sở Giáo dục và Đào tạo Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 12 thpt, 12 btth Thanh Hoá Năm học 2005- 2006 Đề dự bị Đề thi môn: Vật lí lớp12 THPT - Bảng A Thời gian làm bài: 180 phút. Bài 1 (3,0 điểm): Một vật chuyển động thẳng biến đổi đều có phơng trình : x = t 2 6t + 10 (m) 1/ Vẽ đồ thị toạ độ thời gian , đồ thị vận tốc thời gian và đồ thị gia tốc thời gian của chuyển động . 2/ Mô tả chuyển động của vật . 3/ Tính quãng đờng vật đi đợc sau 5 giây kể từ thời điểm t 0 = 0 . Bài 2 (3,0 điểm): Một nguồn điện có suất điện động E = 24 V và điện trở trong r = 6 đợc dùng để thắp sáng các bóng đèn. 1/ Có 6 bóng đèn loại 6 V 3 W , phải mắc các bóng nh thế nào để chúng sáng bình thờng? 2/ Tính hiệu suất của từng cách mắc ? cách mắc nào có lợi hơn ? 3/ Với nguồn điện trên ,ta có thể thắp sáng bình thờng tối đa bao nhiêu bóng đèn loại 6V- 3 W. Nêu các cách mắc đèn . Bài 3 (4,0 điểm): Cho cơ hệ gồm vật M, các ròng rọc R 1 , R 2 và dây treo có khối lợng không đáng kể, ghép với nhau nh hình 1. Các điểm A và B đợc gắn cố định vào giá đỡ. Vật M có khối lợng m=250(g), đợc treo bằng sợi dây buộc vào trục ròng rọc R 2 . Lò xo có độ cứng k=100 (N/m), khối lợng không đáng kể, một đầu gắn vào trục ròng rọc R 2 , còn đầu kia gắn vào đầu sợi dây vắt qua R 1 , R 2 đầu còn lại của dây buộc vào điểm B. Bỏ qua ma sát ở các ròng rọc, coi dây không dãn. Kéo vật M xuống dới vị trí cân bằng một đoạn 4(cm) rồi buông ra không vận tốc ban đầu. 1) Chứng minh rằng vật M dao động điều hoà. 2) Viết phơng trình dao động của vật M. Bài 4 (4,0 điểm): Mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 50mH và tụ điện có điện dung C = 5àF . Lấy 2 10. Hình 1 1/ Tính tần số dao động điện từ trong mạch. 2/ Giá trị cực đại của hiệu điện thế giữa 2 bản tụ điện là U 0 = 12V. Tính năng lợng của mạch. 3/Tại thời điểm hiệu điện thế giữa 2 bản tụ là u = 8V. Hãy tìm năng lợng điện , năng lợng từ, và dòng điện trong mạch. 4/ Nếu mạch có điện trở thuần R = 10 -2 thì để duy trì dao động trong mạch với hiệu điện thế cực đại giữa 2 bản tụ U 0 = 12V, phải cung cấp cho mạch năng lợng bổ sung với công suất là bao nhiêu? Bài 5 (4,0 điểm): 1/ Ba điểm A,B,C trên trục chính của 1 TKHT. Đặt điểm sáng ở A thì ảnh ở B. Đặt điểm sáng ở B thì ảnh ở C. AB = 24cm; AC = 48cm. Xác định vị trí và tiêu cự của thấu kính. 2/ Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Iâng, cho biết khoảng cách giữa 2 khe sáng là a=6(mm), khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe sáng đến màn quan sát là D =1,2(m). Thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng (có bớc sóng )(75,0)(4,0 mm àà ) a) Tính bề rộng quang phổ bậc nhất. b) Có thể quan sát đợc bao nhiêu vạch tối trên màn? Bài 6 (2,0 điểm): Hãy trình bày một ý tởng đo vận tốc đầu nòng của đầu đạn của súng bắn đạn khối lợng nhỏ bằng phơng pháp va chạm. Hết Họ và tên thí sinh: Số báo danh: sở Giáo dục và Đào tạo Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 12 thpt, 12 btth Thanh Hoá Năm học 2005- 2006 hớng dẫn chấm đề dự bị môn vật lí lớp 12 thpt - bảng a Bài 1 (3,0 điểm): 1/ + Phơng trình toạ độ thời gian: x = t 2 6t +10 (m) và đồ thị (0,5đ) + Phơng trình vận tốc thời gian: v = x = 2t 6 (m/s) và đồ thị (0,5đ) B A R 1 R 2 M B A C + Phơng trình gia tốc thời gian: a = v = 2m/s 2 và đồ thị (0,5đ) 2/ + Toạ độ ban đầu (t 0 = 0) ta có x 0 =10 m; v 0 = - 6 m/s; a = 2 m/s 2 (0,25đ) + Trong thời gian t 3 s v 0 ; a > 0 : Chuyển động chậm dần đều (0,25đ) + Tại thời điểm t = 3 s v = 0 đổi chiều vận tốc (0,25đ) + t > 3 s , v > 0 , a > 0 :Chuyển động nhanh dần đều (0,25đ) 3/ + Quảng đờng đi đợc gồm 2 phần: + Trong thời gian t 1 = 3 s S 1 = a v 2 2 0 = 9 m vật lại gần gốc toạ độ (0,25đ) + Trong thời gian t 2 = 5 2 = 3s S 2 = 2 2 at = 4 m + Vậy trong thời gian 5 s vật đi đợc S = s 1 + s 2 = 9 + 4 = 13 m (0,25đ) Bài 2 (3,0 điểm): 1/ + Cờng độ dòng điện định mức và điện trở của đèn của đèn I đ = d d U P =0,5A và điện trở của đèn R đ = d d P U 2 = 12 (0,25đ) + Giả sử các đèn mắc thành y dãy song song ,mỗi dãy có x đèn mắc nối tiếp: - Cờng độ dòng điện mạch chính : I = yI đ (0,25đ) - Theo định luật ôm cho mạch kín : I = rR E + => y I đ = r y xR E d + I đ x R đ + y I đ r = E => 2x + y = 8 (1). (0,25đ) Số đèn là N = x.y = 6 (2) Từ (1) và (2) ta có x 2 4x +3 =0 x = 1 hoặc x = 3 Vậy có hai cách mắc đế đèn sáng bình thờng: mắc thành 6 dãy, mỗi dãy 1 đèn hoặc mắc thành 2 dãysong song mỗi dãy 3 đèn nối tiếp. (0,25đ) 2/ + Cách mắc thứ nhất : Hiệu suất H = E U 100% = 24 6.1 100% = 25 % (0,5đ) + Cách mắc thứ hai : Hiệu suất H = E U 100% = 24 6.3 100% = 75 % (0,5đ) + Cách mắc thứ hai có lợi hơn vì hiệu suất lớn hơn (0,25đ) 3/ + Theo (1) để các đèn sáng bình thờng thì 2x + y = 8 = const (0,25đ) + Ta có tích 2xy lớn nhất khi 2x = y (x>0 và y>0) x = 2 và y = 4 (0,25đ) + Cần mắc thành 4 dãy song song, mỗi dãy 2 đèn nối tiếp (0,25đ) Bài 3 (4,0 điểm): - Chọn trục Ox thẳng đứng hớng xuống, gốc toạ độ O ở VTCB của M. 1)- Tại VTCB của vật M ta có: 02 00 =++ FTP hay 03 0 =+ FP (1) (0,5đ) - Từ (1) suy ra: mg=3kl 0 (2) (0,5đ) - Tại vị trí vật M có toạ độ x bất kì ta có: amFTP =++ 2 hay amFP =+ 3 (3) (0,5đ) - Chiếu (3) lên trục toạ độ Ox ta có: mg - 3k(l 0 +3x) = ma = mx (4) (0,5đ) B A R 1 R 2 M P T T F 0 3 1 10 x(m) t(s) 0 3 -6 v(m/s) 0 2 a(m/s 2 ) t(s) t(s) - Từ (2) và (4) ta có : 0 9 '' =+ x m k x đặt m k9 2 = ta có 0'' 2 =+ xx (5) (0,5đ) - Phơng trình (5) có nghiệm ( ) += tAx sin trong đó A,, là những hằng số. (0,5đ) 2)- Chọn gốc thời gian là lúc thả vật. Tại thời điểm t =0 ta có: 4 = Asin suy ra A = 4 (cm) và = /2; == m k9 60(N) (0,5đ) 0 = Acos. Vậy phơng trình dao động là x = 4sin(60t+ /2) (cm) (0,5đ) Bài 4 (4,0 điểm): a/ f = LC2 1 = 100 10.5.10.502 1 63 = (Hz) (0,5đ) b/ E = 2 1 C 2 0 U = 2 1 .5.10 -6 .12 2 = 36.10 -5 J (0,5đ) c/ E đ = 2 1 Cu 2 = 2 1 .5.10 -6 .8 2 = 16.10 -5 J (0,5đ) E t = E đ - E t = 20.10 -5 J = 2 1 Li 2 (0,5đ) i = L E2 t = 3 5 10.50 10.20.2 = 0,04 5 A (0,5đ) d/ P = P nhiệt = I 2 R = 2 R.I 2 0 (0,5đ) 2 1 C 2 0 U = 2 1 LI 2 0 I 2 0 = L CU 2 0 (0,5đ) P = 3 226 2 0 10.50.2 12.10.10.5 L2 U.R.C = = 72.10 -6 W (0,5đ) Bài 5 (4,0 điểm): 1/ + ảnh ở B là ảnh ảo. Vì nếu là ảnh thật thì khi đặt vật ở B theo nguyên lý thuận nghịch của chiều truyền a/s ảnh phải ở A chứ không phải ở C (0,5đ) + ảnh ảo cho bởi TKHT xa kính hơn vật thật TK ở ngoài A,B về phía A. Nếu TK nằm ngoài B, C về phía C thì vật ở B cho ảnh ảo ở C gần kính hơn vật không thõa mãn (0,5đ) +TK ở trong khoảng A, C cách A khoảng: x( x > 0) và ảnh ở C là ảnh thật (khác phía đối với B). Theo công thức TK ta có: xxxxf + + = + += 48 1 24 1 )24( 111 (0,5đ) )48)(24( 72 )24( 241 xxxxf + = + = 48 - x = 3x x = 12 cm f = 24 )24( +xx = 18 cm (0,5đ) 2/ a. Bề rộng quang phổ bậc nhất trên màn là k/c từ v/s tím bậc 1 đến v/s đỏ bậc 1 (cùng bên vân trung tâm) (0,5đ) 1 = a D d . - a D t . = a D ( d - t ) = 6 10.2,1 3 .0,35.10 -3 = 0,072 mm (0,5đ) b. Giao thoa a/s trắng ta thu đợc vân trung tâm là vân sáng trắng, xung quanh là các giải màu nh cầu vồng đỏ ngoài tím trong. Chọn giá trị không âm của k ta có: (k+1) a D t . k. a D d . => (k+1) T k d => k td t 1,1 (0,5đ) Vậy kể từ giá trị k = 2 thì trên màn không còn vạch tối, do đó quan sát đợc 4 vạch tối. (0,5đ) Bài 6 (2,0 điểm): + Bắn trực tiếp vào một con lắc cát đủ dày. Coi va chạm là mềm thì mu 0 = (M + m)V (0,5đ) (M + m)V 2 /2 = (M + m)gl(1 - cos) (0,5đ) M m 0 u l + Ta cã: )cos1(2 0 α − + = gl m mM u BiÓu thøc nµy cho phÐp thùc hiÖn vµ ®o ®¹c ®Ó tÝnh vËn tèc ban ®Çu u 0 cña ®¹n. (1,0®) . tạo Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 12 thpt, 12 btth Thanh Hoá Năm học 2005- 2006 Đề dự bị Đề thi môn: Vật lí lớp12 THPT - Bảng A Thời gian làm bài: 180 phút. Bài 1 (3,0 điểm): Một vật chuyển. bày một ý tởng đo vận tốc đầu nòng của đầu đạn của súng bắn đạn khối lợng nhỏ bằng phơng pháp va chạm. Hết Họ và tên thí sinh: Số báo danh: sở Giáo dục và Đào tạo Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh. dục và Đào tạo Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 12 thpt, 12 btth Thanh Hoá Năm học 2005- 2006 hớng dẫn chấm đề dự bị môn vật lí lớp 12 thpt - bảng a Bài 1 (3,0 điểm): 1/ + Phơng trình toạ