Đề thi học sinh giỏi Hà Nội 2013 vật lý 12 sưu tầm bồi dưỡng

Đưa con lắc tới vị trí dây treo lệch với phương thẳng đứng góc 0,1rad rồi buông nhẹ.. Có một vị trí của AB mà khi đổi chỗ hai thấu kính thì vị trí của ảnh không đổi.. Cho dòng điện không

Trang 1

Câu I (5 điểm)

Một con lắc đơn gồm vật nặng có khối lượng m = 500g và dây có chiều dài = 100cm đặt ở nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Lấy  2 10 Đưa con lắc tới vị trí dây treo lệch với

phương thẳng đứng góc 0,1rad rồi buông nhẹ.

1 Bỏ qua lực cản của môi trường, hãy tính: chu kì dao động; cơ năng; tỉ số lực căng dây cực đại và lực căng dây cực tiểu của con lắc

2 Thực tế có lực cản nên sau 50 dao động, biên độ góc của con lắc chỉ còn một nửa Để duy trì dao động của con lắc cần một động cơ có công suất tối thiểu là bao nhiêu?

Câu II (4 điểm)

Đặt đồng trục một thấu kính phân kì O1 có tiêu cự 7,5cm với một thấu kính hội tụ O2 có tiêu cự 15cm sao cho khoảng cách giữa hai thấu kính O1O2 = 24cm Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính nằm ngoài O1O2 về phía O1

1 Chứng minh ảnh của AB qua hệ thấu kính là ảnh thật

2 Có một vị trí của AB mà khi đổi chỗ hai thấu kính thì vị trí của ảnh không đổi Tìm vị trí đó của AB

Câu III (4 điểm)

Một thanh kim loại MN dài 20cm có khối lượng m = 10g được treo

bởi hai sợi dây nhẹ, không dãn, cách điện, có cùng chiều dài  = 40cm (hình

1) Thanh MN nằm ngang trong từ trường đều có véctơ cảm ứng từ thẳng

đứng Cho dòng điện không đổi I = 4A chạy qua thanh MN thấy ở vị trí cân

bằng, dây treo lệch so với phương thẳng đứng góc 300 Bỏ qua mọi lực cản,

lấy g = 10m/s2

1 Tìm độ lớn của cảm ứng từ B

2 Đổi chiều dòng điện đột ngột, tìm tốc độ của thanh MN khi dây treo có phương thẳng đứng

Câu IV (4 điểm)

Một hệ gồm hai vật giống nhau có khối lượng m1 = m2 = 200g dính với nhau bởi một lớp keo mỏng Một lò xo nhẹ có chiều dài tự nhiên là 0= 40cm, treo thẳng đứng với đầu trên cố định, đầu dưới gắn vào m1 Khi hệ vật cân bằng, lò xo dài 44cm Lấy g = 10m/s2; 2 10

1 Kéo hệ vật thẳng đứng xuống dưới để lò xo dài 46cm rồi thả nhẹ cho hệ dao động điều hòa Tìm quãng đường dài nhất và quãng đường ngắn nhất hệ vật đi được trong 0,1s

2 Nâng hệ vật thẳng đứng đến khi lò xo có chiều dài 38cm rồi thả nhẹ Biết hai vật rời nhau khi lực căng giữa chúng đạt tới 3,5N Tìm biên độ dao động của vật m1 khi rời khỏi vật m2

Câu V (3 điểm)

Một tấm pin mặt trời rộng 1m2 có hằng số hấp thụ năng lượng là k = 2,1J/cm2/phút Tấm pin này được ghép với một cơ cấu truyền năng lượng tới một bánh đà với hiệu suất 1% Biết bánh

đà hình trụ đặc với khối lượng m = 500kg và bán kính R = 50cm Ban đầu bánh đà đứng yên, lấy

g = 10m/s2

1 Tìm tốc độ góc của bánh đà sau khi pin được phơi nắng 8h

2 Sau 8h phơi nắng, trục của bánh đà đột ngột rời ổ đỡ làm bánh đà lăn trên mặt phẳng ngang với hệ số ma sát  0,1 Tìm quãng đường bánh đà đi được cho tới khi ngừng trượt

- HÕt

-Hä vµ tªn thÝ sinh : Sè b¸o danh :

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ - LỚP 12

HÀ NỘI Năm học 2012 - 2013

Môn thi : Vật lý Ngày thi: 15 tháng 10 năm 2012 Thời gian làm bài: 180 phút

ĐỀ CHÍNH THỨC

Hình 1

Trang 2

Câu I (5 điểm)

1 T 2 l 2s

g



  0,5đ

0

0,025

E m A  mgl  J 0,5đ

Lập luận để thu được: T Max mg c(3 os 2 os )c 0 1đ

T Max mg(3 2 os ) c 0 và Tmin mgc os 0 0,5đ

Tính được 0

0

3 2 os

1, 015 os

M m

c T





  0,5đ

2 Sau 50 dao động, biên độ góc chỉ còn một nửa nên 0

4

E

E  1đ

6 0

0

3 3

187,5.10

E

T



     W 1đ

Câu II (4 điểm)

AB    A B    A B 1đ

d1 > 0 và f1 < 0 nên d’1 < 0 với d2 = O1O2 – d’1 > 24cm

Mà f2 = 15cm nên d2>f2 vậy d’2>0: Ảnh thật 1đ

2 Theo nguyên lý thuận nghịch chiều truyền tia sáng suy ra:d1 = d’2 = x 1đ

1 2

24 d d x f x f

  0,5đ

Thay số ta được x1 = 30cm và 2 60

11

x  cm(loại) 0,5đ

Câu III (4 điểm)

1 Vẽ hình 0,5đ

Nhận ra: tan 300 1

3

   1đ suy ra B = 0,072T 0,5đ

2 Lực F sinh công A BIl l MN sin 300 0,5đ

Theo định lý động năng

2

(1 os30 ) sin 30

mv

   1đ được v = 1,84m/s 0,5đ

Câu IV (4 điểm)

1 Dao động của hệ vật có A = 2cm và T 2 l0 0, 4s

g

 

  1đ

Lập luận để tìm được quãng đường dài nhất SM =A 2= 2,828cm 0,5đ

Lập luận để tìm được quãng đường ngắn nhất Sm = 2( ) 1,171

2

A

A  cm 0,5đ

P

 

F

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI

Ngày thi: 15 -10 - 2012

Trang 3

2 Hệ bắt đầu dao động với T = 0,4s và A = 6cm

Xét vật m2 trong quá trình dao động cùng với m1: P2 – F = m2a2 = - 2

2

m x 0,5đ

Vị trí để m2 rời khỏi m1 là khi F = 3,5N tức là 22

2 0,03

F P

m 



  = 3cm = A/2 0,5đ

Lúc này vận tốc của hai vật cùng là 3 82,16 /

2

v A cm s 0,5đ

Khi đó m1 có tọa độ x1 = 5cm (với vị trí cân bằng mới)

Vận tốc v1= 81,62cm/s nên 2 1 2

1 m 1 6, 205

k

   0,5đ

Câu V (3 điểm)

1 Bánh đà có

2

mR

E I  mR  suy ra 0 4E2 56,79rad s/

mR

   1đ

2 Bánh đà được giải phóng với tốc độ 0 Khi chuyển động trên mặt phẳng ngang thì nó chịu lực ma sát hướng về phía trước F ms mg Khi dừng trượt nó thu được tốc độ 1 0,5đ

Ta có: F R I ms  và ma F ms 0,5đ

Gọi thời gian bắt đầu lăn trên đường tới lúc ngừng trượt là t ta có

ms

F R I

t

  

ms

R

t

 



Ta giải được: 0

1 3



  và 0

3

R t

g





 0,5đ

Quãng đường:

2 2 ( )

44,8

mg



    0,5đ

Chú ý: Thí sinh làm theo cách khác mà đúng đáp số và bản chất vật lý vẫn cho đủ điểm.

Trang 4

Câu I

Một con lắc đơn gồm vật nặng có khối lượng m = 500g và dây có chiều dài = 100cm đặt ở nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Lấy 2

10

  Đưa con lắc tới vị trí dây treo lệch với

phương thẳng đứng góc 0,1rad rồi buông nhẹ.

1 Bỏ qua lực cản của môi trường, hãy tính: chu kì dao động; cơ năng; tỉ số lực căng dây

cực đại và lực căng dây cực tiểu của con lắc

2 Thực tế có lực cản nên sau 50 dao động, biên độ góc của con lắc chỉ còn một nửa Để

duy trì dao động của con lắc cần một động cơ có công suất tối thiểu là bao nhiêu?

Câu II

Đặt đồng trục một thấu kính phân kì O1 có tiêu cự 7,5cm với một thấu kính hội tụ O2 có tiêu cự 15cm sao cho khoảng cách giữa hai thấu kính O1O2 = 24cm Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính nằm ngoài O1O2 về phía O1

1 Chứng minh ảnh của AB qua hệ thấu kính là ảnh thật

2 Có một vị trí của AB mà khi đổi chỗ hai thấu kính thì vị trí của ảnh không đổi Tìm vị

trí đó của AB

Câu III

Một thanh kim loại MN dài 20cm có khối lượng m = 10g được treo

bởi hai sợi dây nhẹ, không dãn, cách điện, có cùng chiều dài  = 40cm (hình

1) Thanh MN nằm ngang trong từ trường đều có véctơ cảm ứng từ thẳng

đứng Cho dòng điện không đổi I = 4A chạy qua thanh MN thấy ở vị trí cân

bằng, dây treo lệch so với phương thẳng đứng góc 300 Bỏ qua mọi lực cản,

lấy g = 10m/s2

2 Đổi chiều dòng điện đột ngột, tìm tốc độ của thanh MN khi dây treo có phương thẳng

đứng

Hình 1

HÀ NỘI Năm học 2012 - 2013

ĐỀ BÀI ĐỀ XUẤT

Trang 5

Câu I

Một thanh kim loại AB dài 20cm có khối lượng m = 20g được treo bởi hai sợi dây nhẹ, không dãn, cách điện, có cùng chiều dài  = 100cm Thanh MN nằm ngang trong từ trường đều

có véctơ cảm ứng từ thẳng đứng Cho dòng điện không đổi I = 4A chạy qua thanh AB thấy ở vị trí cân bằng, dây treo lệch so với phương thẳng đứng góc 300 Bỏ qua mọi lực cản, lấy g = 10m/

s2

2 Đổi chiều dòng điện đột ngột, tìm tốc độ của thanh AB khi dây treo có phương thẳng đứng

Câu II

Một hệ gồm hai vật giống nhau có khối lượng m1 = m2 = 200g dính với nhau bởi một lớp keo mỏng Một lò xo nhẹ có chiều dài tự nhiên là 0= 40cm, treo thẳng đứng với đầu trên cố định, đầu dưới gắn vào m1 Khi hệ vật cân bằng, lò xo dài 44cm Lấy g = 10m/s2; 2

10

 

1 Kéo hệ vật thẳng đứng xuống dưới để lò xo dài 46cm rồi thả nhẹ cho hệ dao động điều hòa Tìm quãng đường dài nhất và quãng đường ngắn nhất hệ vật đi được trong 0,1s

2 Nâng hệ vật thẳng đứng đến khi lò xo có chiều dài 38cm rồi thả nhẹ Biết hai vật rời nhau khi lực căng giữa chúng đạt tới 3,5N Tìm biên độ dao động của vật m1 khi rời khỏi vật m2

Câu III

Một tấm pin mặt trời rộng 1m2 có hằng số hấp thụ năng lượng là k = 2,1J/cm2/phút Tấm pin này được ghép với một cơ cấu truyền năng lượng tới một bánh đà với hiệu suất 1% Biết bánh

đà hình trụ đặc với khối lượng m = 500kg và bán kính R = 50cm Ban đầu bánh đà đứng yên, lấy

g = 10m/s2

1 Tìm tốc độ góc của bánh đà sau khi pin được phơi nắng 8h

2 Sau 8h phơi nắng, trục của bánh đà đột ngột rời ổ đỡ làm bánh đà lăn trên mặt phẳng ngang với hệ số ma sát  0,1 Tìm quãng đường bánh đà đi được cho tới khi ngừng trượt

HÀ NỘI Năm học 2012 - 2013

ĐỀ BÀI ĐỀ XUẤT

Định dạng
Số trang	5
Dung lượng	316,5 KB