SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015-2016 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ- THPT Thời gian: 180 phút, không tính thời gian giao đề (Đề thi có 02 trang) Bài (1,5điểm) Một lắc đơn có chiều dài 1m, đầu treo vào điểm cố định, đầu gắn với vật nặng có khối lượng m Điểm treo cách mặt đất 3,5m Ở thời điểm ban đầu đưa lắc lệch khỏi vị trí cân góc α0=0,09rad thả nhẹ, lắc vừa qua vị trí cân lần dây treo bị đứt Bỏ qua sức cản,sợi dây không dãn,khối lượng không đáng kể Lấy π = 10, g = 10m/s2 a) Tính tốc độ vật trước dây đứt b) Tính tốc độ vật thời điểm t=0,55s kể từ thời điểm ban đầu Bài (2 điểm) Một lắc lò xo lí tưởng treo thẳng đứng, lò xo có độ cứng 100N/m, vật nhỏ có khối lượng 250g.Từ vị trí cân truyền cho vật vận tốc 1m/s có phương thẳng đứng hướng xuống.Cho biết vật dao động điều hòa.Lấy g = 10m/s 2.Chọn trục Ox thẳng đứng hướng xuống,gốc O vị trí cân vật, mốc thời gian làlúc vật bắt đầu dao động a) Viết phương trình dao động vật b) Tính thời gian lò xo dãn chu kì c) Xác địnhđộ lớn lực đẩy cực đại tác dụng vào điểm treo Bài (1 điểm) u = 5sin ( bx ) cos ( 2πt-π/2 ) Một sóng dừng dây đàn hồi có dạng mm, u li độ điểm M dâyở thời điểm t, x tính cm khoảng cách từ nút O dây đến vị trí cân điểm M Xét điểm dây dao động với biên độ bằngmm,khoảng cách từ vị trí cân điểm đến vị trí cân bụng sóng gần nhấtbằng 3cm Tìm vận tốc dao động điểm dây có vị trí cân cáchđiểm nút mộtđoạn cm thời điểmt=0,5s Bài (2 điểm) Có hai nguồn dao động kết hợp A B mặt nước cách 13cm có phương trình dao u A = a cos ( ωt + π / ) cm u B = a cos ( ωt − π / ) cm động Bước sóng lan truyền mặt nước 2cm Coi biên độ sóng không đổi trình truyền a) Tính biên độ dao động phần tử môi trường trung điểm I AB b) Gọi M điểm mặt nước thuộc đường thẳng By vuông góc với AB B cách A khoảng 20cm Điểm dao động cực đại nằmtrên đoạn thẳng AM cách M khoảng nhỏ bao nhiêu? Bài (1,5 điểm) Trang B v0 m2 m1 A Cho hệ hình vẽ Hai vật khối lượng m1 O = 3kg, m2 = 1kg, lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k = 120N/m, đầu gắn vào vật m1, đầu gắn vào giá đỡ cố định điểm A Tại B có tường thẳng đứng Ban đầu hai vật m1 m2 đứng yên mặt bàn nhẵn nằm ngang Truyền cho vật m2 vận tốc v0 theo phương ngang đến va chạm tuyệt đối đàn hồi xuyên tâm với vật m Chọn trục Ox theo phương ngang, chiều dương hướng sang trái, gốc O vị trí cân vật m mốc thời gian lúc hai vật va chạm lần đầu Cho |v0| = 2m/s,OB = 0,25m.Lấy π2 = 10, g = 10m/s2 a) Sau va chạm lần 1, tường B m dao động điều hòa Tính quãng đường m1 từ lúc t = đến lúc t = 3/8s b) Coi va chạm m2 với tường hoàn toàn đàn hồi Tính tốc độ trung bình m khoảng thời gian tính từ lúc t = đến lúc t = 2s Bài (1 điểm) Tại vị trí O nhà máy có còi báo cháy (xem nguồn điểm) phát âm với công suất không đổi Từ bên ngoài, thiết bị đo mức cường độ âm chuyển động thẳng từ A hướng O Khi đến B (B nằm O A, cách O đoạn OB = 10 m)thì số thiết bị đo lớn số A20dB Cho môi trường truyền âm đồng tính, đẳng hướng không hấp thụ âm a) Tính AB b) Giả thiết thiết bị đo chuyển động từ A đến B theo ba giai đoạn: giai đoạn 1chuyển động nhanh dần không vận tốc ban đầu, giai đoạn chuyển động đều, giai đoạn chuyển động chậm dần dừng lại B Biết thời gian chuyển động ba giai đoạn Tính quãng đường chuyển động thiết bị Bài (1 điểm) a) Cho dụng cụ vật liệu: Bảng gỗ,thước đo chiều dài, mẩu gỗ Hãy thiết kế phương án thí nghiệm xác định gần hệ số ma sát trượt mẩu gỗ bảng gỗ? b) Để đo gia tốc rơi tự g nơi mặt đất, người ta dùng lắc đơn có chiều dài l thay đổi Các phép đo chu kì T phụ thuộc vào chiều dài l theo bảng sau: Lần đo l ( m) 1,01 1,21 0,99 0,81 0,66 0,75 T ( s) 2,015 2,206 1,996 1,806 1,633 1,739 Căn vào số liệu bảng trên, xác định gia tốc rơi tự nơi làm thí nghiệm phương pháp tuyến tính hóa đồ thị - Hết Thí sinh không sử dụng tài liệu Cán coi thi không giải thích thêm Họ tên thí sinh……………………………………………………….SBD………………………………… Trang SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015-2016 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÍ- THPT (Gồm 05 trang) * Thí sinh làm cách khác cho điểm tối đa * Thí sinh viết thiếu viết sai đơn vị từ hai lần trở lên trừ 0,25 điểm cho toàn Ý Câu Lời giải (1,5 điểm) a 0,5 b (2 điểm) Điể m a Tốc độ vật trước dây đứt là: ≈ v = vMAX = = 0,28m/s Khi qua VTCB sợi dây đứt chuyển động vật CĐ ném ngang với vận tốc ≈ đầu vo =vMAX m/s Thời gian vật chuyển động từ thời điểm ban đầu đến qua VTCB t1 = = 0,5s Thời gian chuyển động ném ngang vật sau dây đứt t2 = t – t1 = 0,05s r uu r uu r v = v0 + v y Vận tốc vật ném ngang thời điểm t bất kì: ≈ Tốc độ vật nặng thời điểm 0,55s v 0,57m/s Chọn trục Ox thẳng đứng hướng xuống, gốc O vị trí cân vật, mốc thời gian lúc thả vật 0,5 0,25 0,25 0,25 + 0,25 + Tại t=0 : Phương trình dao động vật: x=5cos(20t - ) cm 0,25 Trang b Độ dãn lò xo VTCB => 0,25 => rad ⇒ Thời gian lò xo dãn chu kỳ : c 0,25 0,25 ADCT Lò xo bị nén cực đại vật biên âm, độ nén cực đại lò xo 0,25 0,25 ( điểm) Áp dụng công thức: A = A max cos 2πy 2π.3 → 2,5 = 5cos → λ = 36 ( cm ) λ λ 2π π π π = → u = 5sin x cos 2πt − ÷( mm ) λ 18 18 2 →b= → vdd = u ' = −10π sin Thay số: a ( πx π sin 2πt − ÷ mm s 18 2 → vdd = −10π sin (2 điểm) 0,25 0,25 ) 0,25 ( π.6 π sin 2π.0,5 − ÷= −5π mm s 18 2 ) 0,25 Độ lệch pha hai sóng kết hợp: 0,5 Tại trung điểm I AB = 0,25 Biên độ sóng tổng hợp I : 0,25 0,5 b ∆ϕM = − Tại M: ∆ϕA = − Tại A: 2π π + ( 20 − 15,2 ) = 4,13π 0,25 2π 2π + ( − 13) = −13,67π Trang Cực đại AM thỏa mãn điều kiện: Và cực đại P gần M thì: − −13,67 π < ∆ϕ = k.2π < 4,13π ∆ϕ = 4π 2π 2π 14 + ( PA − PB ) = 4π → PB = PA − ( 1) 3 hay: Áp dụng định lí hàm số cossin cho tam giác PAB ta được: PB2 = PA + 132 − 2.PA.13.cos49,460 ( ) (1,5 điểm) a b 0,25 ≈ Thay (1) vào (2) ta được: PA=19,46 cm → PM=AM-PA 0,54 cm Xét va chạm lần m1 m2, gọi v1, v2 vận tốc hai vật sau va chạm, áp dụng định luật bảo toàn động lượng: 3v1 + v2 = Áp dụng định luật bảo toàn động năng: (3v12 + v22)/2 = Giải hệ phương trình được: v1 = 1m/s, v2 = -1m/s 0,25 Như sau va chạm m1 chuyển động sang trái với vận tốc 1m/s, m chuyển động sang phải với vận tốc -1 m/s m T = 2π = 2π =π =1 0,25 k 120 10 Chu kỳ dao động m1: (S ) v A= = 0,25 ω 2π Biên độ dao độngcủa m1: (m) Sau t = 3/8 s vật m1 quãng đường: 2 2 0,25 s = A + 1 − A = − ÷ ÷ ÷ ÷ 2 π ≈ (m) 0,21m Sau va chạm lần 1: + m1 dao động với chu kỳ T = 1s, dễ thấy sau 0,25 s vật m1 đến biên độ dương bắt đầu đổi chiều chuyển động Tiếp sau 0,25 (s) vật tới vị trí cân O tới O m1 có vận tốc v’1 = -1m/s + Còn vật m2 quay ngược trở lại chuyển động thẳng với vận tốc v = 0,25 1m/s Sau thời gian 0,25 (s) vật m va chạm hoàn toàn đàn hồi với tường bật ngược trở lại với vận tốc m/s Tiếp sau 0,25 (s) m chuyển động thẳng quay vị trí cân O với vận tốc v’2= 1m/s + Như sau va chạm lần 0,5s hai vật lại đến VTCB lại xảy va chạm lần + Xét va chạm lần 2: gọi v3, v4 vận tốc hai vật m m2 sau 0,25 va chạm, áp dụng định luật bảo toàn động lượng: 3v’1 + v’2 = 3v3 + v4 Áp dụng định luật bảo toàn động năng: (3v’12 + v’22)/2 = (3v23 + v24 )/2 Giải hệ phương trình ta thu được: v3 = m/s, v4 = -2 m/s Như sau va chạm m1 dừng lại, m2 chuyển động thẳng sang phải với vận tốc -2 m/s Sau 0,125 (s) m2 va chạm hoàn toàn đàn hồi với tường bật sang bên trái với vận tốc m/s, sau 0,125 giây m va chạm với m1 lần lại quay lại với trình ban đầu Có thể nói tượng lặp lặp lại tuần hoàn Từ lúc t = đến t = 2s vật m di chuyển quãng đường A, tốc độ trung bình m1 là: Trang v1 = (1 điểm) 6A 1,5 = = 2.2.π π (m/s) a 0,5 ⇒ b 0,25 AB = OA – OB = 90 m Chọn chiều dương chiều chuyển động thiết bị Giai đoạn 2: => Giai đoạn 3: AB = S1 + S2 + S3 = 2S2 => S2 = 45 m Vậy quãng đường chuyển động thiết bị S2=45m 0,25 (1 điểm) a b +Đặt mẩu gỗ bảng gỗ tăng từ từ độ nghiêng bảng so với mặt phẳng ngang đến mẩu gỗ bắt đầu trượt bảng cố định vị trí bảng, gọi góc nghiêng bảng so với phương ngang α ≈ ( µn ) max = tan α => + Sử dụng thước đo chiều dài đo độ cao h điểm H bảng gỗ so với mặt đất, đo chiều dài l từ điểm H đến chân mặt phẳng nghiêng (chân bảng gỗ).Góc nghiêng bảng gỗ xác định theo công thức sin Lặp lại thí nghiệm nhiều lần lấy giá trị trung bình lần đo Xác định gia tốc rơi tự g theo phương pháp tuyến tính hóa đồ thị l 4π2 T = 2π ⇒T = l g g y ( s2 ) 2,667 3,024 3,262 Vẽ đồ thị thể đường thẳng thực nghiệm Từ đồ thị tính được: g= a = tan α ≈ 4,028 0,99 1,01 1,21 3,984 4,060 4,866 y = al 0,25 4π2 ⇒ y = al g y = T2; a = Ta có Đặt Căn số liệu đề, lập bảng: Lần đo 0,66 0,75 0,81 l ( m) 0,5 4π ≈ 9,791m / s a => Lưu ý: + Các bước tính a, g chưa trùng với kết thể bước cho điểm tối đa + Học sinh tính g cách lấy giá trị trung bình lần đo không cho điểm HẾT Trang 0,25 ... Thí sinh không sử dụng tài liệu Cán coi thi không giải thích thêm Họ tên thí sinh …………………………………………………….SBD………………………………… Trang SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015- 2016... CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015- 2016 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÍ- THPT (Gồm 05 trang) * Thí sinh làm cách khác cho điểm tối đa * Thí sinh viết thi u viết sai đơn vị từ hai lần trở lên trừ 0,25 điểm... Hai vật khối lượng m1 O = 3kg, m2 = 1kg, lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k = 120 N/m, đầu gắn vào vật m1, đầu gắn vào giá đỡ cố định điểm A Tại B có tường thẳng đứng Ban đầu hai vật