Đề thi học sinh giỏi vật lý tỉnh lâm đồng

Đề thi học sinh giỏi vật lý tỉnh lâm đồng

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT

Khoá ngày : 01 tháng 12 năm 2012

-& -

THỜI GIAN : 180 phút

Bài 1:

Cho mạch điện xoay chiều có sơ đồ như hình vẽ Hiệu điện thế đặt vào hai đầu mạch:

u = U 2 sinωt (V) Phần tử X có thể là điện trở, cuộn dây hoăc tụ điện K

1- Khóa K đóng : Tìm hệ thức liên lạc giữa

2- Biết rằng khi khóa K đóng: UR = 200V ; UC = 150V

khi khóa K ngắt: UAN = 150V; UNB = 200V

a) Xác định phần tử X.

b) Tính hệ số công suất của mạch AB khi Kngắt.

Bài 2:

Một con lắc gồm một vật nặng có khối lượng m=100g được treo vào

đầu dưới của một lò xo thẳng đứng đầu trên cố định Lò xo có độ

cứng K=20N/m, vật m được đặt trên một giá đỡ nằm ngang(hình vẽ).

Ban đầu giữ giá đỡ để lò xo không bị biến dạng, rồi cho giá đỡ chuyển

động thẳng xuống nhanh dần đều với gia tốc a=2m/s2 Lấy g=10m/s2.

1- Hỏi sau bao lâu thì vật rời khỏi giá đỡ?

2- Cho rằng sau khi rời giá đỡ vật dao động điều hoà.Viết phương trình dao động của vật Chọn gốc thời gian

lúc vật vừa rời giá đỡ, gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng xuống

Bài 3:

Hai ô tô đồng thời xuất phát từ A và B chuyển động ngược chiều nhau Ô tô thứ nhất chạy với gia tốc không đổi trên 1/3 quãng đường AB, 1/3 quãng đường tiếp theo chuyển động đều và 1/3 quãng đường còn lại chuyển động chậm dần với gia tốc có độ lớn bằng gia tốc trên 1/3 quãng đường đầu tiên Trong khi đó ô tô thứ hai chuyển động nhanh dần đều trong 1/3 thời gian đi từ B tới A, 1/3 thời gian chuyển động đều, và 1/3 thời gian chậm dần đều và dừng lại ở A Vận tốc chuyển động đều của hai xe là như nhau và bằng 70km/h Tìm khoảng cách AB, biết rằng thời gian chạy của xe thứ nhất dài hơn xe thứ hai 2 phút.

Bài 4:

Một xi lanh nằm ngang được chia làm hai phần bằng nhau bởi một pittông cách nhiệt Mỗi phần có chiều dài lo = 30cm, chứa một lượng khí như nhau ở 27oC Nung nóng một phần xi lanh thêm 10oC và làm lạnh phần kia đi 10oC Hỏi pittông di chuyển một đoạn bằng bao nhiêu và về phía nào.

Bỏ qua bề dày của pittông và sự trao đổi nhiệt giữa xi lanh với môi trường xung quanh.

X

Bài 5:

Có 24 pin giống nhau, mỗi pin có suất điện động e = 1,5 V, điện trở trong r = 1 Ω , được mắc hỗn hợp thành

một bộ nguồn gồm x nhánh song song, mỗi nhánh có y nguồn nối tiếp Bộ nguồn thu được dùng để thắp sáng

bình thường cho một mạng gồm 5 bóng đèn giống nhau loại 3V-1,5W mắc nối tiếp.

1- Tìm cường độ dòng điện định mức của đèn, điện trở của mỗi đèn , điện trở của bộ đèn và hiệu điện thế đặt

vào bộ đèn.

2- Xác định sơ đồ mắc bộ nguồn nói trên và vẽ sơ đồ cách mắc.

Bài 6:

Cho một tụ điện có điện dung C1 = 0,5 µ F được tích điện đến hiệu điện thế U1=90V rồi ngắt khỏi nguồn Sau đó lấy một tụ điện khác có điện dung C2 = 0,4 µ F chưa tích điện ghép song song với tụ C1 đã tích điện như trên thì chúng phát ra tia lửa điện.

Tính năng lượng của tia lửa điện này.

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT

LÂM ĐỒNG Khoá ngày : 01 tháng 12 năm 2006

- & - - » ĐỀ CHÍNH THỨC MÔN THI : VẬT LÝ

THỜI GIAN : 180 phút

ĐÁP ÁN&BIỂU ĐIỂM

Bài ý

Nội dung-lược giải Điểm

Bài

2

Bài

1

1

2

1

2

a

………

* Chọn trục tọa độ Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc O là vị trí cân bằng của m Ban

đầu lò xo không biến dạng vật ở vị trí B Gốc thời gian lúc cho giá đỡ chuyển động

*Khi chưa rời giá đỡ, m chịu tác dụng của:trọng lực, lực đàn hồi, phản lực P F N ur ur uur , ,

Theo định luật II Newton: ur ur uur P F N + + = ma r

*Giả sử đến C vật rời giá đỡ, khi đó N= 0, vật vẫn có gia tốc a=2m/s2 :

P F ur ur + = ma r Chiếu lên Ox: P – F = ma hay mg – k.BC = ma B

Suy ra: BC = ( ) 0,1(10 2) 0,04 4

20

m g a

m cm k

m C

*Mặt khác : gọi t là thời gian từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc rời giá đỡ, ta có O

1 2 2 2.0,04

0, 2

BC

a

= ⇒ = = = x

………

*Tần số góc: 20 10 2

0,1

s m

*-Độ giãn của lò xo ở vị trí cân bằng: 0,1.10 0,05 5

20

mg

k

-Vận tốc vật tại C : V C = at = 2.0,2 = 0,4 m/s Điều kiện đầu: t=0 1

40 /

v cm s



 =



*Giải được 0

3

20 20

A cm

rad

ϕ

=







* Phương trình sin( ) 3sin(10 2 )

9

x = A ω ϕ t + = t − π cm

*K đóng mạch gồm R,C nối tiếp:

2

.

y

R R

*Pmax y min R=ZC RC = 1

ω

*K đóng: U = UR2 + UC2 = 2002 + 1502 = 250 V

*K ngắt: Tacó U = UAN2 + UNB2 = 2002 + 1502 = 250 V ⇒ U uuuurAN ⊥ U uuuurNB

4,0điểm

2,00

* 0,25

* 0,50

* 0,75

* 0,50

2,00

* 0,50

* 0,50

* 0,50

* 0,50

6điểm

2,00

*1,00

*1,00

4,00

2,00

* 0,50

* 0,50

*Đoạn AN : 1

R

tg

ϕ = − = − = − = − uAN trễ pha so với I một góc ϕ1 Suy ra uNB

nhanh pha ϕ2 so với i

*Như vậy X phải là cuộn dây vừa có điện trở thuần r, vừa có độ tự cảm L.Với 0<ϕ2<900

*Do xe 1 chuyển động với gia tốc không đổi là a và –a trong 1/3 quãng đường đầu và cuối nên vận

tốc trung bình của xe trong các quãng đường này là: 1

0

v = + =

* 0,50

* 0,50

*0,50

*1,00

Bài

1

2

*Dòng điện định mức: Iđ = Pđ/Uđ = 1,5/3 = 0,5A

*Điện trở của mỗi đèn: Rđ = Uđ/Iđ = 3/0,5 = 6Ω

*Điện trở của bộ bóng đèn: R = 5 : R đ = 5.6=30Ω

*Hiệu điện thế đặt vào bộ đèn: U=5 U đ = 5.3 =15V

* Gọi x là số dãy mắc song song, y là số nguồn mắc nối tiếp trong mỗi dãy.(x,y nguyên dương)

Ta có: xy =24 (1)

* Định luật ôm toàn mạch cho : eb = U +Irb Hay: ye = 15 + yr/2x

1,5y =15 +y/2x (2)

* Giải (1) và (2) và loại nghiệm âm :x =2; y = 12 :có 2 dãy song song,mỗi dãy có 12 nguồn nối

tiếp

* Vẽ sơ đồ:

12 nguồn

* Điện tích hệ trước khi ghép : Q = Q1 = C1U1 = 0,5.10-6 90 = 45.10-6 (C) (Q2 = 0)

* Q1’ và Q2’ là điện tích 2 tụ sau khi ghép : Q1 + Q2 = Q1’+ Q2’ = Q = 45.10-6 (C)

(C 1 + C2)U’ = 45.10-6

U’ = 50(V)

*Năng lượng tụ C1 trước khi ghép:

2

6 1

1

2025.10 ( ) 2

Q

C

−

*Năng lượng bộ tụ ghép:

W 2 = W 1 ’ + W 2 ’ =1/2C 1 U’ 2 +1/2C 2 U’ 2 = 1/2 U’ 2 (C 1 + C 2 ) = 1125.10 -6 (J)

*Năng lượng tia lửa điện chính là năng lượng mất mát khi ghép:

3

1 2 0,9.10 ( )

Ghi chú:

-Học sinh có cách giải khác đúng vẫn cho điểm tối đa.

-Phương pháp giải đúng nhưng sai kết quả thì có thể cho điểm chiếu cố nhưng không quá 50% số

điểm câu đó.

-Sai hoặc thiếu đơn vị ở đáp số thì trừ 0,5 điểm và trừ một lần cho toàn bài thi.

2,5điểm 1,00

* 0,25

* 0,25

* 0,25

* 0,25

1,50

* 0,25

* 0,25

* 0,5

* 0,5

2,5điểm

* 0,5

* 0,5

* 0,5

* 0,5

* 0,5

Bài

b ………

1

1 4

tg

ϕ

ϕ

+ −  ÷

* U uuuurAN ⊥ U uuuurNB nên : 1 2

2

π

ϕ ϕ + = Suy ra 2 4 cos 2 0,6

3

tg ϕ = ⇒ ϕ =

*Khi K ngắt:

'

1 '

2

cos 150.0,8 120 cos 200.0,6 120

ϕ ϕ

* Vậy :cos ' ' 120 120 0,96

250

U U U

………

* Vận tốc trung bình của ô tô 1 trong 1/3 quãng đường đầu và cuối: ' 0

2

v

v = +



thời gian chạy của ô tô 1: 1 / 3 / 3 / 3 5

t

* Tương tự vận tốc trung bình của ô tô 2 trong 1/3 thời gian đầu và cuối cũng là v / 2

Và: 2 2 2

2

t v t t

v

* Mà 1 2

2

AB AB

t t phut h Suyra AB km

=

* Trước và sau khi di chuyển, pittông đứng yên, áp suất của khí hai bên pittông bằng nhau

Gọi S là diện tích tiết diện của pittông, po và p là áp suất của khí trước và sau khi di chuyển

* Đối với phần XL bị nung nóng: 1

1

o o o

PV PV

T = T (1)

Với: Vo = Slo, To = 27 + 273 = 300K, T1 = To + 10 = 310K

* Đối với phần XL bị làm lạnh: 2

2

o o o

PV PV

T = T (2) Với T2 = To – 10 = 290K

* Từ (1) và (2): 1 2

V V

T = T (3) Vì T1 > T2 nên V1 > V2  Pittông di chuyển về phần bị làm lạnh.

* Gọi đoạn di chuyển của pittông là x, ta có: V1 = (lo + x)S, V2 = (lo – x)S

Theo (3): 1 2

1

l x l x l T T

+

Ghi chú:

-Học sinh có cách giải khác đúng vẫn cho điểm tối đa.

-Phương pháp giải đúng nhưng sai kết quả thì có thể cho điểm chiếu cố nhưng không quá 50% số điểm

câu đó.

-Sai hoặc thiếu đơn vị ở đáp số thì trừ 0,5 điểm và trừ một lần cho toàn bài thi.

2,00

* 0,5

* 0,5

* 0,5

* 0,5

2,5điểm

* 1,00

* 1,00

* 0,5

2,5điểm

* 0,5

* 0,5

* 0,5

* 0,5

* 0,5