Đáp án HSG Thanh hoá 2006-2007

Sở Giáo dục và Đào tạo Thanh Hoá Kì thi Học Sinh Giỏi bậc THPT năm học 2006-2007 Hớng dẫn chấm môn ; Vật lý I. Cơ học (6,5 điểm): Câu 1(1,5 điểm): + Tần số dao động = 2 = /2 (rad/s) ; Biên độ của dao động A = 0,37 (cm) Vậy x = 0,37sin( 2 t+ ) (cm). + Tại t = 0 thì x = 0,37 => = /2. Vậy phơng trình dao động của hạt là x = 0,37sin ( 2 t + 2 ) (cm) = 0,37cos 2 t (cm). + Lúc t = 3 (s) độ dời là x t = = 0,37cos 2 .3 = 0 và v = x' t = - 0,37. 2 . sin 2 3 = 0,581 (cm/s). Câu 2 (1,5 điểm): a) + Gia tốc chuyển động xuống dốc của xe là a = gsin. + Tác dụng lên con lắc tại một thời điểm nào đó có 3 lực: Trọng lợng P, lực quán tính F (do xe ch đg nh dần đều) và sức căng T của dây treo. Vị trí cân bằng của con lắc là vị trí có hợp lực bằng 0. Tức là 0TFP =++ + Chiếu phơng trình trên xuống phơng OX song song với mặt dốc ta có: Psin - F + T X = 0 + Chú ý rằng độ lớn lực quán tính F = ma = mgsin suy ra T X = 0. Điều này chứng tỏ dây treo con lắc vuông góc với OX khi ở trạng thái cân bằng. (đpcm). b) + Vị trí cân bằng nh trên thì trọng lực biểu kiến của con lắc là P' = Pcos. Tức là gia tốc biểu kiến là g' = gcos. + Vậy chu kì dao động của con lắc sẽ là T = 2 'g L = 2 cosg L 2,83 (s). Câu 3(1,5 điểm): + Năng lợng ban đầu của con lắc là E 0 = mgl.(1-cos 0 ) = 2 0 mgl 2 1 . + Gọi 1 và 2 là hai biên độ liên tiếp của dao động (một lần con lắc qua vị trí cân bằng). Ta có độ giảm thế năng là ( 2 1 mgl 2 1 - 2 2 mgl 2 1 ). + Độ giảm này bằng công của lực cản môi trờng A = F c .S = F c .l.( 1 + 2 ). + Suy ra ( ) 21 mg 2 1 = F c . + Độ giảm biên độ góc mỗi lần sẽ là ( 1 - 2 ) = 2F c / mg = 2.10 -3 mg/mg = 2.10 -3 rad. + Đến khi con lắc ngừng dao động thì số lần đi qua vị trí cân bằng sẽ là N = 0 /( 1 - 2 ) = 50. Tơng ứng với 25 chu kì. Câu 4(2,0 điểm): + Gia tốc a = x'' = - 2 x => gia tốc cực đại a m = 2 A => = (a m /A) 1/2 = 2.10 3 (rad/s). + Vậy ta có F = ma = - 0,01.(2.10 3 ) 2 . 2.10 -3 sin(2.10 3 .t - 3 ) = 80 sin(2.10 3 t + 3 2 ) (N) + Vận tốc cực đại của hạt là v m = A = 4 (m/s) + Cơ năng toàn phần E 0 = 2 mv 2 m = 0,08 (J). T F P P' Điện học (5,5 điểm): Câu 5(2,0 điểm): + Theo bài ra ta có L 1 C 1 = 2 1 1 = L 2 C 2 = 2 2 1 + Khi mạch chứa cả 4 yếu tố thì C = 21 21 CC CC + và L = (L 1 + L 2 ) + Khi đó tần số của mạch là 2 1 = LC = 21 21 CC CC + .(L 1 + L 2 ) = 21 211 CC CCL + + 21 212 CC CCL + + Ta có: 2 1 = 2 1 1 + 21 2 CC C + 2 2 1 + 21 1 CC C => = 1 = 2 . Câu 6(1,5 điểm): + Theo bài ra ta có 2U 0R = U 0L và 2U 0C = U 0L do đó, E 0 2 = U 0R 2 + (U 0L - U 0C ) 2 = U 0R 2 + (2U 0R - U 0R ) 2 = 2U 0R 2 . => U 0R = 2 E 0 + Mặt khác U R = I 0 R => R = 2I E 0 0 + Thay số ta có: R = 70,7 (). Câu 7(2,0 điểm): + Ban đầu tụ 900 (àF) đợc tích điện đến 100 (V) sẽ có năng lợng điện trờng là W 1 = 2 11 UC 2 1 = 4,5 (J). + Đóng khoá K 1 cho mạch LC 1 dao động. Sau 4 1 chu kì ( 1 LC 4 2 ), tụ C 1 phóng hết điện, toàn bộ năng lợng này sẽ chuyển thành năng lợng từ trờng của cuộn cảm L. Đúng thời điểm đó ngắt khoá K 1 và đóng khoá K 2 cho mạch LC 2 dao động, thì sau 4 1 chu kì 2 LC 4 2 , dòng điện qua L bằng 0, lúc đó toàn bộ năng lợng từ trờng này lại chuyển thành năng l- ợng điện trờng của tụ C 2 . + Theo định luật bảo toàn năng lợng ta có 2 22 UC 2 1 = 4,5 (J) => U 2 = 300 (V). + Tuy nhiên, thời gian diễn ra quá trình này là rất ngắn nên việc đóng ngắt khoá K 1 , K 2 không thể làm bằng tay mà phải làm bằng một cơ cấu rơle tự động. Quang học (6,0 im): 1/. (1,0 điểm) + Từ công thức f 1 'd 1 d 1 =+ ta thấy rằng với một thấu kính cho trớc (f = hằng số): Nếu hai điểm sáng bất kì cách thấu kính những khoảng nh nhau d 1 = d 2 thì ảnh của chúng cũng cách thấu kính những khoảng nh nhau d' 1 = d' 2 . + Suy ra rằng nếu vật đặt vuông góc với trục chính (mọi điểm trên vật cách đều thấu kính) thì ảnh của vật cũng phải vuông góc với trục chính. 2/. (1,0 điểm) + ảnh của một điểm đợc tạo thành bởi điểm đồng qui của toàn bộ chùm tia sáng đi đến thấu kính và ló ra khỏi thấu kính. + Khi có con ruồi đậu vào thấu kính thì một phần của chùm tia sáng bị che chắn. Do đó, ảnh A'B' của vật AB chỉ bị giảm đi về cờng độ sáng mà thôi. 3/. (1,0 điểm) 100 àF hình 3 900 àF K 2 K 1 10 H + Hãy tởng tợng bổ dọc thấu kính đã cho thành hai nửa nh nhau có dạng phẳng-lồi. thì mỗi nửa sẽ có độ tụ D = D 0 /2 = (n-1)/R + Bây giờ ghép thấu kính phẳng-lõm sát vào một trong hai nửa thấu kính trên ta sẽ đợc một tấm thuỷ tinh độ tụ bằng 0. Vậy thấu kính phẳng-lõm có độ tụ là D x = - D/2 = -(n-1)/R. 4/. (1,5 điểm) Hình vẽ dới. Chú ý: học sinh có thể vẽ theo cách khá, nhng phải giải thích đợc hình vẽ. + Vẽ các tia sáng tới đặc biệt: Tia đi qua quang tâm và đi qua tiêu điểm, ta đợc ảnh thật của A là A' và ảnh ảo của B là B'. + Trung điểm I có ảnh ở vô cực là I'. Các điểm còn lại trên đoạn BI có ảnh (giao điểm của tia qua quang tâm với đờng A'B') nằm trên nửa đờng thẳng ảo B'I', còn đoạn AF có ảnh là nửa đờng thẳng thật A'I'. + Do vật AB nằm nghiêng 45 0 so với trục chính nên hai ảnh này song song với trục chính và cách trục chính một khoảng đúng bằng tiêu cự f. 5/. (1,5 điểm) + Xét tia sáng đi trong thấu kính //trục chính có góc tới là và góc ló là . Định luật khúc xạ sẽ là sin =n sin . (*) + Từ hình vẽ ta có sin = H/R (**) và sin(-) H/OA => H/OA = sincos - cossin. + Từ (*) và (**) ta có 2 22 2 2 R Hn 1 R H R H 1 R nH OA H = + Do H<<R, nên bỏ qua VCB bậc 2 ta có: R 1n OA 1 = + OA d'. nên R 1n 'd 1 = và tơng tự cho mặt cầu thứ nhất ta có R 1n d 1 = + Cuối cùng R 1n 2 'd 1 d 1 =+ (đpcm). - H R O A F A B I B' A' I' I' . Sở Giáo dục và Đào tạo Thanh Hoá Kì thi Học Sinh Giỏi bậc THPT năm học 2006-2007 Hớng dẫn chấm môn ; Vật lý I. Cơ học (6,5 điểm): Câu 1(1,5 điểm):. Đóng khoá K 1 cho mạch LC 1 dao động. Sau 4 1 chu kì ( 1 LC 4 2 ), tụ C 1 phóng hết điện, toàn bộ năng lợng này sẽ chuyển thành năng lợng từ trờng của cuộn cảm L. Đúng thời điểm đó ngắt khoá. bởi điểm đồng qui của toàn bộ chùm tia sáng đi đến thấu kính và ló ra khỏi thấu kính. + Khi có con ruồi đậu vào thấu kính thì một phần của chùm tia sáng bị che chắn. Do đó, ảnh A'B'