SỞ GD&ĐT NGHỆ AN BẢNG A KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015 2016 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ 12 THPT Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu 1 (4,0 điểm)[.]
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN BẢNG A KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015-2016 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu (4,0 điểm) Trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn có nêm khối lượng m m, góc nghiêng nêm α Một vật nhỏ khối lượng bắt đầu trượt không ma sát từ A Biết AB = l (Hình 1) Nêm giữ cố định mặt phẳng ngang Tìm tốc độ vật nhỏ trượt đến B Nêm trượt mặt phẳng ngang Hãy xác định gia tốc nêm quãng đường mà nêm trượt theo phương ngang kể từ vật bắt đầu trượt từ A đến rời khỏi nêm B Giả sử nêm có vận tốc Vo đến va chạm hoàn toàn đàn hồi vào cầu nhỏ có khối lượng 2m nằm n (Hình 2) Sau va chạm nêm không nẩy lên Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng ban đầu góc nghiêng nêm α phải nhỏ góc giới hạn αo Tìm αo Câu (3,5 điểm) Một hạt khơng mang điện tích, đứng n bị vỡ từ trường B thành hai mảnh khối lượng m1 m2, mang điện tích tương ứng q –q Biết sau khoảng thời gian t kể từ vỡ hai mảnh gặp Bỏ qua tương tác Culông hai mảnh lực cẩn mơi trường tìm khoảng thời gian t Câu (4,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ 3: U = 60V (không đổi), C1 = 20μF, C2 = 10μF Ban đầu tụ điện chưa tích điện Khố K vị trí b, chuyển sang a lại b Tính điện lượng qua R Sau chuyển K sang a lại b Tính điện lượng qua R lần chuyển thứ http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tính tổng điện lượng qua R sau n lần chuyển khoá Câu (3,0 điểm) Hai ray dẫn điện dài nằm song song với nhau, khoảng cách hai ray I = 0,4m MN PQ hai dẫn điện song song với gác tiếp xúc điện lên hai ray, vng góc với hai ray (hình vẽ 4) Điện trở MN PQ r = 0,25Ω, R = 0,5Ω, tụ điện C = 20μF ban đầu chưa tích điện, bỏ qua điện trở hai ray điện trở tiếp xúc Tất hệ thống đặt từ trường có véc tơ B vng góc với mặt phẳng hình vẽ chiều vào trong, độ lớn B = 0,2T Cho MN trượt sang trái với vận tốc v = 0,5m/s, PQ trượt sang phải với vận tốc 2v Tìm cơng suất toả nhiệt điện trở R Tìm điện tích tụ, nói rõ tích điện dương? Câu (5,5 điểm) Cho mạch điên hình Nguồn điện có suất điện động E = 12V, điện trở r = 0,6Ω, AB biến trở chạy có điện trở toàn phần R = 9Ω Ba ắcquy nhau, có suất điện động eo điện trở ro = 0,5Ω Gọi điện trở phần AC x Khi x = 6Ω ắc quy nạp điện dòng qua ắc quy 0,4A Tính suất điện động ắc quy cơng suất toả nhiệt tồn biến trở Bộ ắc quy (ba ắc quy nối tiếp) nạp đầy điện dùng để thắp sáng bình thường tối đa bóng đèn loại 1,5V – 1,5W Nói rõ cách mắc đèn Ba ắc quy nạp đầy điện mắc vào mạch hình Hai điốt giống có điện trở thuận rD = 4Ω, điện trở ngược vô lớn, R biến trở Điều chỉnh giá trị R để công suất điện tiêu thụ biến trở cực đại, tìm giá trị cực đại http://dethithpt.com – Website chun đề thi – tài liệu file word SỞ GD&ĐT NGHỆ AN BẢNG A KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015-2016 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu 1 Chọn mốc mặt sàn Cơ vật nhỏ A: Cơ vật nhỏ B: Wo W m gl.sin mvB2 Áp dụng định luật bảo toàn ta được: vB gl.sin Xét hệ qui chiếu gắn với nêm a: gia tốc vật nêm; ao: gia tốc nêm sàn a a a0 m Gia tốc vật sàn: (1) m N P Fqt a Đluật II Newton: (2) m m m g sin a0 cos a a g sin a0 cos 2 Chiếu lên phương AB: (3) ' Chiếu (1) phương ngang: am a cos o (4) Vì khơng có ngoại lực theo phương ngang: động lượng bảo toàn m Vm mVN 0 mam' 2ma0 0 am' 2a0 Thế (4) vào (5) suy ra: Thế (3) vào (6) suy ra: a cos a0 2a0 a g sin a0 cos 3a0 cos (5) (6) 3a0 g sin cos a0 cos cos Quãng đường mà nêm trượt theo phương ngang Gọi S quãng đường mà nêm trượt, s quãng đường dịch chuyển theo phương ngang vật so với m s l cos ( s S ) mS s 3S S 3 nêm Từ định luật bảo toàn động lượng: Ngay nêm va chạm vào cầu phản lực F truyền cho cầu vận tốc V2 Xung lực F có phương vng góc với mặt nêm, nên V2 có phương hợp với phương thẳng đứng góc α Xét theo phương ngang: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Theo ĐLBTĐL: mV0 = mV1 + 2mV2sinα ⟹ V0 = V1 + 2V2.sinα (1) 1 mVo2 mV12 2mV22 Vo2 V12 2V22 2 Va chạm hoàn toàn đàn hồi nên: (2) Từ (1) (2) ta có: V2 2V0 sin 2sin 1 (3) V (1 2sin ) V1 2sin (4) sin Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng cũ V1 > 0: sin 45 45 Câu Theo định luật bảo toàn động lượng: m1v1 = m2v2 (1) sau vỡ hai hạt chuyển động ngược chiều Nếu hướng chuyển động mảnh hợp với véc tơ cảm ứng từ góc α ≠ 90° quỹ đạo hai mảnh đường xoắn ốc hướng xa nên hai mảnh không gặp Khi α = 90° hai mảnh chuyển động theo quỹ đạo trịn với tốc độ khơng đổi tác dụng lực Lorenxơ Bán kính là: R1 m1v1 mv R2 2 qB qB (2) Kết hợp (1) (2) ta R1 = R2 = R Do hai điện tích trái dấu nên hai mảnh chuyển động đường trịn hai phía ngược đến gặp t Khoảng thời gian từ vỡ đến gặp là: 2 m1m2 2 R v1 v2 qB(m1 m2 ) Câu Lần 1, K chốt a tụ C1 tích điện Q1 = C1U Khi chuyển K từ chốt a sang chốt b lần điện tích tụ điện là: C12 Q U Q Q 11 21 11 C1 C2 U11 U 21 C1 C2 Q Q C U 21 11 Q Q C U Q C1C2 U 11 21 21 C1 C2 Điện lượng dịch chuyển qua điện trở R là: Q1 Q1 Q11 C2 C1U 400C C1 C2 Khi chuyển K từ chốt a sang chốt b lần ta có: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Q C12 C2 Q22 12 U 1 Q12 C1 C2 C1 C2 C2 U12 U 22 C1C2 C1 U C C Q12 Q22 C1U C1 C2 Q Q C U Q C1C2 U C2 U 12 22 22 C C C C C1 C2 2 Điện lượng dịch chuyển qua R lần là: C12 C2 C2 400 Q2 Q1 Q12 C1U U 1 C C1U C1 C2 C1 C2 C1 C2 3 Sau chuyển K sang chốt b lần ta được: 2 C2 C2 C12 Q13 U (1 ) C1 C2 C1 C2 C1 C2 C2 C2 CC Q23 U (1 ) C1 C2 C1 C2 C1 C2 Điện lượng dịch chuyển qua R lần là: C2 C C C1 Q3 Q1 Q13 C1U (1 ) C1U C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2 Sau chuyển K sang chốt b lần thứ n ta được: n C2 C2 C12 Q1n U (1 ) C1 C2 C1 C2 C1 C2 n C2 C2 C1C2 U (1 ) Q2 n C C C C C C 2 Điện lượng dịch chuyển qua R lần n là: n n C C2 C2 C1C2 C1 Qn U 1 (1 ) C1U C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2 C1 C2 Vậy tổng điện lượng qua R sau n lần K chuyển sang chốt b là: n C C2 C C2 Q Q1 Q2 Qn C1U C C C1 C2 C1 C2 C1 C2 n C2 4 (1 )C2U (1 n ).6.10 C C C Câu Suất điện động cảm ứng xuất dẫn MN PQ là: E1 = Blv; E2 = 2Blv Cường độ dòng điện mạch: I E1 E 3Blv R 2r R 2r http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 2 E1 E 3Blv R r R 2r R 2r Công suất toả nhiệt R: P = I R = 9.0, 22.0, 42.0,52 P 0,5 7, 2.10 0, 0072(W ) (0,5 0,5) 3Blv r 2.10 (C) Blv R 2r Điện tích tụ điện C là: U = C.UMN= C(E1 – I.r) = C Bản tích điện dương tụ nối phía điểm M Câu Chiều dịng điện hình vẽ Tại nút A: I = I1 + I2 (I1 = 0,4A) Sử dụng định luật Ơm cho đoạn mạch ta có: UAC = I2.x = 6I2 UAC = E – I(r+ RCB) = 12 – 3,6I UAC = 3e0 + 3r0I1 = 3e0 + 0,6 Giải hệ bốn phương trình ta được: I2 = 1,1A; I = 1,5A; e0 = 2V 2 Từ đó: P PAC PCB RAC I RCB I 14, 01W Đèn có cường độ định mức điện trở Iđ = 1A; Rđ = 1,5Ω Bộ nguồn có Eb = 6V; rb = 1,5Ω Để đèn sáng bình thường phải mắc chúng hỗn hợp đối xứng Gọi số đèn mắc nối tiếp dây x, số dãy đèn mắc song song với y Với x, y nguyên dương Ta có điện trở đèn RN xRd 1,5 x y y I Cường độ dịng điện chạy mạch Eb y.I d y 1,5 x RN rB 1,5 y x + y = Suy số đền tối đa x.y = Vậy phải mắc đèn thành dãy song song, dãy gồm đèn mắc nối tiếp Giả sử ốt mở dịng điện có chiều hình vẽ Xét vịng mạch ABDA, DCBD nút B ta có hệ phương trình 4,5i1 iR 0(1) 5i2 iR 0(2) i i i (3) 1 Giải hệ ta được: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word i1 20 R 45 19 R i2 36 R 45 19 R i 56 45 19 R Do i2 với R ốt D2 mở Ta thấy R ≥ 5Ω ⟹ i1 ≤ điốt D1 đóng PR Cơng suất điện trở R 4e02 R 4e02 4e02 0,16W ( R rD 2r0 ) 4(rD 2r0 ) rD 2r0 R R Khi R < 5Ω ⟹ i1 > diốt D1 mở 56 56 PR i R R PR max 0,917(W) 45 19 R 45 19 R R Công suất điện trở R http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word