Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2012 2013 sở GDĐT hà tĩnh 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 HÀ TĨNH ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT-Vòng Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu (3 điểm) Nhờ gậy, người ta tác dụng vào bi-a (bán kính r, khối lượng m) xung lực nằm ngang cách mặt bàn bi-a khoảng h nằm mặt phẳng thẳng đứng qua khối tâm bi-a Biết momen quán tính vật trục quay qua khối tâm là: mr Hãy thiết lập hệ thức vận tốc góc  vận tốc v0 khối tâm bi-a Biết ban đầu bi-a đứng yên Hãy nghiên cứu chuyển động bi-a sau ngừng tác dụng trường hợp sau: 7r a) h  7r b) h  7r c) h  Câu (4 điểm) Một mơ hình động nước đặt nằm ngang mặt sàn nhẵn Tay quay OA có chiều dài r quay với tốc độ góc  , điểm B ln chuyển động thẳng Thanh truyền AB dài tay quay Coi khối lượng phận chuyển động rút thành khối lượng m1 m2 tập trung A B, khối lượng vỏ động m3 Cho vỏ động chuyển động ngang ban đầu pit-tơng vị trí xa bên trái Xác định phương trình chuyển động vỏ động Nếu động bắt vít xuống bu-lơng, tìm áp lực động lên lực cắt ngang bu-lông Bỏ qua lực căng ban đầu bu-lông Câu (4 điểm) Cho mạch điện hình 3: u AB  80 cos100 t (V ) , L cuộn dây cảm có độ tự cảm điện C điện trở R thay đổi Cho ZC  Z L , R  R1  75 Chứng minh rằng:  a) iR sớm pha so với u AB b) Khi ZC  Z L U C đạt cực đại Tính U C max Giữ nguyên C điều chỉnh R , chứng tỏ công suất tiêu thụ P  kR, k số không phụ thuộc vào R Giữ R  R1 Tìm C để u AB pha với i Câu (4 điểm) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 0,  H tụ Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Một hạt tích điện bay vào mơi trường có lực cản tỉ lệ với độ lớn vận tốc hạt Đến dừng lại hạt quãng đường L = 10cm (tính từ lúc vào mơi trường) Nếu mơi trường có đặt từ trường vng góc với vận tốc hạt với vận tốc ban đầu trước hạt, dừng lại sau đoạn đường l1  6cm Nếu cảm ứng từ giảm lần hạt quãng đường l2 trước dừng lại? Câu (5 điểm) Trong xi-lanh cao, cách nhiệt đặt thẳng đứng, pit-tông mảnh nặng có lượng khí lý tưởng đơn ngun tử Ở bên pit-tơng độ cao đó, người ta giữ vật nặng có khối lượng khối lượng pit-tơng Sau đó, người ta thả nhẹ vật nặng rơi xuống pit-tơng Sau va chạm tuyệt đối không đàn hồi vật pit-tông thời gian, hệ chuyển trạng thái cân bằng, pit-tơng có độ cao lúc ban đầu Hỏi độ cao ban đầu vật tính từ đáy xi-lanh lần độ cao pit-tông? Biết bên pit-tơng khơng có khí Bỏ qua ma sát trao đổi nhiệt 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 HÀ TĨNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1 Định lý biến thiên động lượng momen động lượng:  P  P   F t  L0  L   OH F t Chiếu phương trình vectơ lên trục: Ox: mv0  F t Oy: mr 2   h  r  F t 2 Từ đó: mr    h  r  v0 5 h  r  Hay:   v0 r2 dv 2mr d   OI xFms Ta có: m  Fms ; dt dt 2mr d Trên trục Oy:  r  mg dt Nhiều trường hợp xét tùy theo vận tốc trượt u bi-a:  h  r  7r  5h hr u  v0  v0    v0 r 2r 2r 7r a) Nếu h  u   Fms  bi-a lúc đầu trượt với gia tốc hướng theo trục x, sau lăn khơng trượt  tăng 7r b) Nếu h   u  bi-a lăn trượt 7r c) Nếu h   u   Fms  0; Fms    mg lúc đầu bi-a trượt với gia tốc âm sau lăn khơng trượt Câu Xét thời điểm t góc quay vật BOA    t (hình 2a) Các phận có khối lượng m1 , m2 có vận tốc v1 v2 hệ quy chiếu gắn với vỏ Vỏ có vận tốc v3 sàn Theo phương ngang hệ không chịu tác dụng ngoại lực nên bảo toàn động lượng: m3v3  m2 (v2  v3 )  m1  v1 sin t  v    v3   m2 v2  m1v1 sin t m1  m2  m3 (1) với v1  r , http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 d  r cos t  dOB dOH  2  2r sin t dt dt dt  2m2  m1  r sin t Thay (2) vào (1) ta có: v3   m1  m2  m3  2m2  m1  r cos t  C Lấy nguyên hàm (3): x  m1  m2  m3  2m2  m1  r Chọn x  t  ta có C  m1  m2  m3  2m2  m1  r (cos t  1) Vậy x  m1  m2  m3 v2   (2) (3) Xét hệ có v1 có thành phần vận tốc theo phương thẳng đứng: vy  v1 cos t  r cos t , Do áp lực hệ đè lên sàn theo phương thẳng đứng N   m1  m2  m3  g  N   m1  m2  m3  g  m1 r.sin t d  m1 y  dt Động lượng hệ theo phương ngang vò giữ đứng yên p  m2 v2  m1v1 sin t   m1  2m2   r.sin t dp   m1  2m2   r.cos t dt Câu a) Xét đoạn mạch MB ta thấy iR pha với uMB , iL trễ pha Do lực cắt ngang bulong là: T   so với uMB nên ta có giản đồ véc tơ bên Chọn I làm trục chuẩn ta có uC chậm pha  so iAB , uMB sớm pha 1 so với iAB ta có: U AM  U AM  U MB  U C  U MB Ta có U AM  I ZC ,U MB  I R R  I L Z L U MB I R I L  R  ( I C  I ) lại có U AM I C Z C I U MB I L     sin   1   cos 1 U AM I 2    Mặt khác góc hợp U MB U C   1    1  nên U MB vng góc với U AB iB 2  sớm pha u AB góc  b) Chứng minh U C  U C max UC U I  Xét ONP sin   L  const U MB sin 1    sin  I Vng góc với U AB nên U C max I U Z Z RZ L sin   L  MB MB  MB  I R U MB R R R  Z L2 ZL   R  Z L2 17 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 80.17  170V I U U P  I R2 R với I R  MB Lại có tan  MB  L , tan 1  MB IR U R I U Vì MB  1 nên L  MB IR U I U R U  U MB  U L  U  I R  MB  IR ZL R ZL Vậy U C max  U  Vậy P    R  R  ZL  Để u AB i pha U Z sin   C  C  Z C  sin  Z MB U MB Z MB 15 Mà sin   cos    sin   17 R.Z L 15 15.40.75 ZC    31,14  C  104 F 2 17 R  Z L 85 Câu Giả sử hạt mang điện tích dương thời điểm t vận tốc hạt v Theo hạt bay vào từ trường theo hướng vng góc với từ0 trường nên từ trường hạt chịu tác dụng lực: Lực cản: F C  kv ; Lực Loren: F  qvxB Từ hình vẽ ta có:  ma    kv    qvB  2 2  dv    m    k  q B  v  dt   k  q B vdt  mdv (vì v giảm dần)  k  q B ds  mdv s  k  q B  ds   m  dv  s  v0 m v02 k  q2 B2 m2v02 mv 2 Khi B  : s  L  ; Khi B  B0 : s  l1  k  q B02 k 2 2 B0 2 4m2v02 Khi B  : s  l2  2 4k  q B02 k  q B02 4k  q B02 3k Từ suy ra:     2 2 2 2 l2 4m v0 4m v0 4m v0 L 4l1 Ll1  l2   8,3cm 3l12  L2 Câu Khối lượng vật m1 , pit-tông m2 (m1  m2  m) 00 Vận tốc vật sau va chạm xác định từ phương v2 trình: m1.gh2  m1 (1) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 m1v   m1  m2  v1 (2) Định luật bảo toàn lượng hệ sau va chạm có cân mới: v12 3 nRT1   m1  m2    m1  m2  h1  nRT2   m1  m2  h (3) 2 Lại có p1.S  m1 g (4); nRT1  p1Sh1 (5) p2 S   m1  m2  g (6); nRT2  p2 Sh  h  h1  (7)0 Từ phương trình thay vào phương tình (3) giải ra: h2  3h1 Vậy độ cao vật lần độ cao pít-tơng http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT HÀ TĨNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2 01 2- 20 13 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 1 2- ... 2 Khi B  : s  L  ; Khi B  B0 : s  l1  k  q B 02 k 2 2 B0 2 4m2v 02 Khi B  : s  l2  2 4k  q B 02 k  q B 02 4k  q B 02 3k Từ suy ra:     2 2 2 2 l2 4m v0 4m v0 4m v0 L 4l1 Ll1  l2...  2  2 r sin t dt dt dt  2m2  m1  r sin t Thay (2) vào (1) ta có: v3   m1  m2  m3  2m2  m1  r cos t  C Lấy nguyên hàm (3): x  m1  m2  m3  2m2  m1  r Chọn x  t  ta có C