Hsa3 a7~1

UBND HUYỆN VĂN YÊN SỞ GD&ĐT QUẢNG TRỊ KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2013 2014 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) Câ[.]

SỞ GD&ĐT QUẢNG TRỊ ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu (4 điểm) Trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B cách 16 cm dao động theo phương thẳng đứng với phương trình: u A u B 2cos 40t(mm) Coi biên độ sóng không đổi Xét các vân giao thoa loại, nằm phía với đường trung trực AB, ta thấy vân bậc k qua điểm M có hiệu số AM – BM = 7,5cm thì vân bậc (k+2) qua điểm P có hiệu số AP – BP = 13,5cm a) Tính vận tốc truyền sóng, cho biết vân bậc k cực đại hay cực tiểu b) Gọi M’ điểm đối xứng với M qua trung điểm AB Tính số điểm cực đại, cực tiểu đoạn MM’ c) N điểm dao động với biên độ cực đại mặt chất lỏng thuộc đường trịn tâm A, bán kính AB Tính khoảng cách ngắn nhất từ N đến đường thẳng AB Câu (4 điểm) Mạch dao động LC lí tưởng thực dao động điện từ tự với chu kì T Tại thời điểm đó dòng điện mạch có cường độ 8 mA tăng, sau đó khoảng thời gian T/4 thì điện tích tụ có độ lớn 2.10-9 C a) Tính chu kì dao động điện từ mạch b) Vào thời điểm t, 75% lượng tổng cộng mạch dao động LC được dự trữ từ trường cuộn dây Hỏi sau thời gian ngắn nhất thì cường độ dịng điện mạch khơng? c) Dao động điện từ mạch có đường biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện qua cuộn dây theo thời gian Hình Hãy viết biểu thức điện tích tức thời tụ điện Câu (5 điểm) Cho mạch điện Hình Đặt vào hai đầu A B hiệu điện thế xoay chiều u AB U cos(100t ) (V), người ta thấy số các vôn kế V1 ,V2 ampe kế lần lượt là: 80 V, 120 V A (coi điện trở các vôn kế rất lớn điện trở ampe kế rất nhỏ) Biết hiệu điện thế hai đầu V3 trễ pha so với hiệu điện thế hai đầu vôn kế V1 góc  ; hiệu điện thế hai đầu các vôn kế V1 V2 lệch pha góc 2 a) Tính R, r, L, C U b) Cho điện dung C thay đổi đến giá trị C để số vôn kế V3 cực đại - Hãy xác định số vôn kế V3 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word - Viết biểu thức hiệu điện thế tức thời hai đầu V2 Câu (4 điểm) Một lị xo có hệ số đàn hời k = 100 N/m, khối lượng không đáng kể đặt nằm ngang, đầu được giữ cố định, đầu lại được gắn với chất điểm khối lượng m = 0,5 kg (Hình 3) Chất điểm m1 được gắn với chất điểm thứ hai khối lượng m = 0,5 kg Các chất điểm đó có thể dao động không ma sát trục Ox nằm ngang hướng từ điểm cố định giữ lị xo phía các chất điểm m 1, m2 Dịch hai chất điểm đoạn cm khỏi vị trí cân cho lị xo bị nén rồi thả nhẹ Bỏ qua sức cản môi trường Chọn gốc thời gian thả vật a) Viết phương trình dao động điều hòa các chất điểm, giả thiết chúng gắn chặt với Lấy vị trí cân chúng làm gốc tọa độ b) Chỗ gắn hai chất điểm bị bong nếu lực kéo đó đạt đến N Hỏi chất điểm m có thể bị tách khỏi chất điểm m1 khơng? Nếu có thì tách vị trí thời điểm nào? Viết phương trình dao động chất điểm m1 sau chất điểm m2 tách khỏi nó Mốc thời gian lấy cũ Câu (3 điểm) Quả cầu nhỏ (xem chất điểm) có khối lượng m = 2,0 kg được treo vào điểm O dây treo mảnh, nhẹ, có chiều dài L = 1,0 m Quả cầu nằm cân cách mặt đất h = 5,0 m thì cầu có khối lượng m2 = 1,0 kg chuyển động theo phương nằm ngang với vận tốc v = 10 m/s tới va chạm xuyên tâm với cầu Sau va chạm, cầu bật ngược lại chạm đất cách đường thẳng đứng qua O đoạn 2m, cầu chuyển động lên Khi dây treo hợp với phương thẳng đứng góc  = 1200 thì dây gặp cái đinh O’ cách O khoảng x (Hình 4) Sau đó, cầu quay quanh O’ mặt phẳng thẳng đứng a) Tính vận tốc cầu m2 sau va chạm b) Để cầu thực được chuyển động tròn thì khoảng cách tối thiểu x phải bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s2 Bỏ qua sức cản môi trường http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word SỞ GD&ĐT QUẢNG TRỊ KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT HƯỚNG DẪN GIẢI Câu a) Giả sử M điểm dao động với biên độ cực đại, ta có: d AM  BM 7,5cm k (1) d ' AP  BP 13,5cm (k  2) (2) Suy  3cm k = 2,5 Vận tốc truyền sóng v  f 0, 03.20 0, 6m / s  k 2,5 ; k số bán nguyên nên vân bậc k cực tiểu giao thoa b) Vì M thuộc dãy cực tiểu thứ kể từ đường trung trực AB nên đoạn MM’: Số điểm dao động với biên độ cực đại Số điểm dao động với biên độ cực tiểu Điểm N dao động với biên độ cực đại gần AB nhất nằm phía B, Điều kiện cực đại: d  d1  NA  NB = k N Số điểm dao động với biên độ cực đại khoảng AB: l l 16 16  k    k    3 N gần AB nhất nên k = 5, NA  NB =   NB 16  5.3 1cm Đặt NH = x, ta có: A α x H B NA  x  NB2  x AH  HB  162  x  12  x 16  x 0,9995cm Câu a) Cường độ dòng điện thời điểm t có dạng: i1 I0 cos  t      Cường độ dòng điện thời điểm t+T/4 có dạng: i I0 cos  t      I0 sin  t    2  2 Do đó: i1  i I 2 (1) 2 Mặt khác:  q  i I (2) 2 2 Từ (1) (2), ta có:  q I0  i i1    i1 2  T  0,5.10   s  q2  I 3 3  b) Tại thời điểm t: Wt  W  Li   LI 02   i  4 2  Kể từ thời điểm đó, sau thời gian ngắn nhất để i = là: t T Sử dụng giản đờ vectơ quay, tính được: t    s  0, 083  s  12 c) Biểu thức điện tích tụ có dạng: q q cos  t      Biểu thức cường độ dòng điện là: i I0 cos  t     2  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Trong đó:   I0 8 2.10 2 2 rad    10 ;q   2 2.10  C 6 T 0,5.10 s  4.10     Từ đồ thị Hình 1, ta thấy tại: t 0 thì i I0 cos     I0    0    2 2    Vậy: q 2 cos  4.10 t   (nC) 2   UL Câu a) Giản đồ vectơ Theo giản đồ vectơ ta có:  U 40 U R U1 sin 80 40(V)  R  R  20 I U C U1 sin  ZC   80 40 3(V) /3  UR /3  /6  U U1  U2  U R r U C 40  20 3  C 92 F I U L U sin U  60 120 60 3(V)  Z L  L  30 3  L 0,165H I U R  U r U sin  120 60(V)  U r 20(V )  r 10 U  I ( R  r )  ( Z L  Z C ) 2 30  (10 ) 40 (V ) b) Ta có: U C  IZ C  UZ C ( R  r )  ( Z L  Z C )  U ( R  r )  Z L2 Z  L  ZC ZC (1) Biểu thức tam thức bậc hai / Z C , đó U C đạt cực đại (vì U = const) tại: 1 ZL (R  r)  Z 2L    Z  40 3 C1 ZC ZC1 (R  r)2  ZL2 ZL Thay vào (1) ta tính được giá trị cực đại U C bằng: U C max U (R  r)  Z2L  80 V R  r Vậy số vôn kế V3 80 3(V) Chứng tỏ được: Khi hiệu điện thế hai đầu tụ điện có giá trị lớn nhất, hiệu điện thế hai đầu V2 sớm pha /2 hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch Từ giản đồ vectơ, ta có: U U  U C max AB http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word   U  U C2 max  U 2AB  80    40  120V   - Biểu thức hiệu điện thế hai đầu V2: u 120 cos  100t    V  2  Câu a) Phương trình dao động điều hòa hệ hai vật dọc trục lò xo: Phương trình dao động có dạng: x A cos  t    Trong đó:   k 100  10 rad s m1  m 0,5  0,5 Chọn mốc thời gian: A cos     rad t 0; x  2cm; v 0      x 2 cos  10t     cm   A sin  0 A 2cm b) Chọn hệ quy chiếu gắn với m1 Hệ quy m1 m2 chiếu HQC phi quán tính, m1 chuyển x động có gia tốc Khi đó m2 chịu tác dụng • • • (+) O A B lực quán tính Lúc hai vật m1 m2 mới đươck thả ra, m1 chuyển động nhanh dần từ A O, lực quán tính tác dụng lên m2 có chiều ngược lại, tức m2 bị tách khỏi m1 đoạn Trên đoạn OB, m1 chuyển động chậm dần nên lực quán tính tác dụng lên m có xu hướng kéo m2 tách khỏi m1 đoạn OB Theo ra, m2 có thể tách khỏi m1 lực quán tính có độ lớn: 1 Fqt m | a | 1  | m 22 x | 1  | x |  0, 02m 2cm m 2 0,5.102 Vì m2 tách đoạn OB nên x = 2cm Vậy m2 tách B, cách O cm, tức vật m2 tách vị trí biên vào thời điểm sau thả vật T  khoảng thời gian: t1    s  10 Ngay sau đó vật dao động m1 dao động điều hòa với phương trình: x A 'cos   ' t   ' k 100  10 rad ; A ' 2cm s m1 0,5 Trong đó:  '  Tại thời điểm m2 tách khỏi m1, ta có:    x  t1  A 'cos 10 2t1   ' 2    10 2t1   ' 0   '  10    10  v  t1   A sin 10 2t   ' 0    Vậy phương trình dao động m1 sau m2 tách khỏi nó là:   x 2 cos 10 2t    cm  Câu a) Gọi vận tốc cầu sau va chạm v1, cầu sau va chạm v2 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Sau va chạm, cầu chuyển động giống vật bị ném ngang chạm đất sau thời gian: s v2   2 m 2h s 2h 2.5 t , tính được: g g 10   b) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ trước sau va chạm: m  v  v  1 10      m v m1v1  m v  m v m1v1  m v  v1   6 m s m1 Khi cầu lên đến dây treo chạm đinh, vật bắt đầu chuyển động tròn với vận tốc u, bán kính R Chọn mốc thế hấp dẫn vị trí cân m1 Theo định luật bảo toàn năng, vật m1 vị trí cao nhất, ta có: 1 m1v12 m1g  L   L  R  cos  180     R   m1u 2 m gR 1 m1v12  m1gL   m1u (1) 2 2 Để cầu thực được chuyển động tròn thì vị trí cao nhất quỹ đạo chuyển động, trọng lực có độ lớn nhỏ nhất lực hướng tâm: m1g m1 Thay (2) vào (1) ta có: R  u2  u gR (2) R v12  3gL 36  30  0,3  m  2g 20 Vậy để cầu chuyển động tròn với khoảng cách: x L  R 0,  m  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word