SỞ GD&ĐT NGHỆ AN BẢNG A KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012 2013 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ 12 THPT Thời gian làm bài 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu 1 (5,0 điểm)[.]
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN BẢNG A KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu (5,0 điểm) Cho lắc lị xo hình Vật nặng khối lượng m = 100g, lị xo nhẹ có độ cứng k = 40N/m lồng vào trục thẳng đứng, đầu lò xo gắn chặt với giá đỡ điểm Q Bỏ qua ma sát Lấy g = 10m/s Đưa vật đến vị trí lị xo bị nén đoạn 4,5 cm thả nhẹ Chọn trục tọa độ Ox theo phương thẳng đứng, gốc O vị trí cân bằng, chiều dương hướng lên gốc thời gian (t = 0) lúc thả vật a) Chứng minh vật dao động điều hịa viết phương trình dao động vật b) Tìm thời điểm lị xo bị nén đoạn 3,5cm lần thứ 35 quãng đường vật đến thời điểm đó? c) Viết biểu thức lực đàn hồi lò xo tác dụng lên giá đỡ theo thời gian Cho đầu lò xo gắn cố định vào vật có khối lượng M = m đặt bàn nằm ngang hình Đưa vật m đến vị trí lị xo khơng biến dạng truyền cho vận tốc ban đầu có độ lớn v = 120cm/s hướng thẳng đứng xuống Chứng tỏ đến thời điểm vật M bắt đầu bị nhấc lên khỏi mặt bàn? Tính tốc độ m thời điểm đó? Câu (5,0 điểm) Trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B cách 20cm dao động với phương trình: u A 2 cos 20 t ( mm), u B 2 cos(20 t )( mm) Tốc độ truyền sóng v = 0,6./s Coi biên độ sóng khơng đổi Viết phương trình sóng điểm M mặt chất lỏng cách A, B MA = 9cm, MB = 12cm C, D hai điểm mặt chất lỏng cho ABCD hình chữ nhật có AD = 15cm Xác định số điểm dao động cực đại đoạn AB đoạn BD? M1, M2 hai điểm đoạn AB cách A 12cm 14cm Xác định độ lệch pha dao động M1 M2? Gọi I trung điểm đoạn CD Xác định điểm N CD gần I dao động cực đại? Câu (5,0 điểm) Cho đoạn mạch xoay chiều hình Đặt vào hai đầu A, B điện áp xoay chiều u AB 100 cos(100 t )(V ) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Biết cuộn dây có: L C ( H ), r 20() ; tụ điện có: 3.10 ( F ) ; biến trở R 2 Điều chỉnh R R1 = 80 () : a Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch b Viết biểu thức điện áp uMB c Phải thay tụ C tụ C1 có điện dung để điện áp hiệu dụng UAN cực tiểu> Điều chỉnh R R2 để thời điểm u AB 100 2(V ) uMN 0(V ) Tìm R2? Câu (3,0 điểm) Một vật sáng phẳng, nhỏ AB đặt trục vng góc với trục trước thấu kính phân kì cho ảnh A1B1 Từ vị trí ban đầu, giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính đoạn 10cm dọc theo 25 trục (cùng phía ban đầu vật) cho ảnh A2 B2 A1B1 A2 B2 cách A1 B1 đoạn 3 (cm) Tìm tiêu cự thấu kính? Câu (2,0 điểm) Một dây đồng, đường kính d = 0,2 mm có phủ lớp sơn cách điện mỏng quấn thành N vòng xếp sát để tạo thành ống dây dài, có chiều dài l đường kính D = 5cm Cho dịng điện có cường độ I0 = 1A chạy qua ống dây, sau ngắt đầu dây ống khỏi nguồn Hãy xác định điện lượng chuyển qua ống dây kể từ lúc bắt đầu ngắt điện? Cho biết điện trở suất đồng 1, 7.10 (.m) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word SỞ GD&ĐT NGHỆ AN BẢNG A KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-1011 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu a) Ở VTCB lò xo nén đoạn l0 mg 2,5(cm) k Vật vị trí có tọa độ x Theo định luật II Niu tơn: k (l0 x ) mg mx kx mx x Vậy vật dao động điều hịa có: k x x m k 20rad / s m Phương trìh dao động có dạng: x A cos(t ) v x A sin(t ) x0 A cos l0 l 2cm Tại t = thì: v0 A sin 0 A 2cm rad Vậy phương trình dao động là: x 2 cos(20t )(cm) b) Tọa độ lò xo bị nén: xn l0 l 1(cm) , chu kì: T 2 s 10 Từ mối liên hệ dao động điều hòa chuyển động trịn ta thấy vật qua vị trí có tọa độ x n lần thứ 35 T 103 T ( s ) 5,39( s ) 35 vò thời điểm: t 60 Quãng đường vật đến thời điểm đó: S 17.4A A 137cm c) Lực đàn hồi tác dụng lên vật m: Fdh mg ma 1 0,8cos(20t )( N ) Lực đàn hồi lò xo tác dụng lên giá Q: Fdh Fdh 0,8cos(20t ) 1( N ) Biên độ dao động m là: A l02 v02 6,5(cm) 2 Lực đàn hồi lò xo tác dụng lên M: Fdh mg m A cos(t ) Để M đứng n áp lực tác dụng lên bàn thõa mãn điều kiện: N 0 Mg mg m A cos(t ) 0 t l02 v02 M m 2 m. http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word v02 M g , ( M 2m ) v0 50 3cm / s k m M ( M 2m ) nên đến thời điểm M bắt đầu bị nhấc lên khỏi bàn Thời điểm M bắt đầu km bị nhấc lên khỏi mặt bàn lị xo phải giãn đoạn l , lực đàn hồi trọng lực tác dụng lên Mg 2,5(cm) Lúc vật m có tọa độ x = 5cm cân nên: Mg k l l k Vì v0 g Tốc độ vật m là: v A2 x 20 6,52 52 (cm / s ) 83,1(cm / s ) Câu Phương trình sóng M A B truyền đến: u1M a cos(t 2 d1 2 d ); u2 M a cos(t ) Bước sóng: v 0, 06m 6cm f Phương trình sóng điểm M: uM u1M u2 M 2a.cos (d1 d ) cos t ( d1 d ) 2 2 Hay: uM 4 cos(20 t 3 )(mm) Điểm dao động cực đại thỏa mãn: cos (d1 d ) 1 d1 d (k ). ( k Z ) 2 d1 d (k ). (k Z ) Trên đoạn AB: d1 d AB AB AB k k Z Suy ra: k = -2; -1; 0; 1; 2; Hay có điểm dao động cực đại đoạn AB Trên đạo BD Số điểm doa động cực dại thỏa mãn: AD BD d1 d AB , (với BD = 25cm) AD BD ( k ). AB k Z 10 (k ). 20 k Z Suy ra: k = -1; 0; 1; 2; Hay có điểm dao đọng cực đại đoạn BD ' ' M1 cách A B: d1 = 12cm d2 = 8cm; M2 cách A B: d1 14cm d 6cm http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Phương trình sóng điểm M1: 2 d1 u1M1 2cos(20 t ) 2 5 uM1 4 cos( ) cos(20 t )( mm) u 2cos(20 t 2 d ) 1M1 Hay: uM1 cos(20 t 5 )( mm) Phương trình sóng điểm M2: 2 d1 u1M 2cos(20 t ) 4 5 uM 4 cos( ) cos(20 t )( mm) u 2cos(20 t 2 d 2 ) M Hay: uM 2 cos(20 t 5 )(mm ) Vậy M1 M2 dao động biên độ, ngược pha Hay độ lệch pha dao động M1 M2 là: (rad) Điểm N gần I dao động cực đại thỏa mãn: d1 d 3(cm) (1) AB 2 2 d1 AD DN AD ( x) Từ hình vẽ ta có: d BC CN AD ( AB x)2 2 d12 d 22 ( AB AB x)2 ( x)2 2 AB.x 40.x 2 Từ (1) (2): d1 d 40.x 40 x (2) (3) 40 x Từ (1) (3): 20 x d ( 20 x ) d1 3 2 2 Mặt khác: d1 AD DN AD ( So sánh (4) (5, ta có: AB x) 152 (10 x) 2 (4) (5) 391 x 322, 75 x 2, 73(cm) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Kết luận: có điểm gần I dao động cực đại (đối xứng qua I) 100 200 (); Z C (), R R1 80() Câu a) Ta có: Z L L C 3 2 Tổng trở: Z ( R1 r ) ( Z L Z C ) Độ lệch pha uAB i: tan 200 () Z L ZC (rad) Rr Suy ra: u i i u ( rad) U Mặt khác: I ( A) Z Vậy: i cos(100 t )( A) 2 b) Ta có: Z MB ( R1 r ) Z L 200 () U MB I Z MB 200 2(V ) Độ lệch pha uMB so với i: tan MB ZL MB (rad) Rr Suy ra: u ( MB ) MB i (rad) 6 Vậy U MB 200 cos(100 t )(V ) 2 c) Ta có: Z ( R1 r ) ( Z L Z C ) 100 ( Z AN r ( Z L Z C1 )2 202 ( Ta có: U AN I Z AN 100 Z C1 ) 100 Z C1 ) 100 100 202 ( Z C1 ) 100 2 100 ( Z C1 ) 1 Ta thấy: U AN ( 100 9600 100 202 ( Z C1 ) 100 100 Z C1 ) ZC1 ( ) 3 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Suy r: C1 3.10 (F ) Z C1 Theo suy ra: u AB chậm pha tan MN so với uMN , nên ta có: Z Z L R2 r Z R r L C tan AB r Z L ZC r ZL Suy ra: R2 r ( Z C Z L ).Z L 500 500 440 () R2 r () r 3 Câu Vì ảnh sau dịch chuyển có kích thước nhỏ nên thấu kính dịch chuyển xa vật nên ta có: d d1 10(cm) (1) Số phóng đại ảnh lúc đầu: k1 d1 A1 B1 (2) d1 AB Số phóng đại ảnh sau dịch chuyển thấu kính: k2 Từ (2) (3) suy ra: d 2 A2 B2 0 d2 AB k1 A2 B2 d 2.d1 k2 A1B1 d1.d Theo cơng thức thấu kính ta có: d1 d1 f d1 f (3) (4) (5), d 2 d2 f d2 f (6) Từ (1), (4), (5) (6) suy d1 f 20(cm) (7) Gọi L1 L2 khoảng cách vật ảnh trước sau dịch chuyển thấu kính ta có: L1 d1 d1, L2 d d 2 L2 L1 d d 2 d1 d1 25 (cm) (8) Từ (1), (5), (6), (7) (8) ta có: f 100 Suy ra: f 10(cm) Câu Khi ngắt điện, ống dây xuất suất điện động tự cảm etc có dịng điện qua ống dây: e I tc R Điện lượng chuyển qua ống dây thời gian t là: q I t Với etc etc t R q q t R R 2 từ thông qua ống dây I = suy ra: 2 = http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 1 từ thông qua ống dây I = I0 suy ra: 1 = L.I0 q L.I R Đối với ống dây: L 0 (1) N2 N 2 D S 4 Mặt khác điện trở ống dây: R 4 S d2 Thay (2) (3) (1) ta được: q 0 N 2 d D I0 16 Với chiều dài dây N D(5) , chiều dài ống dây Nd Thay (5) (6) (4) ta được: q 0 (2) (3) (4) (6) dD 5.10 2.2.10 I 4 10 1, 45.10 C 8 16 16.1, 7.10 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word