng m3 = 500 g mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát B C 1 = 0,2; xe mặt bàn 2 = 0,02 Bỏ qua ma sát ròng rọc Ban đầu vật A giữ đứng yên, sau bng tay cho hệ ba vật chuyển động Tìm gia tốc vật lực căng sợi B dây; vận tốc vật B so với xe C thời C điểm 0,1 s sau buông tay độ dời A vật B xe C thời gian Lấy g = 10 m/s Bài 2: (Nhiệt - điểm) Một lượng khí lí tưởng đơn nguyên tử gồm mol, ban đầu nhiệt độ T1, áp suất thể tích sau tăng gấp đơi theo cách tạo đường thẳng giản đồ p-V Tính theo , R T đại lượng: cơng chất khí W, độ biến thiên nội năng, nhiệt lượng chất khí nhận vào, nhiệt dung riêng mol cho q trình? Bài 3: (Điện chiều - điểm) Cho mạch điện sơ đồ Ban đầu khóa K R3 E= 10V R1 mở, tụ điện chưa tích điện Bỏ qua điện R1= 2 trở nguồn Ở thời điểm t = 0, bắt R2= đầu đóng khóa K R2 R3= 1)Tìm mạch điện tương đương gồm điện C1 + C1= F E trở mắc nối tiếp với tụ điện mắc với C3 C2= C1 nguồn điện cho C3= F 2)Tìm cường độ dòng điện qua mạch K C2 K đóng 3)Tìm cường độ dịng điện qua mạch sau K đóng 2.10-5 s Tính điện tích tụ C3 lúc Bài 4: (Dao động điều hoà - điểm) Mợt lò xo đờng tính có đợ dài tự nhiên L và độ cứng k Lò xo được cắt thành hai khúc,với độ dài tự nhiên L1 và L2 , mà L1= n L2 a) Các độ cứng k1, k2 tính theo n và k của chúng là bao nhiêu? Trang b) Nếu một vật được gắn vào lò xo đầu tiên, nó dao động với tần số f Nếu thay lò xo bằng một hai khúc L1 hoặc L2, thì tần số dao động tương ứng là f hoặc f2 Tính f1 và f2 theo f Bài 5: (Điện xoay chiều - điểm) Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ RA 0, cuộn dây có điện trở R và có độ tự cảm L thay đổi được nhờ di chuyển lõi sắt dọc theo trục cuộn dây Đặt vào hai đầu mạch điện điện áp u = 20 sin 500t (V) Di chuyển lõi sắt ta thấy có một vị trí của lõi sắt mà ampe kế có số chỉ cực đại Imax Sau đó dịch chuyển lõi sắt quanh vị trí ta thấy có hai vị trí của lõi sắt ampe kế đều chỉ , ở hai vị trí này độ tự cảm của cuộn dây là L1 = 0,9 H và L2 = 1,1 H 1) Giải thích hiện tượng Tính C và R 2) Viết biểu thức cường độ dòng điện mạch ứng với hai vị trí của lõi sắt C L,R A B A Bài 6: (Quang - điểm) Một khối cầu tâm O, bán kính R, chiết suất n Điểm sáng A đặt cách tâm O khoảng d Xét tia sáng đến gặp khối cầu góc tới bé Chứng tỏ tia sáng ló khỏi khối cầu hội tụ điểm đường AO Xác định vị trí điểm hội tụ Bài 7: (Thực hành - điểm) Hãy đề nghị mợt thí nghiệm xác nhận sự hiện diện của điểm mù mắt -Hết - SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO SĨC TRĂNG ĐÁP ÁN ĐỀ NGHỊ KÌ THI OLYMPIC ĐBSCL Năm học 2008 – 2009 Trang -o0o - /// Môn : Vật lý –Lớp 12 Bài 1: (Cơ - điểm) Hai vật A B có khối lượng m1= 250 g m2= 500 g nối với sợi dây mảnh vắt qua rịng rọc có khối lượng khơng đáng kể hình Vật B đặt xe lăn C có khối lượng m3 = 500 g mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát B C 1 = 0,2; xe mặt bàn 2 = 0,02 Bỏ qua ma sát ròng rọc Ban đầu vật A giữ đứng n, sau bng tay cho hệ ba vật chuyển động Tìm gia tốc vật lực căng sợi B dây; vận tốc vật B so với xe C thời C điểm 0,1 s sau buông tay độ dời A vật B xe C thời gian Lấy g = 10 m/s2 GIẢI Lực ma sát B C FBC= 1.m2g = N 0.25 Gọi a3 gia tốc xe C mặt bàn, áp dụng định luật II Newton cho xe C, ta có: FBC - 2.N3 = m3 a3 0.25 Với N3 = P2 + P3 = (m2 + m3).g Thay số ta a3 = 1,6 m/s2 0.25 hướng tức hướng với vận tốc B Gọi a2 gia tốc B bàn Áp dụng định luật II Newton cho vật B ta có: 0.25 T - 1 N2 = m2.a2 Với N2 = P2 =m2 g Thay số ta được: 0.25 T – = 0,5 a2 (1) Áp dụng định luật II Newton cho vật A 0.25 m1.g – T = m1 a1 2,5 – T = 0,25 a1 (2) 0.25 Với a1 = a2 Từ (1) (2) suy 0,25 a1 = a2 = m/ s2 T= N Gia tốc B xe C : 0,25 = aBC= a2–a3 = 0,4 m/s2 0,25 sau buông tay 0,1 s, vận tốc B xe C : v = aBC.t = 0, 04 m/s 0,25 Độ dời B xe C : S=aBC = mm 0,25 Trang Bài 2: Một lượng khí lí tưởng đơn nguyên tử gồm mol, ban đầu nhiệt độ T1, áp suất thể tích sau tăng gấp đôi theo cách tạo đường thẳng giản đồ p-V Tính theo , R T đại lượng: cơng chất khí W, độ biến thiên nội năng, nhiệt lượng chất khí nhận vào, nhiệt dung riêng mol cho trình? GIẢI Trong trình xét áp suất thể tích tỉ lệ với Nên viết p=V theo phương trình trạng thái pV = RT 0.25 0.25 V= p = a) A’ = 0.25 Trong V1= V p1= p A’ = V2= 2V p2 = 2p (V22 – V12 )= (p2V2-p1V1)= 0.25 (4pV-pV) Cơng chất khí sinh A’ = pV = b) U= = 0.25 RT RT = 3pV= R(T2-T1)= (p2V2-p1V1) 0.25 RT c) Q = U-(-A’) = 0.25 RT + RT = 6RT 0.25 d) dQ = CdT= dU+dA’ dU = RdT = RdT dA’ = pdV = V dV = = dQ =CdT = 0.25 d(V2) = d( RdT RdT + ) 0,25 RdT = 2RdT suy C = 2R Bài 3: (Điện chiều - ñieåm) 0,25 0,25 Trang Cho mạch điện sơ đồ Ban đầu khóa K R3 E= 10V R1 mở, tụ điện chưa tích điện Bỏ qua điện R1= 2 trở nguồn Ở thời điểm t = 0, bắt R2= đầu đóng khóa K R2 R3= 1)Tìm mạch điện tương đương gồm điện C1 + C1= F E trở mắc nối tiếp với tụ điện mắc với C3 C2= C1 nguồn điện cho C3= F 2)Tìm cường độ dòng điện qua mạch K C2 K đóng -5 3)Tìm cường độ dịng điện qua mạch sau K đóng 2.10 s Tính điện tích tụ C3 lúc GIẢI 1) R0= R3 + 0,25 = 5,2 C0= =2,4 F R0 0,25 E 2)Cường độ dòng điện I= = 1,92 (A) C0 0,25 3) Đặt C0 = C I= =C với U = E – IR0 I = C( -R0 =- ln ) dt =- 0,25 0,25 0,25 0,25 Trang ln =- 0,25 = I = I0 0,25 Cường độ dòng điện sau K đóng 2.10-5 s I = 1,92 (C0R0= 1,25.10-5) 0,25 I = 0,389 A Điện tích cực đại tụ điện tương đương Q0= C0Umax = C0E = 2,4.10-5 C Điện tích tụ sau t = 20 s Q(t) = Q0 (1 - 0,25 ) Q(2.10-5) = 19, 15 C 0,25 Bài 4: (Dao động điều hoà - điểm) Mợt lò xo đờng tính có đợ dài tự nhiên L và độ cứng k Lò xo được cắt thành hai khúc,với độ dài tự nhiên L1 và L2 , mà L1= n L2 a)Các độ cứng k1, k2 tính theo n và k của chúng là bao nhiêu? b)Nếu một vật được gắn vào lò xo đầu tiên, nó dao động với tần số f Nếu thay lò xo bằng một hai khúc L1 hoặc L2, thì tần số dao động tương ứng là f1 hoặc f2 Tính f1 và f2 theo f GIẢI a) Theo định luật Húc F = k.L (1) 0.25 Độ biến dạng của đơn vị độ dài L0 = cứng của một đơn vị độ dài, theo trên: F = k0.L0= k0 , gọi k0 là độ 0.25 0.25 Lập luận tương tự, dẫn tới F = k2.L2 với L2 = L2.L0=L2 Vậy F = k2 L (2) 0.25 So sánh (1) và (2) rút kL = k2L2 hay k2 = một cách tương tự k (3) 0,25 0,25 Trang k1= k (4) 0,25 Mặt khác L = L1 + L2 = n L2 + L2 = (n +1) L2 (5) Thay (5) vào (3) và (4) ta được: k2 = (n + 1) k k1 = 0,25 k b) Ta có f2 = (5) f12 = (6) f22 = (7) 0,25 0,25 viết được một hai giá trị f1 hoặc f2 chia vế với vế (6) cho (5) được 0,25 f1= f chia vế với vế (7) cho (5) được 0,25 f2 = f Bài 5: (Điện xoay chiều - điểm) Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ RA 0, cuộn dây có điện trở R và có độ tự cảm L thay đổi được nhờ di chuyển lõi sắt dọc theo trục cuộn dây Đặt vào hai đầu mạch điện điện áp u = 20 cos 500t (V) Di chuyển lõi sắt ta thấy có một vị trí của lõi sắt mà ampe kế có số chỉ cực đại Imax Sau đó dịch chuyển lõi sắt quanh vị trí ta thấy có hai vị trí của lõi sắt ampe kế đều chỉ , ở hai vị trí này độ tự cảm của cuộn dây là L1 = 0,9 H và L2 = 1,1 H 1)Giải thích hiện tượng Tính C và R 2)Viết biểu thức cường độ dòng điện mạch ứng với hai vị trí của lõi sắt C L, R A B A GIẢI Trang 1)Số ampe kế cho ta cường độ hiệu dụng 0,25 Số ampe kế phụ thuộc L Số cực đại ampe kế ứng với trường hợp cộng hưởng điện L0 = , hệ số tự cảm cuộn dây 0,25 có giá trị L0 Khi dịch chuyển lõi sắt quanh vị trí đó, L có trị số lớn nhỏ L0 nên I< Imax Có hai vị trí lõi sắt ứng 0,25 với số ampe kế đặc biệt giá trị Vẽ đồ thị 0,25 Ứng với hai vị trí đó, ta có Z1 = 0,25 Z2 = Theo đề : I1= I2 Z1 = Z2 = 0,25 Suy hai trường hợp xảy L1 = L2 L1 = -(L2 Vì L1 C= L2 (1) ) (2) 0,25 nên loại (1) Từ (2) rút ra: F 0,25 Trang Biết Imax = , ta có: R= 50 0,25 2)Thay số Imax = = 0,4 A I1 = I = = 0,2 tan 1 = 0,25 A = -1 1 = 0,25 tan 2 = =1 2 = Biểu thức cường độ dòng điện là: i1= 0,4 cos (500t + ) (A) i2= 0,4 cos (500t - ) (A) 0,25 Baøi 6: (Quang - điểm) Một khối cầu tâm O, bán kính R, chiết suất n Điểm sáng A đặt cách tâm O khoảng d Xét tia sáng đến gặp khối cầu góc tới bé Chứng tỏ tia sáng ló khỏi khối cầu hội tụ điểm đường AO Xác định vị trí điểm hội tụ GIẢI + A B O d C + D 0,5 d’ OCD cho: Trang 0,25 0,25 sin = sin DCN = sin(+) + D = + ( – ) + COD = 0,25 COD = 2- 0,25 ODC = NCD – COD = + – (2 – ) = + 2– 2 0,25 0,25 d’ = R Mặt khác cho: 0,25 Vì góc nhỏ: d. = R(+) = 0,25 định luật khúc xạ B n.sin = sin () = d’ = R = =2 0,25 0,25 Vậy với tia sáng đến khối cầu góc tới bé, tia sáng hội tụ D, vị trí khơng phụ thuộc phương tia tới Trang 10 Bài 7: (Thực hành - điểm) Hãy đề nghị mợt thí nghiệm xác nhận sự hiện diện của điểm mù mắt Sử dụng hình vẽ : 19 mm mm 0,5 13 mm mm Vẽ hình đủ : số vòng, gạch chéo Cách thực hiện: người quan sát nhắm mắt trái lại và đặt hình vẽ cách mắt phải chừng 20 cm và dùng mắt phải nhìn gạch chéo ở phía trái của hình Sau đó đưa dần hình vẽ lại gần mắt tới một khoảng cách xác định người quan sát sẽ thấy cái vòng tròn tô màu giữa hai vòng tròn lớn cắt hoàn toàn biến mất, các phần khác của hai vòng tròn vẫn nhìn thấy rõ Giải thích: vòng tròn biến mất đã lọt vào điểm mù của mắt (Thí sinh có thể đề nghị một thí nghiệm khác để xác nhận điểm mù) 0,5 0,5 0,5 Trang 11 ... C FBC= 1.m2g = N 0.25 Gọi a3 gia tốc xe C mặt bàn, áp dụng định luật II Newton cho xe C, ta có: FBC - 2.N3 = m3 a3 0.25 Với N3 = P2 + P3 = (m2 + m3).g Thay số ta a3 = 1,6 m/s2 0.25 hướng tức... 2V p2 = 2p (V22 – V12 )= (p2V2-p1V1)= 0.25 (4pV-pV) Công chất khí sinh A’ = pV = b) U= = 0.25 RT RT = 3pV= R(T2-T1)= (p2V2-p1V1) 0.25 RT c) Q = U-(-A’) = 0.25 RT + RT = 6RT 0.25... Tính điện tích tụ C3 lúc GIẢI 1) R0= R3 + 0,25 = 5,2 C0= =2,4 F R0 0,25 E 2)Cường độ dòng điện I= = 1,92 (A) C0 0,25 3) Đặt C0 = C I= =C với U = E – IR0 I = C( -R0 =- ln ) dt =- 0,25 0,25 0,25