Đề thi HSG Nam ĐỊnh 2012-2013 (phần tự luận) môn vật lý

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2012-2013 NAM ĐỊNH Môn :VẬT LÝ – Lớp 12 THPT Phần tự luận- Thời gian làm bài: 90 phút Câu 1.Một đĩa tròn phẳng, đồng chất khối lượng 0,2 kg, bán kính 20 cm đang quay đều quanh trục vuông góc với mặt đĩa và đi qua tâm đĩa với tốc độ góc ω 0 =10 rad/s thì bị tác dụng bởi một momen hãm. Đĩa quay chậm dần đều và dừng lại sau khi quay được một goc 10 rad/s. 1.Tính độ lớn của momen hãm đó? 2. Tính thời gian từ lúc đĩa chịu tác dụng của momen hãm đến khi dừng hẳn? Câu 2: Một con lắc đơn gồm quả cầu nhỏ khối lượng m = 100 g, sợi dây có chiều dài 1 m dao động ở nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s 2 . 1. Lập công thức tính lực căng của sợi dây tại một vị trí sợi dây hợp với phương thẳng đứng góc α . Tính tỉ số giữa lực căng cực đại và lực căng cực tiểu của sợi dây biết biên độ dao động của con lắc bằng 0,1 rad? 2. Quả cầu được tích điện với độ lớn điện tích q rồi đặt trong điện trường đều có vec tơ cường độ điện trường nằm ngang. Khi cân bằng sợi dây treo bị lệch so với phương thẳng đứng góc 0,1 rad β = và quả cẩu ở vị trí O 1 . Kéo quả cầu tới vị trí B sao cho sợi dây lệch khỏi vị trí cân bằng góc 0,1 rad ( như hình 1)rồi thả nhẹ cho nó dao động điều hòa. Tính biên độ của dao động và gia tốc của quả cầu tại vị trí lực căng của sợi dây và trọng lực của quả cầu có cùng độ lớn? Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn sóng S 1 và S 2 cách nhau 11 cm dao động điều hòa theo phương vuông góc với mặt nước có phương trình u 1 =u 2 = 5cos(100πt) mm. Tốc độ truyền sóng v = 0,5 m/s và biên độ sóng không thay đổi khi truyền đi. Chọn hệ trục tạo độ Oxy thuộc mặt phẳng mặt nước khi yên lặng, gốc O trùng với S 1 . 1. Tìm biên độ sóng tổng hợp tại M có tọa độ x = 3,96 cm; y= 5,28 cm? 2. Trong không gian, phía trên mặt nước có một chất điểm chuyển động mà hình chiếu (P) của nó ở mặt nước chuyển động với phương trình quỹ đạo y = x +2 và có tốc độ v 1 = 5 2 cm/s. Trong thời gian t = 2 s kể từ lúc (P) có tọa độ x =0 thì( P) cắt bao nhiêu vân cực đại trong vùng giao thoa của hai sóng? Câu 4: Một mạch điện xoay chiều gồm một biến trở R, cuộn cảm thuần và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điện áp xoay chiều hai đầu AB có giá trị hiệu dụng không đổi. 1. Điều chỉnh điện dung của tụ tới giá trị C 1 rồi thay đổi R thì số chỉ của vôn kế(có điện trở rất lớn) mắc song song với biến trở không thay đổi. Nhúng biến trở vào một nhiệt lượng kế để đun sôi một lượng nước. Nếu điều chỉnh điện trở của biến trở có giá trị R 1 thì thấy sau 10 phút nước sôi. Nếu điện trở của biến trở có giá trị R 2 thì thấy sau 15 phút nước sôi. Nếu điều chỉnh điện trở của biến trở có giá trị R 3 = 2R 1 +3R 2 thì sau bao lâu nước sôi? Coi điện trở của biến trở không thay đổi theo nhiệt độ. 2. Điều chỉnh điện trở của biến trở tới giá trị xác định rồi điều chỉnh điện dung của tụ điện. Khi C=C 1 thì dòng điện sớm pha hơn / 4 π so với điện áp u AB . Điều chỉnh điện dung của tụ O O 1 B ĐỀ CHÍNH THỨC Hình 1 điện tới giá trị C=C 2 = 0,4C 1 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại. Tính hệ số công suất của mạch khi đó? Câu 5: Cho mạch dao động lí tưởng( hình 2). Các tụ điện có điện dụng C 1 = 3 nF; C 2 = 6 nF; cuộn thuần cảm có độ tự cảm L =0,5 mH. Bỏ qua điện trở dây nối. Khi đó trong mạch có dao động điện từ tự do thì cường độ dòng điện cực đại trong mạch bằng 0,03 A. 1.Tính tần số biến thiên năng lượng từ trường của mạch? 2.Tính điện áp cực đại giữa hai điểm A,M và M,B? Họ và tên thí sinh: Giám thị 1: SBD: Giám thị 2: L C 1 C 2 M A B Hình 2 . SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2012-2013 NAM ĐỊNH Môn :VẬT LÝ – Lớp 12 THPT Phần tự luận- Thời gian làm bài: 90 phút Câu 1.Một đĩa tròn. thuần cảm có độ tự cảm L =0,5 mH. Bỏ qua điện trở dây nối. Khi đó trong mạch có dao động điện từ tự do thì cường độ dòng điện cực đại trong mạch bằng 0,03 A. 1.Tính tần số biến thi n năng lượng. biến trở tới giá trị xác định rồi điều chỉnh điện dung của tụ điện. Khi C=C 1 thì dòng điện sớm pha hơn / 4 π so với điện áp u AB . Điều chỉnh điện dung của tụ O O 1 B ĐỀ CHÍNH THỨC Hình 1 điện