Tuyển tập đề thi HSG môn vật lý lớp 12 hay nhất (19)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 Môn: VẬT LÍ HƯỚNG DẪN CHẤM (Gồm 04 trang) Câu Nội dung Điểm Câu 1 (2,0 đ) a) Biên độ dao động ban đầu: k mg lA =∆= 11 → Cơ năng dao động ban đầu: 2 11 2 1 W kA= …………………………………………………………………………… Khi m tới biên thì đặt m 0 chồng lên m nên vị trí biên không đổi trong khi VTCB bị dịch chuyển xuống dưới một đoạn m 0 g/k nên biên độ mới là k gm AA 0 12 −= ………………………………………………………………………… → Cơ năng dao động bây giờ là 2 22 2 1 W kA= …………………………………………. → Cơ năng dao động đã bị giảm một lượng là: J375,0WWW 21 =−=∆ ……………. b) Chu kì T=2 π g l ⇒ l =1(m) -Trong một chu kì năng lượng cần cung cấp để duy trì dao động là: W=F c .(4A)=4 l F c sin α 0 -Năng lượng cục pin W ’ =Uq - số chu kì pin có thể duy trì tối đa cho đồng hồ là: N= 0,25 W qU …… -Vậy thời gian pin có thể duy trì tối đa là: t=NT=45,3 ngày 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 2 (1,5 đ) a) Sóng âm là sóng cầu nên 2 ( ) A B I OB I OA = ; 2 ( ) B C I OC I OB = Ta có b = L A -L B =lg 2 2 4 lg( ) lg( ) 3 A B I OB I OA = = (1) 3b=L B -L C =lg B C I I (2) Từ (1) và (2) => L A -L C = 4b =lg 2 lg( ) A C I OC I OA = (3) Từ (1) và (3) => 2 lg( ) OC OA = 4. 2 4 lg( ) 3 = 8 4 lg( ) 3 => OC OA = 4 4 ( ) 3 = 256 81 ……………… b) Khoảng cách MN=a => ON=OM+a I M =10 -8 W/m 2 ; I N =10 -9 W/m 2 => L M -L N =lg 2 2 lg( ) lg( ) 1 M N I ON OM a B I OM OM + = = = => 2 ( ) 10 10 1 OM a a OM OM + = => = − ……………………………………………………. 0,25 0,25 0,25 0,25 1 Câu Nội dung Điểm Vì công suất nguồn âm không đổi nên khi nguồn âm đặt tại N thì P=4π.(NM) 2 .I ' M =4π. (OM) 2 .I M => ' 2 2 2 1 ( ) ( ) ( 10 1) M M I OM OM I NM a = = − => I' M =I M . 2 1 ( 10 1)− = 8 2 10 ( 10 1) − − =2,12.10 -9 (W/m 2 ) 0,25 0,25 Câu 3 (1,5 đ) a) Các phương trình nguồn sóng: U s1 = U s2 = 2cos(40 t π ) cm Phương trình sóng thành phần tại M: U 1M = 2cos(40 t π - 1 2 d π λ ) cm; U 2M = 2cos(40 t π - 2 2 d π λ ) cm; 1,6 v f λ = = cm Phương trình sóng tổng hợp tại M: U M = U 1M + U 2M = 4cos(40 t π - 1,25 π ) cm Xét điều kiện: d 2 – d 1 = k λ ⇔ 9 – 4,2 = k.1,6 ⇒ k =3 vậy M thuộc cực đại giao thoa b) Để M thuộc cực tiểu giao thoa thì d 2 - d 1 =(2k+1) 2 λ ⇒ d 2 =1,6k+5 S 2 dịch ra xa S 1 thì d 2 >9 ⇒ k>2,5 ⇒ k=3 ⇒ ' 2 d =9,8cm …………………………… Khi chưa dịch S 2 thì d 1 =4,2 cm, d 2 =9cm, S 1 S 2 =12cm ⇒ cos α = 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 2 . d S S d d S S + − =0,96 ⇒ sin α =0,28 MH=MS 2 sin α =2,52 cm HS 2 =MS 2 cos α =8,64 cm Khi dịch S 2 đến S 2 ’ thì HS 2 ’ = '2 2 2 MS MH− =9,47cm ………………………… ⇒ đoạn dịch ngắn nhất là: S 2 S 2 ’ = HS 2 ’ - HS 2 =0,83 cm ……………………… α 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 4 (1,5 đ) Do 2 nguồn ngược pha nên điểm M cách 2 nguồn các khoảng d 1 , d 2 sẽ có biên độ dao động là       + − = 2 )( cos2 21 π λ π dd aA M 0,25 2 Câu Nội dung Điểm với a là biên độ dao động của nguồn, λ là bước sóng. Muốn điểm M xa A nhất thì M, I, A thẳng hàng: d 1 =MA=AI+IM=17 cm, ………… Tính được d 2 =MB=10,57 cm ………………………………………………………. cm f v 4 10 40 === λ mmA M 44,9 24 )57,1017( cos5.2 =       + − =→ ππ …………… 0,5 0,5 0,25 Câu 5 (2,0 đ) a. * Bước sóng 4vt m λ = = Phương trình sóng tới tại I U I = 2cos( 2 2 d t π π π λ − − ) = 2cos( 3t π π − ) cm điều kiện t ≥ t∆ = 2,5s (1) Khi U I = 2cm ⇔ 2cos( 3t π π − )=2 3 2t k ⇒ = + kết hợp điều kiện (1) min t⇒ =3s khi k=0 * Lúc t=3s, sóng đã lan truyền đến M với AM = v min t = 6m = 3 2 λ Li độ của điểm I lúc đó là U I = 2cm. Hình dạng của sợi dây như hình vẽ b. *Lúc t=10s trên dây đã có sóng dừng ổn định. B là nút sóng, I là trung điểm của dây với BI = 5m = 2,5 2 λ vậy I là một điểm bụng sóng ⇒ Phương trình sóng dừng cho điểm I: U I = 4cos( 5t π π − ) cm Thay t=10s được U I = -4cm *Lúc t=10s U I = -4cm, tức là không phải thời điểm sợi dây duỗi thẳng, như vậy li độ bằng 0 chỉ có các điểm nút sóng Vậy trên đoạn BI có 3 điểm nút (li độ bằng 0 ): Điểm B và điểm cách B 2m; cách B 4m 0,25 0,25 0,25 H vẽ 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 6 (1,5 đ) a) Khi cuộn dậy quay có xuất điện động cảm ứng: E = -N t φ ∆ ∆ = - NB S t ∆ ∆ 3 Câu Nội dung Điểm - Mạch kín nên có dòng I = E R = NB R S t ∆ ∆ ; B là từ trường trái đất q I t→ = ∆ = NB S R ∆ → B = 4 2 2 . . 0,815.10 . ( ) R q R q T N S N R R π π − = = ∆   − −   …… b) Coi các nguồn điện gồm nguồn điện lý tưởng có suất điện động E mắc nối tiếp với điện trở r. Khi đó ta vẽ lại mạch như hình bên. Dễ dàng nhận thấy các điểm trên đường chấm chấm ngăn giữa nguồn lý tưởng và điện trở r có cùng điện thế. Vì vậy ta có thể chập các điểm đó vào làm một. Mạch trên tương đương với dãy vô hạn các mắt điện trở nối vào một nguồn lý tưởng có suất điện động E. Khi thêm hay bớt một mắt điện trở không gây ra ảnh hưởng gì đối với mạch vô hạn, nên ta có điện trở R 0 của mạch điện vô hạn này thoả mãn: r kkkRrRR RrRRRRR Rr Rr R 2 4 2 4 0 . 22 00 2 00 0 0 ++ = ++ =⇒=−−⇒= + + → Suất điện động E theo I, k và r như sau: rI kkk IE . 2 4 R 2 0 ++ == 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 Hết *Thí sinh làm cách khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. *Thí viết thiếu hoặc viết sai đơn vị từ hai lần trở lên thì trừ 0,25 điểm cho toàn bài. 4 A . SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2 012- 2013 Môn: VẬT LÍ HƯỚNG DẪN CHẤM (Gồm 04 trang) Câu Nội dung Điểm Câu 1 (2,0. điện gồm nguồn điện lý tưởng có suất điện động E mắc nối tiếp với điện trở r. Khi đó ta vẽ lại mạch như hình bên. Dễ dàng nhận thấy các điểm trên đường chấm chấm ngăn giữa nguồn lý tưởng và điện. một. Mạch trên tương đương với dãy vô hạn các mắt điện trở nối vào một nguồn lý tưởng có suất điện động E. Khi thêm hay bớt một mắt điện trở không gây ra ảnh hưởng gì đối với mạch vô hạn, nên