Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2010 2011 sở GDĐT bình thuận hệ không chuyên file word có lời giải chi tiết

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT BÌNH THUẬN KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-2011 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 03 trang) Câu (5 điểm): Quả cầu có khối lượng m1  0,3(kg ) treo vào đầu sợi dây không dãn, khối lượng không đánh kể, có chiều dài  1( m) Kéo căng dây treo cầu theo phương nằm ngang thả tay cho lao xuống Khi xuống đến điểm thấp nhất, cầu va chạm đàn hồi xuyên tâm với cầu 2, cầu có khối lượng m2  0, 2(kg ) đặt mặt sàn nằm ngang Sau va chạm, cầu lên tới điểm cao dây treo lệch góc  so với phương thẳng đứng Qủa cầu lăn đoạn đường có chiều dài S phương ngang Biết hệ số ma sát cầu mặt sàn nằm ngang 0,02 tương tác m1 m2 lực ma sát tác dụng vào cầu không đáng kể so với tương tác hai cầu Lấy g  10( m / s 2) Tính:  S Câu 2: (5 điểm): Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ Trong điện trở: R1  3R, R2  R3  R4  R Hiệu điện hai đầu mạch điện U khơng đổi Khi biến trở RX có giá trị cơng suất tỏa nhiệt điện trở R1 P1  9(W) a) Tìm cơng suất tỏa nhiệt điện trở R4 b) Tìm R1 theo R để cơng suất tỏa nhiệt RX cực đại http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu (5 điểm): Một xi lanh cách nhiệt nằm ngang, thể tích V1  V2  V0  60 (lít), chia làm hai phần không thông với pittơng cách nhiệt ( hình vẽ) Pittong chuyển động không ma sát Mỗi phần xi lanh chứa (mol) khí lý tưởng đơn nguyên tử Ban đầu pittong đứng yên, nhiệt độ hai phần khác Cho dòng điện chạy qua điện trở R để truyền cho khí bên trái nhiệt lượng Q= 90(J) a) Nhiệt độ phần bên phải tang, sao? b) Khi có cân bằng, áp suất xi lanh lớn áp suất ban đầu bao nhiêu? Biết nội mol khí lý tưởng xác định công thức U  3RT Câu (5 điểm): Một thấu kính (L) hai mặt lồi, bán kính cong R= 15 cm, làm thủy tinh có chiết suất n - Một vật phẳng , nhỏ có chiều cao AB đặt trục thấu kính, cách thấu kính khoảng d=30cm cho ảnh có chiều cao A’B’ - Một hai mặt song song (B) làm thứ thủy tinh thấu kính có độ dày e Nếu đặt vật thấu kính ( hình a) ảnh A’B’ bị dịch chuyển dọc theo trục đoạn 3,75cm http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Nếu đặt thấu kính ảnh A’B’ ( hình b) ảnh bị dịch đoạn 3cm Tính: a) Tiêu cự f thấu kính b) Chiết suất n thủy tinh c) Độ dày http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT BÌNH THUẬN KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-1011 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu 1: Gọi A vị trí bng vật m1 B vị trí thấp ( nơi m1 , m2 chạm) Chọn gốc không sàn So sánh cầu A B m1 gh1  m1v12 Vận tốc cầu m1 trước va chạm có độ lớn: v1  gh1  5(m / s) Gọi v1 ' vận tốc m1 trước va chạm có độ lớn: v1  gh1  5(m / s) So sánh cầu B C Ta có: m1v '12  m1 gh2  v '1  gh2 ( h2 độ cao cầu đạt sau va chạm) Động cầu trước chạm chuyển hóa thành C cơng thực để thắng ma sát cầu lăn 1 m1v12  m1 gh2  A  0,3.20  0,3.10.h2  0, 02.0, 2.10.S   3h2  0, 04S (1) 2 Đối với hai câu, lực ma sát qủa cầu sàn ngoại lực Lực ma sát tác dụng vào cầu có làm cho động lượng hệ hai cầu giảm Thời gian va chạm hai cầu ngắn nên xung lực lực ma sát làm động lượng cầu giảm không đáng kể Như coi thời gian va chạm hai cầu tổng động lượng chúng ảo toàn: m1v1  m1v1'  m2v2' http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  0,3.2  0,3 gh2  0, 2.v2'  0,  0,3 20h2  0, 2.v2' (2) Áp dụng định lý động cho cầu ta được:  m2 v2 '2   m2 g.S v2 '2  0,5.v2 '  0, 2.S  S  0, (3) Thay ( 3) vào (1) ta được:  3h2  0, 04 v2 '2  0,1.v2 '2   3h2  0,1.v2 '2  h2  (4) 0,   0,1v2 '2  Thế (4) vào (2) ta được: 0,6  0,3 20    0, 2.v2 ' (5)   Giải phương trình (5) ta v2 '  (loại); v2 '  2, 5( m / s) v2 '2  72(m) Từ (3) S  0, Từ (4)  h2   0,1.v2 '2  0, 04(m) Mặt khác ta có: h2   cos  cos   h2   0, 04  0,96    16, 26 Câu 2: a) Tìm cơng suất tỏa nhiệt điện trở R4 Chọn chiều dòng điện qua điện trở mạch hình vẽ * Xét nút A ta có: I  I1  I (1) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Với vòng kín ACDA ta có: I1.R1  I X RX  I R2  (2) Thế (1) vào (2) ta biểu thức I1 : I1.R1  I X RX  ( I  I1 ).R2  I1.R1  I X RX  I R2  I1.R2  I1 ( R1  R2 )  I X RX  I1.R2  I1  I X RX  I R2 I X RX  I R  R1  R2 4R (3) * Xét nút B ta có: I  I  I (4) Với vòng kín BCDB ta có: I3 R3  I X RX  I R4  I3 R  I X RX  I R  (5) Thế (4) vào( 5) ta có biểu thức I : ( I  I ).R  I X RX  I R  I R  I R  I X RX  I R   I  Từ (3) (6) ta có I R  I X RX 2.R (6) I4 P I R    24  I1 P1 I1 3R Vậy cơng suất tỏa nhiệt R4 P4  P1  13(W) b) Tìm RX theo R để cơng suất tỏa nhiệt RX cực đại Từ (4) (5) ta có biểu thức I : I R  I X RX  ( I  I ).R  I R  I X RX  I R  I R   I  I R  I X RX 2.R (7) Ta có: U  U AB  U AC  U CB  I1.R1  I R3  U  I1.3R  I R (8) Thế (3) (7) vào (8) ta được:  I R  I R   I R  I X RX U  X X  3R   4.R 2.R    4U  3.I X RX  3.I R  I R  I X RX 4U  5.I R  I X RX   R  (9) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Ta có: I  I1  I  I1  I  I X  3I1  I X  I R  I R   I  3 X X   I X  4.I R  3I X RX  3IR  I X R 4.R    IR  3I X RX  4I X R thay vào (9) ta được: 4U  5.(3I X RX  I X R)  I X RX 4U  15.I X RX  20.I X R  I X RX 4U  16.I X RX  20.I X R  I X  U RX  R   U U2 Ta có: PX  RX I  RX    PX    RX  R  5R  RX  RX  X Hai số dương RX    (10) 5R 5R có tích RX  20 R khơng đổi theo bất đẳng thức Cosi, RX RX tổng hai số nhỏ hai số nghĩa RX  5R RX  RX  1, 25.R ; mẫu số vế phải biểu thức (10) nhỏ nghĩa PX cực đại Vậy PX cực địa RX  1, 25.R Câu 3: a) Nhiệt độ phần bên phải tăng, sao? 3RT Khi ta làm tăng nhiệt độ khí bên trái ( cung cấp nhiệt lượng Q) khí giãn nở làm píttơng nén khí phần bên phải ( V2 ); nén cách nhiệt nên nhiệt độ phần bên phải tăng lên Nội mol khí lý tưởng xác định biểu thức U  b) Khi có cân bằng, áp suất xi lanh lớn áp suất ban đầu bao nhiêu? Gọi U U nội khí hai phần xi lanh, ta có phương trình: Q  U1  U , Q  R(T1  T2 ) ; công tổng cộng khơng Lúc đầu ta có pV1  RT1 pV2  RT2 (áp suất p nhau) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Sauk hi cung cấp nhiệt lượng có cân áp suất hai bên ( p  p ) ,thể tích hai phần (V1  V ) (V2  V ) nên phương trình trạng thái là:  p  p  (V1  V )  R(T1  T1 )  pV  V1p  V p  RT1 (1)  p  p  (V2  V )  R(T2  T2 )  pV2  pV  V p  RT2 (2) Cộng phương trình (1) ( 2) vế theo vế ta được: p(V1  V2 )  R(T1  T2 ) Mặt khác ta có: Q   T1  T2  p.0,06  (3) R(T1  T2 ) 2Q V1  V2  V0  60 (lít) vào phương trình (3) ta được: 3R R.2.90 60  p   1000( N / m2 ) 3R 0,06 Vậy có cân bằng, áp suất xi lanh lớn áp suất ban đầu 1000 ( N / m2 ) Câu 4: Theo đề ta có hai trường hợp : Trường hợp 1:     d1  d1  d1 ' 1   e  n   ( B) ( L) AB  A ' B '    A ' B ' 1 2 d d     d1 '  d ' d '     d1 ' d ' ( L) AB   A1 ' B1 ' d  d ' Trường hợp 2: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369    1   d '  d ' d 1   e ( L) ( B) AB  A1 ' B1 '    A2 ' B2 '  n d  d2    d1 ' d ' ( L) AB   A1 ' B1 ' d  d ' a) Tiêu cự f thấu kính Trong hai trường hợp, khoảng cách vật - ảnh tạo song song là:  1 d1  d '  1   e  n Theo đề ta có: d '  3cm  d1  3cm Áp dụng cơng thực tạo ảnh thấu kính ( với d1  3cm; d1  d  30cm ) ta có: d1 ' f2  d1 (d  f )(d  d1  f )  3, 75 f2 f2    f  285 f  4050  3 (30  f )(30   f ) (30  f )(27  f ) (1) Giải phương trình (1) ta nghiệm f= 270cm f= 15cm Vì ảnh thật nên nhận giá trị f  d  f  15cm b) Chiết suất n thủy tinh Cơng thức tính tiêu cự thấu kính: 2  (n  1)    n  1   2n   n  1,5 f R 15 15 Độ dày e    1 Ta có: d '  1   e   1  e   e  e  9cm   n  1,5  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 10 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 201 0-1 011 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 1 2- THPT Câu 1: Gọi A vị trí bng vật m1 B vị trí thấp ( nơi m1 , m2 chạm) Chọn gốc không sàn So sánh cầu A B m1 gh1  m1v12... kính b) Chi t suất n thủy tinh c) Độ dày http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT BÌNH THUẬN... tinh có chi t suất n - Một vật phẳng , nhỏ có chi u cao AB đặt trục thấu kính, cách thấu kính khoảng d=30cm cho ảnh có chi u cao A’B’ - Một hai mặt song song (B) làm thứ thủy tinh thấu kính có