Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2013 2014 sở GDĐT hải dương 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 HẢI DƯƠNG ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu (2,0 điểm) Một khung dây dẫn kín hình chữ nhật ABCD (AB = l; BC = b), khối lượng m giữ đứng yên mặt phẳng khung nằm mặt phẳng thẳng đứng Khung đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ B vng góc với mặt phẳng khung cho có cạnh CD khơng nằm từ trường hình vẽ Ở thời điểm ban đầu (t = 0) người ta thả nhẹ khung dây a) Giả sử khung có điện trở R, độ tự cảm khung không đáng kể, chiều dài b đủ lớn cho khung đạt tới vận tốc giới hạn (vận tốc không đổi) trước khỏi từ trường Tìm vận tốc giới hạn khung nhiệt lượng tỏa khung đến cạnh AB khung vừa khỏi từ trường? b) Giả sử khung làm từ vật liệu siêu dẫn có độ tự cảm L Cũng giả thiết b đủ lớn để khung không khỏi từ trường trình chuyển động Chọn trục Ox hướng thẳng đứng từ xuống, gốc O vị trí ban đầu cạnh CD Biết q trình khung chuyển động, cạnh CD không chuyển động vào vùng có từ trường Viết phương trình chuyển động khung? Giả thiết khung dây không bị biến dạng trình chuyển động Câu (2,0 điểm) Cho thấu kính hội tụ cỏ tiêu cự l0cm Ban đầu, vật sáng AB phẳng mỏng, cao cm đặt vng góc với trục thấu kính, A nằm trục chính, cách thấu kính khoảng 15cm (Hình vẽ 2) a) Xác định vị trí, tính chất, chiều độ cao ảnh Vẽ ảnh b) Để ảnh cao bốn lần vật, phải dịch chuyển vật dọc theo trục từ vị trí ban đầu khoảng bao nhiêu, theo chiều nào? c) Để vật vị trí cách thấu kính 15cm giữ vật cố định Cho thấu kính chuyển động tịnh tiến xa vật, dọc theo trục cho trục khơng thay đổi Khi thấu kính cách vật 25cm qng đường mà ảnh trình bao nhiêu? Ba vật nhỏ khối lượng m1 , m2 m3 (với m m1 =m   100gam ) treo vào lò xo lí tưởng có độ k cứng k1 , k , k (với k1  k   40N / m) Tại vị trí cân bằng, ba vật nằm đường thẳng nằm ngang cách ( O1O2  O2O3  1,5cm ) hình vẽ Kích thích đồng thời cho ba vật dao động điều hòa theo cách khác nhau: Từ vị trí cân truyền cho m1 vận tốc 60cm/s hướng thẳng đứng lên trên; m2 thả nhẹ nhàng từ điểm phía vị trí cân bằng, cách vị trí cân đoạn l,5cm Chọn trục Ox hướng thẳng đứng xuống dưới, gốc O vị trí cân bằng, gốc thời gian (t = 0) lúc vật bắt đầu dao dộng a) Viết phương trình dao dộng điều hòa vật m1 vật m2 Nếu vào thời điểm t vật m1 vị trí http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  s vật m2 có tốc độ bao nhiêu? 20 b) Tính khoảng cách lớn m1 m2 trình dao dộng có li độ x1  2cm giảm sau c) Viết phương trình dao động cùa vật m3 để suốt trình dao động ba vật nằm đường thẳng? Một lắc lò xo có độ cứng k = 40 N/m, vật nhỏ khối lượng m =100(g) đặt mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát trượt vật mặt bàn   0,16 Ban đầu giữ vật cho lò xo bị nén 10(cm) thả nhẹ Lấy g  10( m / s ) Xác định: a) Tốc độ vật lúc gia tốc đổi chiều lần thứ b) Quãng đường vật dừng hẳn Câu (2,5 điểm) Trên mặt chất lỏng, hai điểm A B đặt hai nguồn sóng dao động theo phương thẳng đứng với   phương trình dao động là: u A  a1 cos( 20t ) uB  a2 cos  20t   Biế tốc độ truyền 2  sóng mặt chất lỏng 40cm/s biên độ sóng khơng thay đổi q trình sóng truyền Cho AB = 20 cm; a1  6mm a2  3mm a) Viết phương trình sóng trung điểm O AB b) Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại đoạn AB Cho AB  6,75 a1  a2  a Trên đoạn AB, có hai điểm C D: C nằm đoạn AO; D nằm đoạn BO (với CO  ; DO=2,5 ) Hãy xác định số điểm vị trí điểm gần B dao động với biên độ cực đại pha với nguồn B đoạn CD 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 HẢI DƯƠNG HƯỚNG DẪN GIẢI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-1011 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu a) Khi khung rơi, AB xuất suất điện động cảm ứng: eC  Bvl eC Bvl  R R CD không chịu tác dụng lực từ; Lực từ tác dụng lên AD CB cân bằng; Lực từ tác dụng lên AB B 2l v hướng thẳng đứng từ lên có độ lớn: F1  Bil  R Theo định luật II Niu tơn: mg  Ft  ma Cường độ dòng điện khung: i  mgR B 2l Áp dụng định luật bảo tồn lượng cho q trình chuyển động khung từ lúc ban đầu đến  mv m gR  Q  mgb   mg b  AB vừa khỏi từ trường:  4  2 B l   Khi khung đạt vận tốc giới hạn: a   v  b) Khi khung rơi, AB xuất suất điện động cảm ứng: eC  Bvl  Blx' Suất điện động tự cảm khung: etc   Li' d  Blx  Blx  const i  0i dt  L  L Chọn gốc tọa độ O trùng với vị trí ban đầu trọng tâm Blx Tại t  0; i=0; x=0  const   i  L Theo định luật II Niu tơn: mg  Ft  ma Theo định luật Ôm: eC  etc   Blx'  Li'  B 2l x B 2l  gmL   ma  x''  x 2 0 L mL  Bl  gmL Bl  x  2  Acos( t   ); = Bl mL  mg     gmL   x  2  Acos    Tại t  :   Bl gmL gmL   Bl   ' v  x   A sin    A  B 2l  x  B 2l cos  mL t     1       Vậy phương trình chuyển động khung chọn gốc O vị trí ban đầu CD: gmL   Bl   b x  2 cos  t     1  B l   mL   df 15.10   30cm  : d  f 15  10 Ảnh thật, cách thấu kính 30cm Câu a) d '  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 d'  2  : Ảnh ngược chiều vật; d Có độ cao cm d' f b) k     4 d f d Nếu k = d = 7,5cm  Dịch vật lại gần thấu kính 7,5 cm Nếu d  12,5cm  Dịch vật lại gần thấu kính 2,5 cm c) Vì giá trị d thay đổi từ 15cm đến 25cm ln lớn f, vật thật ln cho ảnh thật) df Khoảng cách vật - ảnh: L  d  d '  d   d  Ld  Lf  d f Phương trình có nghiệm khi:   L2  4Lf   L( L  f )   L  f  40cm  Lmin  40cm Dấu “=” xảy    d  20cm d '  20cm Ban đầu d = 15cm L = 45cm  Khi thấu kính dịch xa vật ảnh dịch chuyển lại gần vật đến d = 20cm ( Lmin  40cm ) Khi ảnh dịch chuyển S1  5cm k  Sau đó, ảnh dịch chuyển xa vật đến d = 25cm ( L  125 cm ) Khi ảnh dịch chuyển thêm S2  cm Vậy quãng đường ảnh trình là: Sanh  S1  S2  Câu 3.1 a) Ta có: 1  2  3  20 cm  6, 67cm k1  20rad / s m1  )( cm ) Phương trình dao động m2 : x2  1,5 cos 20t( cm ) Phương trình dao động m1 : x1  cos( 20t  Có t      .t   20 Dao động vật sớm pha so với dao động vật góc  Mà vận tốc lại sớm pha so với  Do đó, Vận tốc vật thời điểm t ngược pha với li độ vật thời điểm t1 li độ góc Suy ra: x1 A   v2  20cm / s v2 A2 2 Khoảng cách vật theo phương thẳng đứng: x  x1  x2  xmax  1,5 5cm Khoảng cách lớn vật: L  ( O1O2 )2  xmax  1,5  3,67cm c) Ta có: O1O2  O2O3 vật nằm đường thẳng  x2  x1  x3 hay x3  x2  x1 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Dùng phương pháp giản đồ Fre-nen: A3  A2  (  A1 )  Từ giản đồ suy ra: A3  ( A2 )2  A12  2cm  3   rad   x3  cos( 20t  )( cm ) a) Lúc có ma sát, VTCB vật lò xo biến dạng đoạn: mg C1O  C2O  x0   0,004( m )  4mm k Gia tốc vật đổi chiều lần thứ ứng với vật qua VTCB C2 theo chiều sang trái lần thứ 2, áp dụng định luật bảo toàn lượng ta được: kA2 kx02 mv    mgS 2 Sau dao động VT biên tiến lại gần O : x0  8mm S  A  2( A  x0 )  2( A  2.2 x0 )  2( A  3.2 x0 )  x0  A  25x0  S  0, 6m  v  1, 44m / s b) Sau 12 nửa dao động vật VT cách O: A  12.2 x0  10  24.0,  0, 4cm  x0 Sau 12 nửa dao động vật vị trí biên trùng với VTCB C1 nên vật dừng vị trí kA2 kx02 Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta có:   mgS '  S '  1, 248m 2 v Câu a) Bước sóng    4cm f Phương trình sóng O nguồn gửi đến là: 2.10   u AO  cos  20t   mm    2.10   uBO  cos  20t    mm   14   Phương trình sóng tổng hợp O : u  u AO  u BO  12 cos  20t   mm    2( d1  d )  ( d1  d ) b) Xét điểm M AB: MA  d1 , MB=d        2  ( d1  d ) Để M dao động với biên độ cực đại:     2k   d1  d  4k  1( cm ) 2 19 21 M AB:  AB  d1  d  AB    k   Có 10 điểm dao động với biên độ cực đại 4 AB Xét điểm N CD: NA  d1 , NB=d 2.d1   Phương trình sóng N nguồn gửi đến: u AN  a cos  20t   mm     2.d   uBN  a cos  20t    mm    Phương trình sóng tổng hợp N:      u N  2a cos  ( d1  d )   cos  20t  ( d1  d )   mm 4  4   http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369     Có d1  d2  AB  6,75 Nên: u N  2a cos  ( d1  d )   cos  20t  7   mm 4 2   Để N dao động với biên độ cực đại pha với B:    cos  ( d1  d )    1  d1  d  ( 2k  )  4  N CD: AM  BM  d1  d  AN  BN  1,375  k  2,125 Vậy có điểm dao động với biên độ cực đại pha với B đoạn CD   AB   d1  d  ( 2k  )  Có    ( 2k  )  d    4cm 4 d1  d  AB 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 HẢI DƯƠNG HƯỚNG DẪN GIẢI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 201 0-1 011 ĐỀ THI... http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 d'  2  : Ảnh ngược chi u vật; d Có độ cao cm d' f b) k  ... http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Dùng phương pháp giản đồ Fre-nen: A3  A2  (  A1 )  Từ