Đề thi HSG Vật Lý lớp 12 năm học 2014 - 2015 tỉnh Ninh Bình (lần thứ nhất) ngày thứ hai

SỞ GD&ĐT NINH BÌNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT Kỳ thi thứ nhất - Năm học 2014 – 2015 MÔN: VẬT LÝ Ngày thi thứ hai: 08/10/2014 (Thời gian làm bài 180 phút, không kể thời gian giao đề) Đề thi gồm 05 câu, trong 02 trang Câu 1 (4 điểm): Cho mạch dao động lý tưởng như hình 1: Ban đầu khoá K 1 ở 1, khóa K 2 mở, hai tụ C 1 , C 2 giống nhau được cấp năng lượng W = 10 -6 J từ nguồn điện một chiều có suất điện động E = 4V. Chuyển K 1 từ 1 sang 2, mạch dao động với chu kì T = 4.10 6− s. 1. Xác định cường độ dòng điện cực đại trong cuộn dây. 2. Vào lúc cường độ dòng điện trong cuộn dây đạt giá trị cực đại thì đóng nhanh K 2 . Tính điện áp cực đại giữa hai đầu cuộn dây sau đó. Câu 2 (4 điểm): Cho mạch điện như hình 2, trong đó điện dung C của tụ điện và điện trở R có thể thay đổi được. Cuộn dây cảm thuần có độ tự cảm L = 1 π H; vôn kế có điện trở vô cùng lớn. Đặt vào hai đầu mạch điện áp ( ) AB u 100 2cos100 t V= π . 1. Khi R = 100 3 ,Ω tìm C để số chỉ vôn kế đạt giá trị lớn nhất, tìm giá trị lớn nhất đó. 2. Tìm C để số chỉ của vôn kế không phụ thuộc vào R. Câu 3 (4 điểm): Hai điốt không lí tưởng giống nhau có đường đặc trưng Vôn-Ampe như hình 3 được mắc vào mạch điện như hình 4. Cho biết R = 16Ω, r = 4Ω, nguồn điện lý tưởng có suất điện động là E = 4V, điện dung của tụ là C = 100µF. Các tham số trên đường đặc trưng Vôn- Ampe của điốt: U 0 = 1V, I 0 = 50mA. 1. Đóng khoá K, hỏi tụ điện nạp đến hiệu điện thế bằng bao nhiêu. 2. Sau khi nạp cho tụ, mở khoá K. Tính nhiệt lượng toả ra trên R và trên mỗi điốt. - - 1 ĐỀ THI CHÍNH THỨC L C 1 C 2 K 2 1 2 Hình 1 E K 1 O U 0 U I I 0 Hình 3 r E K R C Hình 4 V A B C R L Hình 2 Câu 4 (4 điểm): Xét một khối cầu thủy tinh tâm O, bán kính R và chiết suất n đặt trong không khí. (P) là một tiết diện thẳng chứa đường kính AB, một điểm sáng S thuộc AB, S’ là ảnh của S tạo bởi các tia khúc xạ qua mặt cầu (hình 5). 1. Gọi I là một điểm tới bất kì; SO x= ; S'O x '= ; SI d= ; SI' d '= . Chứng tỏ rằng: d nx d ' x ' = 2. Điểm sáng S cho ảnh rõ nét khi thỏa mãn điều kiện tương điểm. Tuy nhiên, có hai vị trí của S (không trùng với O) thỏa mãn điều kiện tương điểm một cách tuyệt đối với mọi tia sáng phát ra từ S. Tìm hai vị trí đó. Câu 5 (4 điểm): Một chiếc vòng khối lượng M, bán kính R, bề dày không đáng kể, mô-men quán tính đối với trục đi qua tâm MR 2 , được treo trên một chiếc vòng tay nhỏ bán kính r (r < R), tâm của vòng nhỏ tại O (hình 6). Cho chiếc vòng lớn dao động với biên độ góc nhỏ trong mặt phẳng thẳng đứng. Biết chuyển động của vòng lớn trên vòng nhỏ là lăn không trượt. Cho gia tốc trọng trường là g và bỏ qua sức cản không khí. 1. Cho vòng nhỏ cố định, bán kính r vô cùng nhỏ (r ≈ 0). Tìm chu kì dao động của vòng lớn. 2. Cho vòng nhỏ bán kính r ≠ 0 và vẫn cố định. Tìm chu kì dao động của vòng lớn. 3. Trong trường hợp vòng nhỏ có khối lượng m, bán kính r ≠ 0, mô-men quán tính đối với trục đi qua tâm là mr 2 và có thể quay không ma sát quanh trục cố định đi qua O. Tìm chu kì dao động của hệ. HẾT Họ và tên thí sinh : Số báo danh Họ và tên, chữ ký: Giám thị 1: Giám thị 2: - - 2 Hình 6 O R S S’ O x x’ d d’ I A B Hình 5 . GD&ĐT NINH BÌNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT Kỳ thi thứ nhất - Năm học 2014 – 2015 MÔN: VẬT LÝ Ngày thi thứ hai: 08/10 /2014 (Thời gian làm bài 180 phút, không kể thời gian giao đề) Đề thi. nhiêu. 2. Sau khi nạp cho tụ, mở khoá K. Tính nhiệt lượng toả ra trên R và trên mỗi điốt. - - 1 ĐỀ THI CHÍNH THỨC L C 1 C 2 K 2 1 2 Hình 1 E K 1 O U 0 U I I 0 Hình 3 r E K R C Hình 4 V A B C R L Hình. vào R. Câu 3 (4 điểm): Hai điốt không lí tưởng giống nhau có đường đặc trưng Vôn-Ampe như hình 3 được mắc vào mạch điện như hình 4. Cho biết R = 16Ω, r = 4Ω, nguồn điện lý tưởng có suất điện