Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý lớp 12 tỉnh Thanh Hóa năm 2013 - 2014

Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý lớp 12 tỉnh Thanh Hóa năm 2013 - 2014 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án,...

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Năm học 2013 - 2014 Môn thi: VẬT LÝ Lớp 12 THPT Ngày thi: 20 tháng 03 năm 2014 Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Đề có 08 câu, gồm 02 trang ĐỀ CHÍNH THỨC Số báo danh Câu 1: (2,5 điểm) Một ròng rọc kép gồm hai ròng rọc có dạng hai đĩa tròn đồng chất gắn chặt, đồng trục Ròng rọc lớn có bán kính R1 = 10 cm, ròng rọc nhỏ có bán kính R2 = cm, vành ròng rọc có rãnh để quấn dây Nếu dùng sợi dây nhẹ, không dãn đầu quấn vành ròng rọc lớn đầu buộc vào vật m1 = 300 g (hình 1) buông nhẹ cho vật chuyển động gia tốc chuyển động m1 a1 Nếu thay vật m1 vật m2 = 500 g, quấn dây vào vành ròng rọc nhỏ sau thả nhẹ, vật m2 chuyển động với gia tốc a2, biết a1 76 = Bỏ qua ma sát, a 55 lấy g = 10 m/s2 Tính mô men quán tính ròng rọc kép R1 ● R2 O m1 Hình Câu (3,0 điểm) Một lò xo nhẹ có chiều dài l0, độ cứng k = 16 N/m cắt thành hai lò xo, lò xo thứ có chiều dài l1 = 0,8 l0, lò xo thứ hai có chiều dài l2 = 0,2 l0 Hai vật nhỏ có khối lượng m1 = m2 = 500 g đặt mặt phẳng nhẵn nằm ngang gắn vào tường nhờ lò xo (hình 2) Khoảng cách hai vật hai lò xo chưa biến dạng O1O2 = 20 cm Lấy gần π2 = 10 a Tính độ cứng k1 k2 lò xo b Người ta kích thích cho hai vật dao động dọc theo trục x: Vật thứ bị đẩy bên trái vật thứ hai bị đẩy bên phải đồng thời buông nhẹ để hai vật dao động điều hòa Biết động cực đại hai vật 0,1(J) Kể từ lúc thả vật, sau khoảng thời gian ngắn khoảng cách chúng nhỏ nhất, tính khoảng cách nhỏ Hình Câu (2,5 điểm) Tại hai điểm A B mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp pha cách AB = cm, dao động với tần số f = 20 Hz Một điểm M mặt chất lỏng, cách A khoảng 25 cm cách B khoảng 20,5 cm, dao động với biên độ cực đại Giữa M đường trung trực AB có hai vân giao thoa cực đại Coi biên độ sóng không suy giảm truyền a Xác định tốc độ truyền sóng tìm số điểm dao động cực đại đoạn AB (không kể A B) b Gọi O trung điểm AB; N P hai điểm nằm trung trực AB phía so với O thỏa mãn ON = cm; OP = cm Trên đoạn NP gọi Q điểm đoạn NP Q dao động pha với O Xác định khoảng cách từ Q đến O Câu (2,5 điểm) Cho mạch điện hình 3, R điện trở thuần, cuộn dây cảm có độ tự cảm L thay đổi được, tụ điện có điện dung C biến thiên Đặt vào hai đầu AB điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi U = 120 V tần số f = 50 Hz L C R A Hình N B VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí a Điều chỉnh L = L1 , C = C1 điện áp hiệu dụng hai điểm A, N N, B UAN = 160 V, UNB = 56 V công suất tiêu thụ mạch điện P = 19,2 W Tính giá trị R, L1 C1 9,6 b Điều chỉnh C = C2 thay đổi L, nhận thấy L = L2 = H điện áp hiệu dụng hai đầu π cuộn dây đạt giá trị cực đại Tìm giá trị C2 giá trị cực đại điện áp hiệu dụng Câu (2,5 điểm) Cho mạch dao động hình 4: C1 C2 điện dung hai tụ điện, L độ tự cảm cuộn cảm Biết C1 = F, C2 = F, L = 0,4 mH Điện trở khóa K dây nối không đáng kể a Ban đầu khóa K đóng, mạch có dao động điện từ với điện tích C2 C1 cực đại tụ C1 q0 = 1,2.10-5 C Tính chu kỳ dao động riêng mạch cường độ dòng điện cực đại mạch K b Tại thời điểm điện áp hai tụ C1 đạt cực đại người ta mở L khoá K Xác định độ lớn cường độ dòng điện mạch thời điểm điện áp hai tụ C1 không Hình Câu (2,5 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 μm, khoảng cách chứa khe S chứa hai khe S1, S2 80 cm, khoảng cách hai khe S1, S2 0,6 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe S1, S2 đến quan sát m Trên quan sát, chọn trục Ox song song với S1S2, gốc O trùng với giao điểm đường trung trực S1S2 với màn, chiều dương chiều từ S2 đến S1 a Cần dịch chuyển khe S theo phương song song với Ox đoạn nhỏ theo chiều để điểm có tọa độ + 1,2 mm có vân tối b Thay nguồn S nguồn S’ đặt vị trí lúc đầu S, S’ phát đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng 1 = 0,48 μm 2 = 0,672 μm Xác định tọa độ vị trí mà vân tối hai xạ trùng Câu (2,5 điểm) Theo mẫu nguyên tử Bo, nguyên tử Hidro gồm hạt nhân electron chuyển động tròn xung quanh hạt nhân Ở trạng thái bản, bán kính quỹ đạo electron r0 = 5,3.10-11 m (bán kính Bo) Hãy tính tốc độ dài electron quỹ đạo Cho điện tích electron có độ lớn e = 1, 6.10-19 C , số điện k = 9.109 N.m / C2 Con mắt người có đường kính mm Mắt người bắt đầu có cảm giác ánh sáng có 100 photon lọt vào mắt giây Một nguồn sáng phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0, 6μm theo hướng với công suất nguồn 2,4 W Hỏi người đứng xa cách nguồn sáng mà trông thấy nguồn sáng Bỏ qua hấp thụ ánh sáng môi trường Cho số P-lăng h = 6, 625.10-34 Js , tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s Câu (2,0 điểm) Có hai hộp kín, biết bên hộp chứa điện trở R, hộp chứa tụ C Hãy lập phương án thí nghiệm đơn giản (có giải thích) để hộp chứa R, hộp chứa C với dụng cụ sau: vôn kế nhiệt có điện trở lớn, ống dây cảm có độ tự cảm L (ZL ≠ ZC), nguồn điện xoay chiều u = U cos2πft (V) (U, f không thay đổi) HÕT Giám thị coi thi không giải thích thêm ! VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí SỞ GD & ĐT THANH HOÁ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH ĐÁP ÁN NĂM HỌC 2013 - 2014 MÔN THI: VẬT LÝ LỚP: 12 THPT Ngày thi: 20 - - 2014 Thời gian làm 180 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ CHÍNH THỨC Câu Câu 2,5 điểm Nội dung Điểm * Khi treo vật m1 vào ròng rọc lớn: Các phương trình động lực học cho m1 ròng rọc : (chiều dương chiều chuyển động m1 chiều quay ròng rọc) P1 - T1 = m1a1  m1g  0,5 đ O R  a1 = (1) a1  ' ' ●R I T R = Iγ = I v ói T  T 1  1  m1 + R1  ' R1 T1 (I mô men quán tính ròng rọc kép)  T1  P1 m1 * Tương tự khi treo m2 vào ròng rọc nhỏ: a = m2g m2 + I R 22 (2) I a m R 22 * Lấy hai vế (1) chia cho (2) được:  a m2 m + I R12 0,5 đ m2 + 0,5 đ I a 76 76 0,3 0, 052 * Thay = m1 = 0,3 kg, m2 = 0,5 kg ta  a 55 55 0,5 0,3 + I 0,12 * Giải phương trình suy kết I = 1,125.10-3 kg.m2 a Tính độ cứng lò xo: 0,5 + Câu 0,5 đ 0,5 đ 3,0 điểm 0,5 đ * Vì độ cứng tỉ lệ nghịch với chiều dài với lò xo loại nên ta áp dụng công thức k1l1 = k2l2 = kl0  k1 = 20N/m ; k2 = 80N/m b Xác định khoảng cách cực tiểu khoảng thời gian tương ứng: 2W0 2W0 * Biên độ vật: A1= = 0,1m = 10cm; A2= = 0,05m = 5cm k1 k2 k1 k2 = 2π(rad/s) = ω ; ω2= = 2ω m m * Phương trình dao động vật vị trí cân chúng: x1 = A1cos(ω1t +φ1) = 10cos(ωt – π) (cm) x2 = A2cos(ω2t +φ2) = 5cos(2ωt) (cm 0,5 đ Tần số góc dao động vật là: ω1= 0,5 đ VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí * Khoảng cách hai vật một thời điểm (tính theo cm): d = |O1O2 + x2 – x1 = 20 + 5cos(2ωt) - 10cos(ωt – π)| (cm) * Biến đổi toán học: d = | 20 + 5(2cos2ωt – 1) + 10cosωt = 15 + 10(cos2ωt + cosωt)| 1 )|  d = |15 + 10(cos2ωt + .cosωt + ) – 2,5| = |12,5 + (cosωt + 0,5 đ 0,5 đ * Để tìm khoảng thời gian kể từ lúc thả đến đạt khoảng cách cực tiểu lần 2 ta giải phương trình trên: cosωt = - = cos(± ) Vậy, hoặc t = 1/3 + k (k = 0; 1; 2; ) hoặc t = -1/3 + k (k = 1; 2; ) Từ ta lấy nghiệm : tmin = 1/3 (s) a Tìm tốc độ truyền sóng số cực đại AB * Điều kiện để M dao động cực đại: d - d1 = k.λ  kλ = 25 - 20,5 = 4,5 (cm) Vì M đường trung trực AB có vân giao thoa cực đại Tại M vân dao thoa cực đại thứ nên k = Từ λ = 1,5 (cm)  v = λ f = 20.1,5 = 30 (cm/s) * Điều kiện để M’ AB có dao động cực đại: d2 – d1 = k λ (với k = 0;  1;  ) d1 + d2 = AB nên: d1 = (k  AB) / Điều kiện < d1; d2 < AB hay < (kλ + AB)/2 < AB AB AB Thay số vào tìm được: U  Hộp X chứa tụ C - Nếu số UL ; UX < U  Hộp X chứa R 0,5 đ 0,5 đ VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí    * Nếu hộp X chứa tụ C  U = U L + U C Hay U = | UL - UC | Vậy: Hoặc U = UL - UC  UL = U + UC > U Hoặc U = UC – UL  UC = U + UL > U    * Nếu hộp X chứa R  U = U L + U R Hay U2 = UL2 + UR2 Vậy : UR ; UL < U 0,5 đ 0,5 đ -HẾT Chú ý: Học sinh làm cách khác, cho điểm tối đa VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí ... coi thi không giải thích thêm ! VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí SỞ GD & ĐT THANH HOÁ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH ĐÁP ÁN NĂM HỌC 2013 - 2014 MÔN THI: VẬT LÝ LỚP: 12 THPT... THPT Ngày thi: 20 - - 2014 Thời gian làm 180 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ CHÍNH THỨC Câu Câu 2,5 điểm Nội dung Điểm * Khi treo vật m1 vào ròng rọc lớn: Các phương trình động lực học cho... tìm được: