Đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 10 (11)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO THANH HÓA ĐÁP ÁN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC (Đáp án này gồm 4 trang, mỗi ý gắn với chấm tròn • ứng với 0.5 điểm) KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học 2010-2011 Môn thi: Vật lý. Lớp 12.THPT Ngày thi: 24/03/2011 Câu Nội dung Điểm Câu 1 (2,5 đ) • Biểu diễn các lực tác dụng lên hệ Vì R.P 2 > r.P 1 nên m 2 đi xuống, m 1 đi lên • Áp dụng định luật II Newton cho m 1 , m 2 : Vật m 1 : - m 1 g + T 1 = m 1 a 1 (1) Vật m 2 : m 2 g – T 2 = m 2 a 2 (2) Áp dụng phương trình ĐLHVR cho ròng rọc: T 2 R – T 1 r = Iγ (3) Mặt khác: a 1 = rγ (4) a 2 = Rγ (5) • Từ (1), (2), (3), (4), (5): IrmRm grmRm ++ − = 2 1 2 2 12 )( γ với 22 2 1 2 1 mrMRI += •Thay số: γ = 20 rad/s 2 ; a 1 = 1m/s 2 ; a 2 = 2m/s 2 ; • T 1 = m 1 (g + a 1 ); T 2 = m 2 (g - a 2 ) , thay số T 1 = 2,75N; T 2 = 1,6N. 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 2 (2,5 đ) a. Tìm thời gian • Khi vật ở VTCB lò xo giãn: mg Δ = = 0,1 m k l Tần số của dao động: k ω = = 10 rad/s m • Vật m: dh P + N + F = ma r r r r . Chiếu lên Ox: mg - N - k l ∆ = ma Khi vật rời giá thì N = 0, gia tốc của vật a = 2 m/s 2 • Suy ra: 2 m(g - a) at Δ = = k 2 2m(g - a) t = = 0,283 s ka l ⇒ 0,5 0,5 0,5 b. Viết phương trình • Quãng đường vật đi được cho đến khi rời giá là 2 at S = = 0,08 m 2 Tọa độ ban đầu của vật là: x 0 = 0,08 - 0,1 = - 0,02 m = -2 cm 1 m k P r N F dh r r B O x 1 P r m 1 m 2 R r 2 P r 2 T r 1 T r + Vận tốc của vật khi rời giá là: v 0 = at = 40 2 cm/s • Biên độ của dao động: 2 2 0 0 2 v A x ω = + = 6 cm Tại t = 0 thì 6cos ϕ = -2 và v > 0 suy ra ϕ = -1,91 rad Phương trình dao động: x = 6cos(10t - 1,91) (cm) 0,5 Câu 3 (3 đ) a. Tính tốc độ truyền sóng: • Tại M sóng có biên độ cực nên: d 1 – d 2 = kλ k dd 21 − =⇒ λ - Giữa M và trung trực của AB có hai dãy cực đại khác 3=⇒ k • Từ đó cm5,1=⇒ λ , vận tốc truyền sóng: v = λf = 30 cm/s 0,5 0,5 b. Tìm vị trí điểm N • Giả sử tauu ω cos 21 == , phương trình sóng tại N:       −= λ π ω d tau N 2 cos2 Độ lệch pha giữa phương trình sóng tại N và tại nguồn: λ π ϕ d2 =∆ Để dao động tại N ngược pha với dao động tại nguồn thì ( ) 2 12)12( 2 λ π λ π ϕ +=⇒+==∆ kdk d • Do d ≥ a/2 ( ) 2 12 λ +⇒ k ≥ a/2 ⇒ k ≥ 2,16. Để d min thì k=3. ⇒d min = cmx a x 4,3 2 min 2 2 min ≈⇒       + 0,5 0,5 c. Xác định L max • Để tại C có cực đại giao thoa thì: 2 2 L a L k .+ − = λ ; k =1, 2, 3 và a = S 1 S 2 Khi L càng lớn đường CS 1 cắt các cực đại giao thoa có bậc càng nhỏ (k càng bé), vậy ứng với giá trị lớn nhất của L để tại C có cực đại là k =1 • Thay các giá trị đã cho vào biểu thức trên ta nhận được: cmLLL 6,205,164 maxmax max 2 ≈⇒=−+ 0,5 0,5 Câu 4 (3 đ) a. Tính L và C 0 • Bước sóng của sóng điện từ mà mạch chọn sóng thu được: LCc πλ 2= ⇒ mCCLc 10)(2 101 =+= πλ ; mCCLc 30)(2 202 =+= πλ • ⇒ 9 1 250 10 0 0 2 2 2 1 = + + = C C λ λ ⇒ C 0 = 20pF • ⇒ )(10.4,9 )(4 7 0 22 2 1 H CCc L − = + = π λ 0,5 0,5 0,5 b. Góc xoay của bản tụ. • Vì điện dung của tụ là hàm bậc nhất của góc xoay ⇒ C x = aα + b Khi α = 0 0 : C 1 = 0 + b ⇒ b = C 1 = 10pF Khi α = 120 0 : C 2 = 10 + a.120 ⇒ a = 2 pF/độ 2 0,5 Vậy: C x = 2a + 10 (pF) (1) • Để thu được sóng có bước sóng λ 3 thì: )(2 03 x CCLc += πλ 4 1 0 10 2 3 2 1 = + + =⇒ x CC CC λ λ ⇒ C x = 100 pF • Thay vào (1): 2α + 10 = 100 ⇒ α = 45 0 0,5 0,5 0,5 Câu 5 (3 đ) a. Xác định giá trị R ; L ;C •Vẽ giãn đồ véc tơ đúng • R = U R /I = U 2 cos60 0 / I = 40Ω • Z C = U C /I = U 2 cos30 0 /I = 40 3 Ω FC 5 10.59,4 − ≈⇒ • Z L = U L /I = U 1 sin30 0 /I = 20 3 Ω HL 11,0≈⇒ 0,5 0,5 0,5 0,5 b. Xác định U 0 và viết biểu thức i • Từ GĐVT : U r = 1 U r + C U r . Áp dụng định lý hàm số cosin ta được : U 2 = U 1 2 + U C 2 + 2U 1 .U C . cos120 0 Thay số và tính toán ta được: U = 120V => U 0 = 120 2 (V) • Lập luận để ⇒ ϕ = -π/6 ⇒ i = 6 cos(100πt + π/6) (A) 0,5 0,5 Câu 6 (2 đ) • Đặt U, U 1 , ΔU , I 1, 1 P∆ là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc đầu. U’, U 2 , ΔU' , I 2 , 2 P∆ là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc sau. Ta có: 10 1' 10 1 100 1 1 2 2 1 2 1 2 = ∆ ∆ ⇒=⇒=         = ∆ ∆ U U I I I I P P Theo đề ra: 1 ΔU = 0,15.U 10 15,0 ' 1 U U =∆⇒ (1) • Vì u và i cùng pha và công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi nên: 2 1 1 1 2 2 1 2 U I U .I = U .I = = 10 U I ⇒ ⇒ U 2 = 10U 1 (2) • (1) và (2): 1 1 1 2 1 1 U = U + ΔU = (0,15 + 1).U 0,15.U 0,15 U' = U + ΔU' = 10.U + = (10 + ).U 10 10      0,5 0,5 0,5 3 • Do đó: 0,15 10+ U' 10 = = 8,7 U 0,15+1 0,5 Câu 7 (3 đ) a. Tính λ 0 • 2 2 1 01 mvhchc += λλ (1) 2 4 2 2 1 0 2 2 02 mvhcmvhchc +=+= λλλ (Vì 2 λ < 1 λ ) (2) • Từ (1) và (2): 210 3 1 3 41 λλλ −= • Thay số m µλ 659,0 0 ≈ 0,5 0,5 0,5 b. Tìm vận tốc quang e tại B. • Khi chỉ chiếu λ 1 thì: W đ1 = W đA = 01 λλ hchc − • Theo định lí động năng: W đB - W đA = eU AB ⇒ W đB = 01 λλ hchc − + eU AB • ⇒ smeU hchc m v ABB /10.086,1)( 2 6 01 ≈+−= λλ 0,5 0,5 0,5 Câu 8 (1 đ) • Góc lệch cực đại nhận được ứng với tia sáng đến mép thấu kính. -Do điểm S nằm bên ngoài tiêu điểm F của thấu kính nên cho ảnh thật S’ ở bên kia thầu kính.(hình vẽ) - Gọi γ là góc lệch của tia tới và tia ló, β là góc hợp bởi tia ló và trục chính Từ hình vẽ ta có: γ = α + β • Theo giả thiết thì d, d ’ >> r, khi đó α ≈ tanα = r/d ; β ≈ tanβ= r/d ’ - Suy ra : γ = α + β = r/d + r/d ’ = r       + ' 11 d d = f r = 20 1 rad = 2,9 0 0,5 0,5 Lưu ý: Nếu thí sinh giải theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa HẾT 4 J 2 . HÓA ĐÁP ÁN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC (Đáp án này gồm 4 trang, mỗi ý gắn với chấm tròn • ứng với 0.5 điểm) KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học 2 010- 2011 Môn thi: Vật lý. Lớp 12.THPT Ngày thi: 24/03/2011 Câu. = 10 U I ⇒ ⇒ U 2 = 10U 1 (2) • (1) và (2): 1 1 1 2 1 1 U = U + ΔU = (0,15 + 1).U 0,15.U 0,15 U' = U + ΔU' = 10. U + = (10 + ).U 10 10      0,5 0,5 0,5 3 • Do đó: 0,15 10+ U' 10 . hao phí trên đường dây lúc sau. Ta có: 10 1' 10 1 100 1 1 2 2 1 2 1 2 = ∆ ∆ ⇒=⇒=         = ∆ ∆ U U I I I I P P Theo đề ra: 1 ΔU = 0,15.U 10 15,0 ' 1 U U =∆⇒ (1) • Vì u và