Đề thi HSG Vật lý 12 Sở GDĐT Hải Dương 20162017 có lời giải chi tiết

Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ, gốc O tại vị trí cân bằng của hệ vật.. Treo con lắc đơn này trong điện trường đều với vectơ cường độ điện trường hướng theo phương ngang và có độ lớn E =

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

HẢI DƯƠNG

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH

NĂM HỌC 2016 – 2017 MÔN THI: VẬT LÝ LỚP: 12 THPT

Thời gian làm bài : 180 phút Ngày thi: 8/10/2016 (Đề thi gồm 5 câu 02 trang)

Câu 1: (2,5 điểm)

Một lò xo có khối lượng không đáng kể, hệ số đàn

hồi k = 100(N/m) được đặt nằm ngang, một đầu được giữ cố

định, đầu còn lại được gắn với chất điểm m1 = 0,5 (kg)

Chất điểm m1 được gắn với chất điểm thứ hai m2 = 0,5(kg)

Các chất điểm đó có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ, gốc O tại vị trí cân bằng của hệ vật Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật ở vị trí lò xo nén 2cm rồi buông nhẹ Bỏ qua ma sát, sức cản của môi trường

1) Xem các chất điểm luôn gắn chặt với nhau trong quá trình dao động, chọn gốc thời gian khi

buông vật

a) Viết phương trình dao động của hệ vật

b) Vẽ đồ thị động năng theo thế năng

c) Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ li độ x1=1(cm) đến x2= 3 (cm)

d) Tìm quãng đường mà vật đi được từ thời điểm t1 (s)

40



 đến thời điểm t2 7 (s)

8



e) Khi vật ở li độ x = 1(cm) thì giữ chặt điểm chính giữa của lò xo Tìm biên độ dao động của

hệ vật sau đó

2) Chỗ gắn hai chất điểm bị bong ra nếu lực kéo tại đó đạt đến 0,5(N) Tìm vị trí chất điểm m2

tách khỏi chất điểm m1 và tính vận tốc cực đại của m1 sau đó

Câu 2: (2,0 điểm)

ĐỀ CHÍNH THỨC

m1

k

O

x m2

điện tích q = 4.10-5 (C) Treo con lắc đơn này trong điện trường đều với vectơ cường độ điện trường hướng theo phương ngang và có độ lớn E = 105 (V/m)

a) Vật đứng yên tại vị trí cân bằng, tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng

b) Trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua điểm treo và song song với vectơ cường độ điện

trường, kéo vật nhỏ theo chiều của vectơ cường độ điện trường sao cho dây treo hợp với vectơ gia tốc trong trường một góc 55o

rồi buông nhẹ cho con lắc dao động điều hòa Chọn trục toạ độ có gốc O trùng với vị trí của vật mà khi dây treo lệch theo hướng của cường

độ điện trường và hợp với góc 500

, chiều dương hướng theo chiều kéo vật, gốc thời gian

là lúc thả vật Lấyg   2 10(m / s )2 Viết phương trình li độ dài của vật

c) Tìm t số độ lớn gia tốc của vật tại vị tr mà d y treo hợp với phương thẳng đứng một góc

450 với độ lớn gia tốc của vật tại vị tr thấp nhất của qu đạo

2) Treo con lắc đơn nói trên lên trần toa xe trượt không ma sát trên một đường dốc, góc nghiêng

của dốc so với mặt phẳng nằm ngang là α = 300 Bỏ qua ma sát, lấy g 10(m / s ) 2 Tìm chu kì

dao động nhỏ của con lắc trong trường hợp trên

Câu 3: (1,5 điểm)

Đặt một vật phẳng nhỏ AB trước một thấu kính mỏng và vuông góc với trục chính của thấu kính Trên màn vuông góc với trục chính ở phía sau thấu k nh thu được một ảnh rõ nét lớn hơn vật, cao 4(mm) Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính 5(cm) về phía

màn thì màn phải dịch chuyển 35(cm) mới lại thu được ảnh rõ nét cao 2(mm)

1) Tính tiêu cự thấu kính

2) Vật AB, thấu k nh và màn đang ở vị trí có ảnh cao 2(mm) Giữ vật và màn cố định, hỏi phải

dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía nào, một đoạn bằng bao nhiêu để lại có ảnh

rõ nét trên màn?

Câu 4(2,0 điểm)

1) Cho bộ dụng cụ gồm các đèn giống nhau, 1 biến trở có trị số thay đổi được, một khóa K, một

nguồn điện có thông số E, r0 phù hợp, một cuộn d y có độ tự cảm L và có điện trở trong r và các dây nối có điện trở không đáng kể Thiết kế một phương án th nghiệm về hiện tượng tự cảm (vẽ hình, nêu vai trò của từng dụng cụ, dự đoán kết quả thí nghiệm và giải thích)

g

g

2) Một khung dây dẫn ABCD có khối lượng m, chiều dài BC = a, chiều rộng AB = b được giữ

đứng yên trong mặt phẳng thẳng đứng với cạnh AB nằm ngang Khung được đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng khung, không gian ở ngay sát

ph a dưới cạnh đáy không có từ trường Ở thời điểm t = 0 người ta thả khung không vận tốc đầu Giả sử khung có điện trở thuần R, độ tự cảm của khung không đáng kể Chiều dài a đủ lớn sao cho khung đạt tới vận tốc tới hạn ngay trước khi ra khỏi từ trường Tìm vận tốc giới hạn của khung và nhiệt lượng tỏa ra trên khung kể từ thời điểm t = 0 đến khi cạnh AB bắt đầu ra khỏi từ trường

Câu 5: (2,0điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ Biết E = 1 , r = 4, R1 =

12, R2 = 4, R4 = 18, R5 = 6, RĐ = 3, C= 2F

1) Biết trở R3 = 21 T nh điện t ch ở tụ điện và số ch ampe

kế A

2) Dịch chuyển con chạy của biến trở R3 để điện t ch trên tụ C

bằng 0 Tìm R3

Biết điện trở ampe kế và d y nối không đáng kể

====================Hết=====================

Ghi chú: Giám thị không giải thích gì thêm

Họ và tên thí sinh : Số báo danh :

Họ tên, chữ ký của giám thị 1: Họ tên, chữ ký của giám thị 2:

R 1

E, r

A

Đ

B

C

R 3 A

R 2

R4

E

R5

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

HẢI DƯƠNG

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH

NĂM HỌC 2016 – 2017

Hướng dẫn thi chấm môn: VẬT LÍ

Câu 1: (2,5 điểm)

1

a

Tại t=0

Suy ra phương trình dao động: cm

b

Ta có: Wd WWt

Ta có: 1 2

2

  ; 0Wt 0, 02(J)

Khi Wt =0(J) thì Wđ =0,02(J)

Khi Wt =0,02(J) thì Wđ =0(J)

c) Thời gian ngắn nhất để vật dđ đh đi từ x1 đến x2 tương ứng vật chuyển động tròn đi từ M1 đến

k

rad s

m m



x A cm  rad

2 cos(10 )

ĐỀ CHÍNH THỨC

M2 với góc quét

6



   tmin

60

 (s)

d) Vị trí của vật ở thời điểm t1 là

Góc quét:

Quãng đường đi được: S = 8.2A + S0

Từ vòng tròn lượng giác, suy ra S0 =

Suy ra S = 16A + A = 34,83 (m)

e) Ngay sau giữ ' 10 2rad / s  , x’ = 0,5cm, v =10 3 cm/s

7

2

2

ị tr vật m2 bong ra khỏi vật m1 thoả mãn FC = m2 2

x

 = 0,5 (N)

x = 1cm

Ngay sau bong: ' =

1

K

10 2

m  rad/s, v’ = 10 3 cm/s, x’ =1cm

2

2

10 2

Max

10

2

Câu 2: (2,0 điểm)

1)

4

     

8, 5 8

2

       

2 2 2

A

2

a)Tại vị trí cân bằng góc lệch của dây treo là:

b) Vì gốc tọa độ O cách vị trí cân bằng lúc đầu của vật một đoạn:

5



Phương trình dao động có dạng: s S cos( t0 )

36



Với: g ' 4

2 (rad / s) l

Lúc t = 0, 0

0







 

0

0

18

 





   



Phương trình dao động của li độ dài là: 4

c) Tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 450, thì trùng TCB lúc đầu, ta có:

2

2

v

l

    (1)

Tại vị trí thấp nhất là vị trí biên âm: a2   at 2S0 (2)

Từ (1) và (2), suy ra: 1

0 2

a



2)

Xe trượt xuống dốc với gia tốc: 0 2

ag sin 30 5(m / s )

Con lắc đơn chịu tác dụng của trọng lực biểu kiến: P ' P Fqt

Khi đó gia tốc biểu kiến có độ lớn:

g a 2ga cos120 5 3 m / s

o đ

P

F

45 1

tan  

T = 2 l

g '

 =2,135(s)

Câu 3: (1,5 điểm)

1)

Ảnh thu được là ảnh thật d’ >0 ; k <0

Vị trí 1 : ' 1

Vị trí 2 :

2

f

d d 40(cm) (1); k







Từ giả thiết : k2 k ;1 d 1 f 5(cm) (2)

Từ (1) 1 1



Thay (2) vào (3), ta được : f = 20cm ;

d1 = 25cm

2)

Vị trí ảnh cao 2(mm), ta có: d2   d1 5 30(cm);d'2 60(cm)

Khoảng cách từ ảnh đến vật là : L = 90(cm)

Ta có :

'

2

 

Giải phương trình, ta được : d 30cm





 



Vị trí mà thấu kính dịch chuyển đến là : d = 60cm

Vậy TK dịch chuyển ra xa vật một đoạn :  d 6030(cm)

Câu 4(2,0 điểm)

1)

 Vẽ được hình

 Nêu đúng và đủ vai trò các linh kiện

 Nêu được quá trình và kết quả thí nghiệm

 Giải th ch được kết quả

2)

+ Chọn trục oy có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc O là vị trí của cạnh AB ở thời điểm ban đầu

+ Khi buông tay, dưới tác dụng của trọng lực khung sẽ rơi theo phương thẳng đứng xuống dưới

+ Cạnh CD không chịu tác dụng của lực từ

+ Cạnh AD và BC chuyển động trong từ trường nhưng không cắt các đường sức từ nên không tạo

ra suất điện động cảm ứng

+ Xét chuyển động của thanh AB theo phương Oy

Tại thời điểm t, suất điện động của cạnh AB tạo ra là

ξc = Bvyb với i = ξc/R = Bvyb/R

Lực từ tác dụng lên AB có chiều chống lại chuyển động của AB nên chiều như hình vẽ và có độ lớn Ft = Bib = B2b2vy/R

Áp dụng định luật 2 Niuton cho khung ABCD ta được

P – Ft = may ↔ mg - B2b2vy/R = may

Khi khung đạt vận tốc giới hạn thì ay = 0 nên vgh = mgR/B2b2

Chọn gốc thế năng tại vị trí thanh AB bắt đầu ra khỏi từ trường

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho khung ABCD trong quá trình chuyển động, kể từ thời điểm t = 0 tới khi cạnh trên AB bắt đầu ra khỏi từ trường: Q = mga - mv2

gh/2

Suy ra:

4 4

m g.R

2B b

Câu 5: (2,0điểm)

1)

1 3D

1 3D

ABF 45

ABF 45

R R





n

E



N

ABF

U

R

1

6

2

3



2)

Đặt R3=xR3D = x+3

N AF

N

N

ABF

U



q= 0 nên UED=0 UEF=UDF

UEB+UBF=UDF

RDID+I2R2= I4R4

Giải ra tìm được x=3

Website Hoc247.vn cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông

minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và

các trường chuyên danh tiếng

I Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG với đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng

- H2 khóa nền tảng kiến thức luyên thi 6 môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học

- H99 khóa kỹ năng làm bài và luyện đề thi thử: Toán,Tiếng Anh, Tư Nhiên, Ngữ Văn+ Xã Hội

II Lớp Học Ảo VCLASS

- Mang lớp học đến tận nhà, phụ huynh không phải đưa đón con và có thể học cùng con

- Lớp học qua mạng, tương tác trực tiếp với giáo viên, huấn luyện viên

- Học phí tiết kiệm, lịch học linh hoạt, thoải mái lựa chọn

- Mỗi lớp chỉ từ 5 đến 10 HS giúp tương tác dễ dàng, được hỗ trợ kịp thời và đảm bảo chất lượng học tập

Các chương trình VCLASS:

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho

học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt

thành tích cao HSG Quốc Gia

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán: Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

- Hoc Toán Nâng Cao/Toán Chuyên/Toán Tiếng Anh: Cung cấp chương trình VClass Toán Nâng Cao, Toán Chuyên và Toán Tiếng Anh danh cho các em HS THCS lớp 6, 7, 8, 9

III Uber Toán Học

- Gia sư Toán giỏi đến từ ĐHSP, KHTN, BK, Ngoại Thương, Du hoc Sinh, Giáo viên Toán và Giảng viên ĐH Day kèm Toán mọi câp độ từ Tiểu học đến ĐH hay các chương trình Toán Tiếng Anh, Tú tài quốc tế IB,…

- Học sinh có thể lựa chọn bất kỳ GV nào mình yêu thích, có thành tích, chuyên môn giỏi và phù hợp nhất

- Nguồn học liệu có kiểm duyệt giúp HS và PH có thể đánh giá năng lực khách quan qua các bài kiểm tra

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Gia Sư 1 Kèm 1 Online