Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2010 2011 sở GDĐT ninh bình vòng 2 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 NINH BÌNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-2011 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MƠN: VẬT LÝ 12- THPT-Vòng Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 03 trang) Câu (4,0 điểm): Cho hai vật nhỏ A B có khối lượng m1  900 g , m2  4kg đặt mặt phẳng nằm ngang Hệ số ma sát trượt A, B mặt phẳng   0,1 ; coi hệ số ma sát nghỉ cực đại hệ số ma sát trượt Hai vật nối với lò xo nhẹ có độ cứng k = 15N/m; B tựa vào tường thẳng đứng Ban đầu hai vật nằm n lò xo khơng biến dạng Một vật nhỏ C có khối lượng m = 100g bay dọc theo trục lò xo với vận tốc v đến va chạm hoàn toàn mềm với A (sau va chạm C dính liền với A) Bỏ qua thời gian va chạm Lấy g  10m / s Cho v = 10m/s Tìm độ nén cực đại lò xo Tìm giá trị nhỏ v để B dịch chuyển sang trái Câu ( 4,5 điểm): Cho vật mỏng, phẳng, đồng chất, khối lượng phân bố có dạng nửa hình tròn khối lượng m , đường kính AB=2R Xác định vị trí khối tâm vật Vật quay khơng ma sát xung quanh trục quay nằm ngang qua đầu A đường kính AB vng góc với mặt phẳng chứa vật (hình vẽ) Kéo vật lệch khỏi vị trí cân góc nhỏ thả nhẹ Chứng tỏ vật dao động điều hòa,tìm chu kỳ Cho gia tốc rơi tự g http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu (5,0 điểm): Cho hệ thấu kính ( L1 ), ( L2 ), ( L3 ) đặt đồng trục Vật sáng phẳng, nhỏ có chiều cao AB vng góc với trục chính, trước ( L1 ) cách ( L1 ) khoảng d1  45cm Hai thấu kính ( L1 ) ( L3 ) giữ cố định hai vị trí O1 O3 cách 70cm Thấu kính ( L2 ) đặt vị trí cách (L1) khoảng O1O2  36cm , ảnh cuối vật AB cho hệ sau  L3  cách  L3  khoảng 255cm Trong trường hợp bỏ  L2  ảnh cuối khơng có thay đổi vị trí cũ Nếu khơng bỏ (L2) mà dịch chuyển từ vị trí cho phía  L3  đoạn 10cm, ảnh cuối vơ cực Tìm tiêu cự f1 , f , f3 thấu kính Tìm vị trí  L2  khoảng O1O3 mà đặt  L2  cố định vị trí ảnh cuối có độ lớn ln ln khơng thay đổi ta tịnh tiến vật AB dọc theo trục trước  L1  Câu ( 4,5 điểm): Cho mạch điện hình vẽ: Biết hai cuộn dây cảm thuần,  L1  thay đổi được; http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 L2  103 H ; R  50; C  F 2 5 u AB  100 2cos100 t (V ) Điều chỉnh L1  H , viết biểu thức cường độ dòng điện mạch 2 Thay đổi L1 , tìm L1 để điện áp hiệu dụng hai đầu L1 cực đại Tìm giá trị cực đại Câu (2,0 điểm): Một vòng mảnh điện mơi có khối lượng m, tích điện Q phân bố Vòng lăn khơng trượt ( qn tính) mặt phẳng ngang cách điện vùng từ trường có vecto cảm ứng B vng góc với mặt phẳng vòng Xác định vận tốc khối tâm vòng áp lực vòng xuống mặt phẳng nằm ngang nửa so với vòng đứng yên Bỏ qua ma sát lăn 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 NINH BÌNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-1011 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu 1: Gọi x độ co lớn lò xo, v0 vận tốc hệ A viên đạn sau va chạm, áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: mv  (m1  m)v0  v0  1m / s Định luật bảo toàn lượng cho: (m1  m)v0  kx   (m1  m) gx  15 x  x    x  0, 2m Để B dịch sang trái lò xo phải giãn đoạn x0 cho: Fđh  Fms  kx0   m2 g  150 x0  40  x0  Như thế, vận tốc v0 mà hệ  m1  m  (m) 15 có bắt đầu chuyển động phải làm cho lò xo có độ co tối đa x cho dãn độ dãn tối thiểu phải x0 1  kx   (m1  m) g ( x  x0 )  kx02  75 x  10 x    x  4m 2 Từ tính được: v0min  1,8m / s  vmin  18m / s Câu Chia vật thành dải mỏng coi hình chữ nhật có chiều rộng dx nhỏ cách O khoảng x Khối lượng phần này: dm   (2 R sin  ) dx (  khối lượng đơn vị diện tích) Từ hình vẽ: x  Rcos  dx   R sin  d  dm  2 R sin  d Áp dụng công thức xác định khối tâm: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 xG   (dm) x   (dm) Thay m     (2 R  sin 2 d ).Rcos 2 R 2 R sin  d (sin  )  m 1 3m  m R  xG  OG  4R 3 Áp dụng phương trình động lực học vật rắn : mg AG.sin   I A   nhỏ  mg AG.  I A  '' (1) 16  9  4R  AO  OG  R    R  3  3  Với AG  Định lí Stainer: I A  IG  m AG ; IO  IG  m.OG  I A  IO  m( AG  OG )  0,5mR2  mR2  1,5mR Thay vào (1)  mgR   '' 16  9   1,5mR 2 '' 3 g 16  9 2 g 16  9     ''  2  với   9 R 9 R Chu kì dao động: T  6 R g 16  9 Câu 3: Tìm tiêu cự f1 , f , f3 thấu kính ( L3 ) ( L1 ) ( L2 ) Ta có: Sơ đồ tạo ảnh với hệ ba thấu kính: AB  A1 B1   A2 B2    A1' B1' d1 d  d3   ' d1    ' d    '  d3  ( L3 ) ( L1 ) Sơ đồ tạo ảnh với hệ hai thấu kính ( L1 ), ( L3 ) : AB  A1 B1    A2' B2' d1  d3   ' d1    '  d3  '  d32' nên: d32  d31  d2'  d2  Vì: A2' B2'  A1' B1' ; d31 Ta có: d2  O1O2  d1'  d1'  O1O2  36(cm) d3  O2O3  d2'  d3  O2O3  34(cm) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Tiêu cự thấu kính ( L1 ) : f1  d1d1' 45.36   20(cm) ' d1  d1 45  36 Tiêu cự thấu kính ( L3 ) : f3  d3d3' 34.255   30(cm) ' d3  d3 34  255 Khi dịch chuyển (L2) ta có sơ đồ tạo ảnh (L2) ( vị trí mới) (L3) sau:  3  2 A1 B1   A2 B2   A3' B3' () d 22   d33 L L  ' d 22   ' d33  ' Vì d33    d33  f3  30(cm) / / Mà d33  O2/ O3  d22  d 22  O2/ O3  d33  24  30  6(cm) d22  O1O2/  d1/  46  36  10(cm) d 22 d 22/ 10.(6) Tiêu cự thấu kính ( L2 ) : f    15(cm) / d 22  d 22 10  Khi tịnh tiến vật AB trước thấu kính (L1), tia tới từ B song song với trục khơng đổi Có thể coi tia điểm vật vơ cực trục phát Nếu ảnh sau có độ lớn khơng đổi, ta có tia ló khỏi (L3) song song với trục cố định Có thể coi tia tạo điểm ảnh vơ cực trục Hai tia tương ứng với qua hệ thấu kính Ta có: d1    d1/  f1  20(cm) d3/    d3  f3  30(cm) Gọi x khoảng cách từ (L1) đến (L2) thỏa yêu cầu đề bài, ta có: d2  x  d1/  x  20 (1) d3  70  x  d2/  30 (2) Từ (1) (2) ta được: 70  x  ( x  20)(15)  30 x  20  15  70 x  350  x  x  15 x  300  30 x  150  x  60 x  500  (*) Phương trình (*) cho ta giá trị x = 50 (cm), x = 10 (cm) Câu http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Z L1  Z L2  .L1  50; Z1  U MB sớm pha so với iR góc 1  R  Z L2  50 2; Z C    50 C Gọi MB độ lệch pha I U MB : tan MB I C  I R sin 1 Z12  ZC Z L       MB   I R cos1 ZC R  i sớm pha 0, 25 so với U MB Từ giản đồ: I C2  I R2  I  1    Z MB  50 2 Z C Z1 Z MB 2 U AB  U MB  U L21  2U MBU L1cos 45  I Z MB  Z L21  2Z MB Z L1cos 45 I  U AB Z MB  Z L21  2Z MB Z L1cos 45  100 50   50  2.50 2.50  2A Gọi  độ lệch pha U AB i: tan   U L1  U MB sin 45 Z L1  Z MB sin 45     U MB co s 45 Z MB cos 45 Vậy phương trình dòng điện mạch chính: i  2cos100 t ( A) Độ lệch pha U MB I không phụ thuộc vào L1 vào 0, 25 Ta có giản đồ vecto hình vẽ Từ giản đồ, áp dụng định lí sin: U AB U U sin   L1  U L1  AB sin 45 sin  sin 45 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Dễ thấy U L1 lớn  sin  lớn    90 OMN vuông cân  U L1max  U MB  U AB  100 2(V ) I U MB 100   A  Z L1  100  L1  H Z MB 50  Câu Xét phần tử có chiều dài dl chắn góc tâm d Điện tích phần tử là: dq  Q d 2  Lực từ tác dụng lên dq là: dF  vBdq  dFy  dF cos Do vòng tròn có tính đối xứng nên thành phần dFx dF triệt tiêu với thành phần dFx' cuat dF’ Vì lực từ tác dụng lên vòng thành phần dFy sinh a Từ hình vẽ ta có (   ) : IJ  R  Rcos R  Rcos   cos cos Xét chuyển động vòng tròn quanh tâm quay tức thời I ta có: v  .IJ , v0  .R  v  2  Fy   dFy  QBv0 2 IJ  cos v0  v  R cos 2  (1  cos )d  QBv 0 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Khi áp lực N  mg mg mg  Fy   v0  2 2QB http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT NINH BÌNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 20 1 0-1 011 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT...  O2/ O3  d 22  d 22  O2/ O3  d33  24  30  6(cm) d 22  O1O2/  d1/  46  36  10(cm) d 22 d 22 / 10.(6) Tiêu cự thấu kính ( L2 ) : f    15(cm) / d 22  d 22 10  Khi tịnh tiến vật. ..    A2' B2' d1  d3   ' d1    '  d3  '  d 32' nên: d 32  d31  d2'  d2  Vì: A2' B2'  A1' B1' ; d31 Ta có: d2  O1O2  d1'  d1'  O1O2  36(cm) d3  O2O3  d2'  d3  O2O3  34(cm)