Đề & đáp án thi HSG VL12 tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu năm 2011 môn vật lý

    From:DAYHOCVATLI.NET…………………………………………………….…………………………………………Trang1 SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU LỚP 12 THPT, NĂM HỌC 2010 – 2011 MÔN THI: VẬT LÝ Thời gian làm bài thi: 180 phút Ngày thi: 02/11/2010 (Đề thi có 02 trang) Câu 1 (2,5 điểm): Một vật nhỏ A bắt đầu trượt từ đỉnh của một bán cầu cố định, bán kính R = 90cm, xuống dưới (Hình 1). Tìm vị trí vật bắt đầu tách khỏi mặt cầu và vận tốc của vật tại vị trí đó. Cho gia tốc trọng trường g = 10m/s 2 . Bỏ qua ma sát giữa vật và bán cầu. Câu 2 (2,5 điểm): : Hai bình cầu A, B có thể tích là 400cm 3 và 200cm 3 được nối với nhau bằng ống dài l = 30cm nằm ngang, tiết diện S = 0,2cm 2 . Ở 0 0 C giọt thủy ngân nằm giữa ống. Hỏi nếu nhiệt độ bình A là t 1 = 1 0 C và bình B là t 2 = -3 0 C thì giọt thủy ngân dịch chuyển đi bao nhiêu ? Cho rằng với độ biến thiên nhiệt độ nhỏ, thể tích bình và ống coi như không đổi, bỏ qua thể tích giọt thủy ngân. Câu 3 (2,5 điểm): Hai vật có khối lượng m 1 và m 2 được nối với nhau bằng một sợi dây nhẹ, không dãn vắt qua một ròng rọc có trục quay nằm ngang và cố định gắn vào mép bàn (hình 3). Ròng rọc có momen quán tính I và bán kính R. Coi rằng dây không trượt trên ròng rọc khi quay. Biết hệ số ma sát giữa vật m 2 và mặt bàn là , bỏ qua ma sát trục quay. a. Xác định gia tốc của m 1 và m 2 . b. Tìm điều kiện giữa khối lượng m 1 , m 2 và hệ số ma sát mặt bàn  để hệ thống nằm cân bằng. Câu 4 (2,5 điểm): Cho mạch điện như hình 4. Các điện trở có giá trị R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = R 5 = 3 ; R x là một biến trở; nguồn điện có suất điện động E = 5,4V; tụ điện có điện dung C = 0,01 F. Vôn kế V có điện trở rất lớn, các dây nối có điện trở không đáng kể. 1. Ban đầu cho R x = 1 thì vôn kế chỉ 3,6V. a, Tính điện trở trong của nguồn điện. b, Tính điện tích của bản tụ nối với M. 2. Tìm R x để công suất tiêu thụ trên R x cực đại. Tính công suất đó. E r R 2 V R 4 R 1 R 3 R 5 R x C  Hình4 M N Hình 1 R A Hình 2 A B m 1 m 2 Hình3     From:DAYHOCVATLI.NET…………………………………………………….…………………………………………Trang2 Câu 5 (2,5 điểm): Hai nguồn sóng trên mặt nước S 1 , S 2 cách nhau 30 cm có biểu thức 12 uu2cos10t(cm,s).  Biết vận tốc truyền sóng v = 40 cm/s. Chỉ xét các điểm trên mặt nước. 1. Tại điểm M cách hai nguồn S 1 , S 2 lần lượt là 10cm và 20cm ở đó biên độ bằng bao nhiêu? Trên đoạn MS 2 có bao nhiêu điểm có biên độ cực đại, và bao nhiêu điểm đứng yên? 2. Gọi I là trung điểm của S 1 S 2 . Tìm khoảng cách tới I của tất cả các điểm nằm trên đường trung trực của S 1 S 2 có cùng pha với hai nguồn. 3. Tìm các điểm dao động cùng pha với I. Câu 6 (2,5 điểm): Một con lắc đơn, gồm vật nặng m = 0,2kg, dây treo nhẹ, không dãn có chiều dài l = 1m được treo ở A cách mặt đất là H = 4,9m. Truyền cho m một vận tốc theo phương ngang để nó có động năng W đ . Con lắc chuyển động đến vị trí dây treo lệch góc 0 60 so với phương thẳng đứng thì dây treo bị đứt, khi đó vật m có vận tốc v 0 = 4 m/s. Bỏ qua mọi lực cản và ma sát. Lấy g = 10m/s 2 . 1. Xác định động năng W đ . 2. Bao lâu sau khi dây treo đứt, vật m sẽ rơi đến mặt đất. 3. Nếu từ vị trí của vật khi dây treo bị đứt có căng một sợi dây khác nghiêng với mặt đất một góc 0 30 trong mặt phẳng quỹ đạo của vật m (Hình 5), thì vật m chạm vào dây tại điểm cách mặt đất bao nhiêu. Câu 7 (2,5 điểm): Một cái chậu có đáy là gương phẳng G nằm ngang (Hình 6). Đặt thấu kính L nhỏ, mỏng, dạng phẳng lồi, tiêu cự là 10 cm, sao cho mặt lồi ở trên còn mặt phẳng thì nằm trên mặt phẳng ngang qua đỉnh của chậu. Vật sáng S nằm trên trục chính của thấu kính, ở trong kho ảng giữa gương và thấu kính và cho hai ảnh thật, cách nhau 20 3 cm. Cho nước vào đầy chậu thì hai ảnh thật lúc này cách nhau 15cm. Biết chiết suất của nước là n = 3 4 , Tìm độ cao h của chậu và khoảng cách từ vật S tới thấu kính. Hình 6 Câu 8 (2,5 điểm): Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một cuộn dây có độ tự cảm L và một bộ tụ điện gồm một tụ không đổi C 0 mắc song song với tụ xoay C x . Tụ xoay có điện dung là hàm bậc nhất của góc xoay và biến thiên từ C 1 =10pF đến C 2 = 250pF khi góc xoay biến thiên từ 0 0 đến 120 0 . Mạch có thể thu được các sóng điện từ từ  1 =10m đến  2 =30m. 1. Tính L và C 0 . 2. Tính góc xoay của tụ để tụ thu được sóng có bước sóng 20m HẾT Họ và tên thí sinh:…………………………………. Chữ ký giám thị số 1: Số báo danh:………………………………………. A   Hình 5 S L O G h     From:DAYHOCVATLI.NET…………………………………………………….…………………………………………Trang3 Hình 1 O A H M v  P  N   SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU LỚP 12 THPT, NĂM HỌC 2020 – 2011 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN THI: VẬT LÝ (Hướng dẫn chấm có 4 trang) Câu Nội dung Điểm 1 (2,5đ) Áp dụng định lí động năng  Vận tốc tại M: 2 v 2g .AH 2gR(1 cos )(1) hl FPN   chiếu lên phương OM được: 2 mv Pc os N (2) R   Từ (1) và (2) được: N = mg(3cos  -2) Vật bắt đầu tách khỏi mặt cầu khi N = 0  cos  =2/3, hay bởi độ Cao OH = Rcos 0  =60cm. Vận tốc v của vật tại vị trí đó:  2 2gR v6v6m/s 3 0,5 0,25 0,5 0,5 0,5 HV:0,25 2 (2,5) Thể tích ống nối: Sxl =6 (cm 3 ) V 1 = 403cm 3 , V 2 = 203cm 3 Quá trình biến đổi (1):    11 2 1 11 PV P(V V) (1 ) TT1 Quá trình biến đổi (2):    12 2 2 11 PV P(V V) (2) TT3 (1) và (2)  3 1, 98Vcm 9,9 V x cm S   0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 3 (2,5đ) a/ Xác định gia tốc của m 1 và m 2 . + Biểu diễn các lực trên hình + Xét vật m 1 : m 1 g – T 1 = m 1 a  T 1 = m 1 (g –a) (3.1) + Xét vật m 2 : T 2 – F ms = m 2 a  T 2 = m 2 (g + a) (3.2) + Xét ròng rọc : (T 1 – T 2 )R = I  12 2 a TT I R  (3.3) Từ (4.1), (4.2), (4.3)  12 12 2 g(m m ) a I mm R    (3.4) b/ Tìm điều kiện giữa khối lượng m 1 , m 2 và hệ số ma sát mặt bàn  để hệ thống nằm cân bằng. Để hệ thống nằm cân bằng P 1 = F msn ≤ (F msn ) max ,  m 2 µ ≥ m 1 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5     From:DAYHOCVATLI.NET…………………………………………………….…………………………………………Trang4 4 (2,5) 1, (((R 2 nt R 4 )//R 5 ) nt R x )//(R 1 nt R 3 ) (R 24 = 6; R 245 = 2; R 245x = 3; R 13 = 6) R td = 2 Do R 1 = R 3 và mắc nối tiếp nên U 1 = U 3 = U/2= 1,8V Dòng điện I x qua R x : x x245 U I1,2A RR   Tính được điện trở trong r = 1  U 5 = U- R x I x = 2,4V Do R 2 = R 4 và mắc nối tiếp nên U 2 = U 4 = U 5 /2= 1,2V U NM = U NA + U AM =-U 2 + U 1 = 0,6V >0 Vậy V N > U M do đó bản N là bản tích điện dương. Q = CU NM = 6nC 2, x td x 6(R 2) R R8    : => x td x 5,4(R 8) I Rr7R20    E I 13 (R 1 + R 3 ) = I x (R x + R 245 )  6I 13 = I x (R x + 2) 13 x 13 xx xxx xx III I5,4(R8) I 6 R 2 R 8 R 8 (7R 20)(R 8 )       x x 32,4 I 7R 20   Vậy 22 2 x xxx 2 2 x x x (32,4) R (32,4) PRI 20 (7R 20) (7 R ) R     =>P x lớn nhất thì x 20 R 7  x(max) P 1,875W 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 5 (2,5) 1, v.2 8cm     21 M (d d ) A 2A c os 2 2cm    12 SS 3,75  có tổng 7 cực đại, 8 cực tiểu trên vùng giao thoa. M nằm giữa cực đại bậc 1 và cực tiểu thứ 2 nên trên đoạn MS 2 có 05 cực đại, 05 cực tiểu. 2, Các điểm nằm trên trung trực của S 1 S 2 nên d 1 =d 2 =d. Các điểm nằm trên trung trực của S 1 S 2 có cùng pha với nguồn thì: 0,25 0,25 0,25 0,25 E R 2 V R 4 R 1 R 3 R 5 R x C  Hình4 M N A D B C S 1 S 2 M  S 1 S 2 d N I x     From:DAYHOCVATLI.NET…………………………………………………….…………………………………………Trang5 12 (d d ) 2k d k 8k    Đặt x = IN=>x 2 = d 2 - 2 11 SS 4 => 2 x64k225 Điều kiện: 12 SS d k k 1,875 (k Z) k 2 2        .Vậy 2 x 64k 225 (k  2) 3, Pha ban đầu của I: 12 I SS 30 3, 75 8          Pha ban đầu của P: 12 12 P (d d) (d d) 8       P và I dao động cùng pha khi IP 2n     12 * 12 ha y 3 ,75 (d d ) 2n 8 dd16n30(nN)       0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 6 (2,5) 1, Chọn gốc thế năng tại C, áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: 2 c0 1 Wmgl(1cos)+mv2,6J 2   2, Chọn hqc xOy như hình vẽ. Chuyển động của vật theo hai trục là x = (v 0 cos)t (1) y = 2 0 1 gt (v sin )t 2  (2) (2)  2 y5t 23t (3) Khi chạm đất y = 4,4m =>t = 1,34s. 3, (1)  x t 2  => 2 5 yx3x 4  (4) Mặt khác dây là một đoạn thẳng có PT: y = (tan )x  x3y 2 15 16 y4y0y m 415  . =>y =16/15 m và điểm đó cách mặt đất 3,33m 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25X2 A  C O v 0   O y x 0 v  M h?     From:DAYHOCVATLI.NET…………………………………………………….…………………………………………Trang6 7 (2,5) Gọi d = OS Sơ đồ tạo ảnh: Ta có d’ = 10d d-10 d 1 = h - d => d 2 = 2h - d => d 2 ’ = 10(2h-d) 2h - d -10 d’ - d 2 ’ = 2/3 => 2d 2 - 4dh +100h - 60d - 200 = 0 (1) Khi có nước: Ta có d’ = 3d 4 => d’’= 7,5d 0,75d-10 d 1 = h-d => d 2 = 2h-d => d 3 = 3(2h-d) 4 => d 3 ’= 7,5(2h-d) 1,5h-0,75d-10 => d’’- d 3 ’ = 15 => 0,5625d 2 - 1,125dh +25h - 10d - 100 = 0 (2) Từ (1) và (2) => d = 11,765 cm (loại) d = 20 cm (nhận) => h = 30 cm 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 8 (2,5) 1, 101 202 2cL(C C) 2cL(C C)      => 2 0 1 02 0 C10 1 C 250 9 C20pF          => 2 7 1 22 01 L9,4.10H 4c(C C)     2, 2 01 1 03 3 3 CC 1 CC 4 C 100pF          Gọi PT của C x là C x = a + b (*) Khi  1 =0 0 thì C x1 =10  b =10 Khi  2 =120 0 thì C x2 =250  250 = 10 + a120  a=2 Vậy PT sự phụ thuộc của C x theo góc quay là : C x = 2 + 10 Với C 3 = 100pF thì  = 45 0 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 S L O G h dd’ L S S’ L d 1 d 1 ’ G S S 1 d 2 d 2 ’ S 2 dd’ LCP S S’ d’’ L S’’ d 1 d 1 ’ G S S 1 d 2 d 2 ’ S 2 d 3 d 3 ’ L S 3 LCP . ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU LỚP 12 THPT, NĂM HỌC 2010 – 2011 MÔN THI: VẬT LÝ Thời gian làm bài thi: 180 phút Ngày thi: 02/11/2010 (Đề thi có 02 trang). 7,5d 0,75d-10 d 1 = h-d => d 2 = 2h-d => d 3 = 3(2h-d) 4 => d 3 ’= 7,5(2h-d) 1,5h-0,75d-10 => d’ - d 3 ’ = 15 => 0,5625d 2 - 1,125dh +25h - 10d - 100 = 0 (2) Từ (1) và (2) =>. 10d d-10 d 1 = h - d => d 2 = 2h - d => d 2 ’ = 10(2h-d) 2h - d -1 0 d’ - d 2 ’ = 2/3 => 2d 2 - 4dh +100h - 60d - 200 = 0 (1) Khi có nước: Ta có d’ = 3d 4 => d’’=