SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẮK LẮK - KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN : VẬT LÝ 12-THPT -(Gồm 06 trang) I SƠ LƯỢC ĐÁPÁN VÀ BIỂU ĐIỂM : Bài 1: (4,00 điểm) 1) Chu kì pha ban đầu dao động (2,00 điểm): a2 v2 - Chu kỳ: Ta có hệ thức: + 2 = ⇒ A2ω − v 2ω − a = (1) 0,25 đ Aω Aω Đặt X = ω2, thay giá trị v0 a0 ta đến phương trình bậc hai: 4X2 – 1200X – 160000 = (2) 0,25 đ ⇔ X2 – 300X – 40000 = 300 ± 500 x1,2 = Phương trình cho nghiệm: (3) 0,25 đ Chọn nghiệm thích hợp: X = 400 ⇔ ω2 = 400 ⇔ ω = 20(rad/s) 2π 2π π = = (s) Vậy chu kì dao động: T = (4) 0,25 đ ω 20 10 - Pha ban đầu: Tại t = 0, ta có: v0 = -Aωsinφ = 20 3cm / s (2) a0 = -Aω2coφ = - 4m/s2 = -400cm/s2 (5) 0,50 đ a0 400 π = = ⇒ϕ = ± ; Từ (3): cos ϕ = Aω 2.400 Từ (2): chọn ϕ = − π ( rad ) (6) 0,50 đ 2) Hệ dao động điều hòa - Chu kỳ: (2,00 điểm) Tại thời điểm t, cầu có toạ độ x vận tốc v, treo OB có góc lệch α so với phương thẳng đứng Biểu thức năng toàn phần hệ: mv kx E = Ed + Et1 + Et = + + mgh 2 (7) Chọn gốc VTCB: α2 (8) 0,50 đ Et = Et = mgh = mgl (1 − cos α ) ≈ mgl Do α = x mg x nên Et = l 2l Cơ toàn phần hệ: mv kx mg + + x = co n s t 2 2l (9) Lấy đạo hàm bậc E theo thời gian: mg ( Et ) ' = mvv '+ kxx '+ x ' = l Vì v = x’, v’ = x’’ nên : x ''+ k + g ÷x = hay x " + ω x = m l E = Et1 + Et + Ed = Vậy cầu dao động điều hoà với tần số góc: ω = k g + m l 0,50 đ (10) (11) 0,50 đ - Ta lại có: k = mω2 = 0,1.400 = 40N/m k g 40 10 + = + = 440(rad / s ) Vậy: ω = m l 0,1 0, 25 2π 2π T= = ≈ 0,3s Chu kì dao động: ω 440 (12) 0,50 đ Bài 2: (2,00 điểm) 1) Nhận xét và rút được kết luận: Các trình 4-1 2-3 đẳng áp V tỉ lệ với T; Các trình 1-2 3-4 đẳng nhiệt (1) 0,50 đ Ta có: T1 = 2T4 T2 = 2T3 (2) 0,25 đ V1 36 = = 18dm3 2 V2 = 2V3 = 18dm3 = V4 p(105Pa ) 1,6 nên: V4 = (3) 0,8 18 0,25 đ 36 V(dm3) (H.2) RT1 8,31.360 = = 0,83.105 Pa 0,25 đ V1 0, 036 RT 8,31.360 p = p3 = = = 1, 662.105 Pa 0,25 đ V2 0, 018 p1 = p = 2) Đồ thị p-V vẽ hình (H.2) 0,50 đ A Bài 3: (3,00 điểm) α L C Phản lực tường phân tích: Q = N + fms (1) Đặt AB=h ABC = β; trọng lượng thanhBC :fms P = mg; Hệ d quy chiếu Bxy Khi hệ cân ta có: P + T + N + fms = (2) N B Bx: N = T sinα (3) By: fms = mg - T cosα (4) Cân momen trục quay B: d d sin β P .sin β = T h.sin α ⇒ T = mg (5) 2h.sin α Áp dụng định lý hàm sin tam giác ABC: d L h d sin(α + β ) = = ⇒ h= (6) sin α sin β sin(α + β ) sin α mg d sin β mg.sin α sin β ⇒N= Từ (5), (6) và (3) : T = (7) 2sin(α + β ) 2sin(α + β ) 0,50 đ 0,25 đ 0,50 đ cos α sin β f ms = mg 1 − (8) ÷ 2sin(α + β ) Để có cân bằng phải có ma sát nghỉ và fms ≤ k.N ; với k là hệ số ma sát Từ (4) : Từ (4) : Hay : mg.cos α sin β mg sin α sin β mg 1 − ÷ ≤ k 2sin(α + β ) 2sin(α + β ) 2.sin α cos β + sin β cos α k≥ = + ÷ sin α sin β tan β tan α L.sin α d − L2 sin α ⇒ cos β = d d 2 2 d − L sin α k≥ + L.sin α tan α sin β = Từ (4): Từ (10) : (9) 0,50 đ (10) 0,25 đ (11) (12) Bài 4: (4,00 điểm) 1) Số chỉ vôn kế, cách mắc vôn kế (1,50 điểm) Nếu hai điểm C, D mắc vôn kế có điện trở lớn: a) Điều chỉnh biến trở để R4 = 20Ω U AB 48 = = 1, A Dòng điện qua R1 R3: I13 = R1 + R3 16 + 24 UAC = I13.R1 = 1,2.16 = 19,2V 0,50 đ (1) (2) U AB 48 = ≈ 1, 09 A R2 + R4 24 + 20 UAD = I24.R2 = 1,09.24 ≈ 26,2V UDC = UAD – UAC = 26,2 – 19,2 = 7V Cực dương phải mắc vào điểm D Dòng điện qua R2 R4: I 24 = Vôn kế chỉ: 0,50 đ (3) 0,50 đ (4) 0,50 đ b) Điều chỉnh biến trở để vôn kế nên: UDC = Vậy: U AD = U AC ⇔ I 24 R2 = I13 R1 (5) R U AB U AB R R1 R3 C R2 = R1 ⇔ = (6) Hay: 0,25 đ R2 + R4 R1 + R3 R2 R1 R2 R4 A B R R 24.24 R4 = = = 36Ω (7) 0,25 đ D R1 16 B B 2) Điệ(H.5) n trở tương đương, số chỉ của ampe kế, giá trị các cường độ dòng điện, chiều dòng điện (2,50 điểm) Khi thay vôn kế ampe kế có RA = 12Ω và cho R4 = 24Ω, ta có mạch cầu không cân Thay mạch sơ đồ mạch tương đương sử dụng chuyển mạch tam giác R 1, R2, RA thành mạch - Điện trở RAO, RCO, RDO là: R1 R2 16.24 RAO = = = 7,3846Ω (8) R3 RCO C R1 + R2 + RA 16 + 24 + 12 RAO R1 RA 16.12 O A RDO R4 RCO = = = 3, 6923Ω B (9) R1 + R2 + RA 16 + 24 + 12 D B (H.5a) B RA R2 12.24 = = 5,5385Ω (10) R1 + R2 + RA 16 + 24 + 12 Điện trở: ROCB = RCO + R3 = 3,6923Ω + 24Ω = 27,6923Ω RODB = RDO + R4 = 5,5385Ω + 24Ω = 29,5385Ω RDO = 0,50 đ (11) (12) 0,25 đ ROCB RODB 27, 6923.29,5385 = = 14, 2928Ω (13) ROCB + RODB 27, 6923+29,5385 Vậy điện trở toàn mạch: R = RAO + ROB = 7,3846Ω + 14,2928Ω = 21,6774Ω (14) 0,25 đ - Cường độ dòng điện qua điện trở ampe kế: U AB 48 = ≈ 2, 214 A Dòng qua mạch chính: I = (15) 0,25 đ R 21, 6774 Do đó: UOB = I.ROB = 2,214.14,2928 ≈ 31,644V (16) U OB 31, 644 = ≈ 1,1427 A + Cường độ dòng điện qua R3: I = (17) 0,25 đ ROCB 27, 6923 + Dòng qua R4 : I4 = I – I3 = 2,214 – 1,1427 = 1,0713A (18) Ta lại có: UAO = I.RAO = 2,214.7,3846 = 16,3495V UOC = I3 RCO = 1,1427.3,6923 = 4,2192V Vậy: UAC = UAO + UOC = 16,3495V + 4,2192V = 20,5687V (19) 0,25 đ U 20,5687 I1 = AC = ≈ 1, 2855 A + Dòng qua R1: (20) 0,25 đ R1 16 + Dòng qua R2: I2 = I – I1 = 2,214 – 1,2855 = 0,9285A + Dòng qua ampe kế: IA = I1 – I3 = 1,2855 - 1,1427 = 0,1428A và có chiều từ C đến D (21) 0,50 đ Điện trở đoạn OB là: ROB = Bài 5: (2,00 điểm) - Khi dòng điện đã ổn định, cường độ dòng điện qua cuộn dây là: E I0 = (1) 0,25 đ R - Khi khóa K ngắt, mạch bắt đầu dao động Năng lượng của mạch lúc đó là lượng từ 1 E trường: (2) 0,25 đ Wm = LI 02 = L ÷ 2 r - Trong quá trình dao động tụ điện tích điện đén điện áp cực đại U thì dòng điện triệt tiêu Lúc đó lượng của mạch là lượng điện trường; với U0 = nE : 1 We = CU 02 = C ( n.E ) (3) 0,25 đ 2 - Áp dụng định luật bảo toàn lượng cho mạch dao động ta có: We = Wm 2 E hay (4) 0,50 đ L ÷ = C ( n.E ) ⇒ L = Cn r r 1 ⇒ C= - Mặt khác chu kỳ dao động : f = (5) 0,25 đ 2 4π f L 2π LC nr Từ (4) và (5) ta tìm được: C = và L = (6) 0,50 đ 2π fnr 2π f Bài 6: (3,00 điểm) 1) Tính d d’ để Lmin (1,00 điểm) (L ) ' Ta có sơ đồ tạo ảnh: S → S1 - Khi ảnh rõ màn, khoảng cách vật –màn khoảng cách L vật thật ảnh thật Ta có: L = d + d’ (1) Dễ dàng thấy L phải thoả mãn điều kiện: L ≥ 4f (2) 0,50 đ Suy ra: Lmin = 4f = 96cm Vậy: d = d’ = Lmin/2 = 48cm (3) 0,50 đ 2) Tìm f2 vẽ hình (2,00 điểm): ( L1 ) ( L2 ) S1' → S2' Sơ đồ tạo ảnh: S → ' Ta có: d1 = d1 = 48cm a) Vì vết sáng có đường kính không đổi tịnh tiến nên chùm tia ló tạo L2 phải chùm song song với trục Tức ảnh S tạo hệ hai thấu kính phải xa vô ' Ta có: d = ∞ → d = f ' Mà: d = l − d1 = 18- 48 = -30cm Vậy: f2 = -30cm: L2 thấu kính phân kì 0,50 đ b) Chùm tia ló hội tụ phân kì - Nếu chùm tia ló hội tụ: L2 thấu kính hội tụ phân kì + Nếu L2 thấu kính hội tụ: D ' 40 − d 2' = =2 Từ hình vẽ, ta có: D 30 − d 2' Vậy: 40 – d2’ = 60 – 2d2’ => d2’ = 20cm d d' −30.20 = 60cm Từ đó: f = 2 ' = d2 + d2 −10 0,50 đ + Nếu L2 thấu kính phân kì Lúc S2’ nằm khoảng hai vị trí E, ta có: D ' 40 − d 2' = =2 D d 2' − 30 100 ' cm Vậy: 40 – d ’ = 2d ’ – 60 => d = 100 dd = −300cm Từ đó: f = ' = d + d −30 + 100 ' −30 0,50 đ - Nếu chùm tia ló chùm phân kì( L2 thấu kính phân kì), ảnh S2’ ảnh ảo Từ hình vẽ, ta có: O2S2’ = |d2’|, O2S1’ = |d2| D ' d + d ' + 10 40 − d ' = = =2 D d2 + d2 ' 30 − d ' Suy ra: d2’ = 20cm > 0: điều vô lí Vậy: 0,50 đ Bài 7: (2,00 điểm) 1) Thiết lập mạch điện, phương án tiến hành thí nghiệm: (1,00 điểm) - Mắc mạch điện theo sơ đồ thông thường một mạch kín bao gồm: Nguồn điện - Ampe kế - Bình điện phân 0,50 đ - Dùng Ampe kế xác định dòng điện I chạy qua dung dịch điện phân - Dùng đồng hồ đếm thời gian để xác định thời gian Δt mà dòng điện qua - Xác định khối lượng m của chất bám vào điện cực: Bằng cách dùng cân để đo khối lượng m điện cực trước mắc vào mạch, sau đó đo khối lượng m2 của điện cực đó sau cho dòng điện qua chất điện phân và tính được khối lượng: m = m2 - m1 (1) 0,50 đ 2) Lập công thức xác định độ lớn e của điện tích nguyên tố: (1,00 điểm) - Gọi n là hóa trị của chất Số các nguyên tử xuất hiện ở điện cực: q I∆t N= = (2) ne ne - Mặt khác: Gọi NA là số Avogadro, A là khối lượng mol của chất ta có: m N = NA Số các nguyên tử đó là: (3) A A I ∆t A I ∆t = - Từ (2) và (3) ta tìm được: e = (4) n m.N A n (m2 − m1 ).N A 0,50 đ 0,25 đ 0,25 đ II CÁCH CHO ĐIỂM & HƯỚNG DẪN CHẤM : Điểm toàn 20,00 điểm phân bố tổng quát sau : BÀI : (4,00 điểm) BÀI : (2,00 điểm) BÀI : (3,00 điểm) BÀI : (4,00 điểm) BÀI : (2,00 điểm) BÀI : (3,00 điểm) BÀI : (2,00 điểm) Yêu cầu phân phối điểm cho phần có ghi điểm bên lề phải đápán - Phân tích lực, phân tích tượng toán phải rõ ràng, có hình vẽ minh họa (nếu có), lập luận đúng, có kết cho điểm tối đa biểu điểm nói (Giám khảo tự vẽ hình) Ghi : 1) Trên biểu điểm tổng quát phần, câu Trong trình chấm giám khảo cần trao đổi thống để phân điểm chi tiết đến 0,25 điểm cho phần, câu 2) Học sinh làm không thiết phải theo trình tự Hướng dẫn chấm Mọi cách giải khác, kể cách giải định tính dựa vào ý nghĩa vật lý đó, lập luận đúng, có cứ, kết cho điểm tối đa tương ứng với bài, câu, phần hướng dẫn chấm ... 2.sin α cos β + sin β cos α k≥ = + ÷ sin α sin β tan β tan α L.sin α d − L2 sin α ⇒ cos β = d d 2 2 d − L sin α k≥ + L.sin α tan α sin β = Từ (4): Từ (10) : (9) 0,50 đ (10) 0,25 đ (11)... định dòng điện I chạy qua dung dịch điện phân - Dùng đồng hồ đếm thời gian để xác định thời gian Δt mà dòng điện qua - Xác định khối lượng m của chất bám vào điện cực:... bắt đầu dao động Năng lượng của mạch lúc đó là lượng từ 1 E trường: (2) 0,25 đ Wm = LI 02 = L ÷ 2 r - Trong quá trình dao động tụ điện tích điện đén điện áp cực đại