Đề thi học sinh giỏi vật lý lớp 12 chọn lọc số 5

sở gd & đt bắc ninh tr ờng thpt quế võ 1 ( Đề thi gồm có 02 trang) đề thi chọn học sinh giỏi cấp trờng năm học 2009-2010 Môn : Vật lí Khối: 12 Thời gian 150 phút (Không kể thời gian phát đề) Câu I : ( 2 điểm) Một lò xo khối lợng không đáng kể, có độ cứng k=80N/m đợc treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dới treo một vật có khối lợng m=200g.Từ vị trí cân bằng, kéo vật xuống dới theo phơng thẳng đứng một đoạn 5cm và truyền cho nó một vận tốc 100 3 (cm/s) theo hớng xuống dới. Coi vật dao động điều hoà. 1.Viết phơng trình dao động của vật. Chọn trục toạ độ có gốc ở vị trí cân bằng, chiều dơng hớng xuống dới và gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật? 2. Xác định động năng của vật ở thời điểm t = 4 T ? Câu II : (2 điểm) Cho cơ hệ nh hình vẽ. Biết m 1 =300g, m 2 =200g, =30 0 . m 1 (+) m 2 Bỏ qua mọi ma sát và lực cản, khối lợng ròng rọc, dây và lò xo; dây luôn luôn căng và không dãn, kích thớc m 1 , m 2 không đáng kể. Kéo vật m 2 xuống dới vị trí cân bằng theo phơng mặt phẳng nghiêng 1 đoạn nhỏ rồi thả nhẹ cho dao động với cơ năng 2.10 -2 J. 1. Chọn thời điểm ban đầu lúc m 2 có vận tốc smv /21.0 0 = và gia tốc ./6 0 sma = Gốc toạ độ tại vị trí cân bằng. Viết phơng trình dao động của vật m 2 ? 2. Tính độ cứng của lò xo và tìm những thời điểm lò xo không biến dạng? Lấy g=10m/s 2 . Câu III: (2 điểm) 1 B v A t = 0 C 1.Cho một sóng cơ học là một sóng ngang. Tại một thời điểm sóng có dạng nh hình vẽ và phần tử A dao động có vận tốc v hớng chỉ trên hình v . Hãy cho biết sóng truyền theo hớng nào, giải thích tại sao? 2. Trên bề mặt chất lỏng có 2 nguồn kết hợp O 1 và O 2 cách nhau 20 cm có cùng phơng trình dao động u = cos 100 t (cm). Vận tốc truyền sóng là 2 m/s, coi biên độ sóng không đổi. Gọi I là điểm trên đờng trung trực của O 1 O 2 dao động cùng pha với 2 nguồn và gần trung điểm O của 2 nguồn nhất. Tính OI ? Câu IV: (2 điểm) Cho mạch điện gồm điện trở R, cuộn cảm L (có điện trở không đáng kể ) và tụ điện C mắc nối tiếp. Cho biết = 210R ; 3,0 =L H ; 2 10 3 =C F. Đặt vào 2 đầu mạch điện áp )100cos(2100 tu = V. 1.Tính tổng trở mạch điện? Tìm biểu thức của cờng độ dòng điện trong mạch? 2.Tìm biểu thức của điện áp 2 đầu điện trở, 2 đầu cuộn cả, và 2 đầu tụ điện? Tính công suất tiêu thụ của mạch và hệ số công suất? Câu V : (2 điểm) Cho mch in nh hỡnh v u DB = 160 2 cos 100 t(v). Cun dõy cú in tr R o c nh, t cm L thay i c, in tr R thay i c, R A O, R v . 1. R giỏ tr R 1 , t cm L giỏ tr L 1 . Khúa K m, am pe k ch 1A v dũng in trong mch nhanh pha 6 so vi hiu in th u AB . Vụn k ch 120V, hiu in th 2 u vụn k nhanh pha 3 so vi dũng in trong mch. Tớnh R 1 , C 1 , L 1 , R o ? 2.Thay i R n giỏ tr R 2 v t cm L n giỏ tr L 2 . Khi K úng, dũng in trong mch ln gp 3 ln khi K m v hai dũng in ny vuụng pha vi nhau. Tỡm h s cụng sut ca mch khi K m? .Hờt (Thi sinh khụng c s dung tai liờu trong khi lam bai) 2 M L, R o B V C 1 C 2 k R D A M L, R o B V C 1 C 2 k R D A Sở GD - ĐT Bắc Ninh Tr ờng THPT Quế Võ 1 Đáp án có 03 trang đáp án Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trờng Năm học 2009 2010 Môn : Vật lý Khối : 12 Câu I 1. =20(rad/s) A=10cm =- /3(rad) x =10cos(20t- /3) cm 0,25 0,25 0,25 0,25 2.Tìm đợc T= /10(s) t= T/4 = /40(s) E d = 0,1(J) 0,25 0,25 0,5 Câu II 1.Từ )1(10.8 2 1 22222 == AwAmwE Từ 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 2 v A x w A w x v w = + = + (2) Từ 2 0 0 0 0 2 a a w x x w = = (3) Từ (1), (2), (3) => w = 10 rad/s A = cm22 Theo đề => cmtx ) 3 10cos(22 3 = = 0,25 0,25 0,25 0,25 2. K = 2 (m 1 +m 2 ) = 50N/m Khi hệ ở VTCB lò xo dãn 1 đoạn cm K p l 2 sin 2 0 == Khi lò xo không biến dạng x = -2cm 0,25 0,25 3 2 2 3 10cos = t 5120 19 kt += 2,1,0=k 5120 11 kt += 2,1,0=k 0,25 0,25 Câu III 1. B C v A t = T/4 Ta xét phần tử A và hai phần tử B & C cạnh A . Sau thời gian T/4 dao động tại B giống A lúc đầu ; dao động tại A giống C lúc đầu . Vậy dao động từ C truyền tới A , A truyền tới B do đó sóng truyền từ phải sang trái . 0,5 2. Phơng trình tại I do O 1 truyền tới ( cũng là do O 2 truyền tới ): u 1I =cos( 100 t - 1 d 2 ) cm -Phơng trình dao động tổng hợp tại I: u I = 2 cos ( 1 d 100 t 2 ) cm - Dao động tại I cùng pha với hai nguồn: 2k = nên d 1 = 4k cm -Từ hình vẽ: d 1 2 =OI 2 + OO 1 2 nên OI 2 =16k 2 -100 - Điều kiện: OI 2 0 suy ra k 2,5. Vậy k min = 3 -Suy ra : OI min = 2 11 cm. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu IV 1. có : 30= Z L ; 20= Z C Nên : 20=Z ; - cờng độ hiệu dụng : AI 5 = - biểu thức : ))( 6 100cos(.2.5 Vti = 2. biểu thức điện áp giữa 2 đầu điện trở : ) 6 100cos(.100 = t u R V -biểu thức điện áp giữa 2 đầu cuộn cảm : ) 3 100(.2.150 += tsi u L V 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 4 - biểu thức điện áp giữa 2 đầu tụ điện : ) 3 .2 100cos(.2.100 = t u C V -công suất tiêu thụ của mạch : 6,353. 2 == I RP W -Hệ số công suất : 707,0cos == Z R 0,25 0,25 Câu V 1 i sớm pha so với u mạch nên U C1 > U L1 , u MB sớm pha 3 so với i và u DB trễ pha 6 so với i, vẽ giản đồ véc tơ. - Từ giản đồ vec tơ: U R0 = U MB cos 60 0 = 60V, R 0 = 60 - U L1 = U MB sin 60 0 = 60 3 suy ra L 1 = 0,6 3 H - Từ giản đồ : U C1 - U L1 = U DB sin 30 0 = 80v, U C1 =184v, C 1 = 17,3 Fà - Từ giản đồ:U R1 +U R0 =U DB cos30 0 = 80 3 V, U R1 =78,5V. Vậy R 1 =78,5 . 0,25 0,25 0,25 0,25 2. -Viết biểu thức Z m , Z đ ; I đ = 3I m suy ra Z m = 3 Z đ đợc biểu thức: (R 0 + R 2 ) 2 + ( 2 L - 1 1 C ) 2 = 9(R 0 + R 2 ) 2 +9( 2 L - C 1 ) 2 ( Với 21 CCC += ) - Biểu thức tan uim , tan uid ; thiết lập quan hệ tan uim =-1/tan uid (I) - Từ đó thiết lập đợc phơng trình: tan 2 uim = 8 + 9tan 2 uid (II) - Từ (I) và (II) tính đợc tan 2 uim = 9 kết luận cos uim =1/ 10 0,25 0,25 0,25 0,25 - Hết- 5 . ninh tr ờng thpt quế võ 1 ( Đề thi gồm có 02 trang) đề thi chọn học sinh giỏi cấp trờng năm học 2009-2010 Môn : Vật lí Khối: 12 Thời gian 150 phút (Không kể thời gian phát đề) Câu I : ( 2 điểm) Một. trang đáp án Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trờng Năm học 2009 2010 Môn : Vật lý Khối : 12 Câu I 1. =20(rad/s) A=10cm =- /3(rad) x =10cos(20t- /3) cm 0, 25 0, 25 0, 25 0, 25 2.Tìm đợc T= /10(s) . Theo đề => cmtx ) 3 10cos(22 3 = = 0, 25 0, 25 0, 25 0, 25 2. K = 2 (m 1 +m 2 ) = 50 N/m Khi hệ ở VTCB lò xo dãn 1 đoạn cm K p l 2 sin 2 0 == Khi lò xo không biến dạng x = -2cm 0, 25 0, 25 3 2 2 3 10cos