Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2013 2014 sở GDĐT thanh hóa 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 THANH HĨA 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 1: (2,5 điểm) Một ròng rọc kép gồm hai ròng rọc có dạng hai đĩa tròn đồng chất gắn chặt, đồng trục Ròng rọc lớn có bán kính R1 = 10 cm, ròng rọc nhỏ có bán kính R2 = cm, vành ròng rọc có rãnh để quấn dây Nếu dùng sợi dây nhẹ, khơng dãn đầu quấn vành ròng rọc lớn đầu buộc vào vật m1 = 300 g (hình 1) bng nhẹ cho vật chuyển động gia tốc chuyển động m1 a1 Nếu thay vật m1 vật m2 = 500 g, quấn dây vào vành ròng rọc nhỏ sau thả nhẹ, vật m2 chuyển động với gia tốc a2, biết a1 76 = Bỏ qua ma sát, a 55 lấy g = 10 m/s2 Tính mơ men qn tính ròng rọc kép Câu (3,0 điểm) Một lò xo nhẹ có chiều dài l0, độ cứng k = 16 N/m cắt thành hai lò xo, lò xo thứ có chiều dài l1 = 0,8 l0, lò xo thứ hai có chiều dài l2 = 0,2 l0 Hai vật nhỏ có khối lượng m1 = m2 = 500 g đặt mặt phẳng nhẵn nằm ngang gắn vào tường nhờ lò xo (hình 2) Khoảng cách hai vật hai lò xo chưa biến dạng O1O2 = 20 cm Lấy gần π2 = 10 a Tính độ cứng k1 k2 lò xo b Người ta kích thích cho hai vật dao động dọc theo trục x: Vật thứ b đ y bên trái vật thứ hai b đ y bên phải đồng thời buông nhẹ để hai vật dao động điều hòa Biết động cực đại hai vật 0,1(J) Kể từ lúc thả vật, sau khoảng thời gian ngắn khoảng cách chúng nhỏ nhất, tính khoảng cách nhỏ Hình Câu (2,5 điểm) Tại hai điểm B mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp pha cách B = cm, dao động với tần số f = 20 Hz Một điểm M mặt chất lỏng, cách khoảng 25 cm cách B khoảng 20,5 cm, dao động với biên độ cực đại Giữa M đường trung trực B có hai vân giao thoa cực đại Coi biên độ sóng khơng suy giảm truyền a Xác đ nh tốc độ truyền sóng tìm số điểm dao động cực đại đoạn B (không kể B) b Gọi O trung điểm B; N P hai điểm nằm trung trực B phía so với O thỏa mãn ON = cm; OP = cm Trên đoạn NP gọi Q điểm đoạn NP Q dao động pha với O Xác đ nh khoảng cách từ Q đến O Câu (2,5 điểm) Cho mạch điện hình 3, R điện trở thuần, cuộn dây cảm có độ tự cảm L thay đổi được, tụ điện có điện dung C biến thiên Đặt vào hai đầu B điện áp xoay chiều có giá tr hiệu dụng khơng đổi U = 120 V tần số f = 50 Hz L C R A N Hình B http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a Điều chỉnh L = L1 , C = C1 điện áp hiệu dụng hai điểm , N N, B UAN = 160 V, UNB = 56 V công suất tiêu thụ mạch điện P = 19,2 W Tính giá tr R, L1 C1 9,6 b Điều chỉnh C = C2 thay đổi L, nhận thấy L = L2 = H điện áp hiệu dụng hai π đầu cuộn dây đạt giá tr cực đại Tìm giá tr C2 giá tr cực đại điện áp hiệu dụng Câu (2,5 điểm) Cho mạch dao động hình 4: C1 C2 điện dung hai tụ điện, L độ tự cảm cuộn cảm Biết C1 = F, C2 = F, L = 0,4 mH Điện trở khóa K dây nối khơng đáng kể a Ban đầu khóa K đóng, mạch có dao động điện từ với điện tích C2 C1 cực đại tụ C1 q0 = 1,2.10-5 C Tính chu kỳ dao động riêng mạch cường độ dòng điện cực đại mạch K b Tại thời điểm điện áp hai tụ C1 đạt cực đại người ta mở L khoá K Xác đ nh độ lớn cường độ dòng điện mạch thời điểm điện áp hai tụ C1 khơng Hình Câu (2,5 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 μm, khoảng cách chứa khe S chứa hai khe S1, S2 80 cm, khoảng cách hai khe S1, S2 0,6 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe S1, S2 đến quan sát m Trên quan sát, chọn trục Ox song song với S1S2, gốc O trùng với giao điểm đường trung trực S1S2 với màn, chiều dương chiều từ S2 đến S1 a Cần d ch chuyển khe S theo phương song song với Ox đoạn nhỏ theo chiều để điểm có tọa độ + 1,2 mm có vân tối b Thay nguồn S nguồn S’ đặt v trí lúc đầu S, S’ phát đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng 1 = 0,48 μm 2 = 0,672 μm Xác đ nh tọa độ v trí mà vân tối hai xạ trùng Câu (2,5 điểm) Theo mẫu nguyên tử Bo, nguyên tử Hidro gồm hạt nhân electron chuyển động tròn xung quanh hạt nhân Ở trạng thái bản, bán kính quỹ đạo electron r0 = 5,3.10-11 m (bán kính Bo) Hãy tính tốc độ dài electron quỹ đạo Cho điện tích electron có độ lớn e = 1, 6.10-19 C , số điện k = 9.109 N.m / C2 Con mắt người có đường kính mm Mắt người bắt đầu có cảm giác ánh sáng có 100 photon lọt vào mắt giây Một nguồn sáng phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0, 6μm theo hướng với công suất nguồn 2,4 W Hỏi người đứng xa cách nguồn sáng mà trông thấy nguồn sáng Bỏ qua hấp thụ ánh sáng môi trường Cho số P-lăng h = 6, 625.10-34 Js , tốc độ ánh sáng chân không 3.108 m/s Câu (2,0 điểm) Có hai hộp kín, biết bên hộp chứa điện trở R, hộp chứa tụ C Hãy lập phương án thí nghiệm đơn giản (có giải thích) để hộp chứa R, hộp chứa C với dụng cụ sau: vơn kế nhiệt có điện trở lớn, ống dây cảm có độ tự cảm L (ZL ≠ ZC), nguồn điện xoay chiều u = U cos2πft (V) (U, f không thay đổi) 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 THANH HÓA HƯỚNG DẪN GIẢI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu Khi treo vật m1 vào ròng rọc lớn: Các phương trình động lực học cho m1 ròng rọc : (chiều dương chiều chuyển động m1 chiều quay ròng rọc) P1 - T1 = m1a1  m1g   a1 = (1) a1  ' ' I T R = Iγ = I v ói T  T 1 1  m1 + R1  R1 (I mơ men qn tính ròng rọc kép) m2g Tương tự khi treo m2 vào ròng rọc nhỏ: a = (2) I m2 + R2 I m2 + a m R2 Lấy hai vế (1) chia cho (2) được:  a m2 m + I R12 Thay a1 76 = m1 = 0,3 kg, m2 = 0,5 kg ta a 55 I 76 0,3 0, 052  55 0,5 0,3 + I 0,12 Giải phương trình suy kết I = 1,125.10-3 kg.m2 Câu a) Vì độ cứng tỉ lệ ngh ch với chiều dài với lò xo loại nên ta áp dụng công thức k1l1 = k2l2 = kl0  k1 = 20N/m ; k2 = 80N/m 2W0 2W0 b) Biên độ vật: 1= = 0,1m = 10cm; A2= = 0,05m = 5cm k1 k2 0,5 + k2 k1 = 2π(rad/s) = ω ; ω2= = 2ω m m Phương trình dao động vật v trí cân chúng: x1 = A1cos(ω1t +φ1) = 10cos(ωt – π) (cm) x2 = A2cos(ω2t +φ2) = 5cos(2ωt) (cm) Khoảng cách hai vật thời điểm (tính theo cm): d = |O1O2 + x2 – x1 = 20 + 5cos(2ωt) - 10cos(ωt – π)| (cm) Biến đổi toán học: d = | 20 + 5(2cos2ωt – 1) + 10cosωt = 15 + 10(cos2ωt + cosωt)| 1 2  d = |15 + 10(cos ωt + .cosωt + ) – 2,5| = |12,5 + (cosωt + ) | Vậy khoảng cách nhỏ hai vật dmin = 12,5cm xảy cosωt = Tần số góc dao động vật là: ω1= http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Để tìm khoảng thời gian kể từ lúc thả đến đạt khoảng cách cực tiểu lần ta giải phương 2 trình trên: cosωt = - = cos(± ) Vậy, t = 1/3 + k (k = 0; 1; 2; ) t = -1/3 + k (k = 1; 2; ) Từ ta lấy nghiệm : tmin = 1/3 (s) Câu a) Điều kiện để M dao động cực đại: d - d1 = k.λ  kλ = 25 - 20,5 = 4,5 (cm) Vì M đường trung trực B có vân giao thoa cực đại Tại M vân dao thoa cực đại thứ nên k = Từ λ = 1,5 (cm)  v = λ f = 20.1,5 = 30 (cm/s) Điều kiện để M’ B có dao động cực đại: d2 – d1 = k λ (với k = 0;  1;  ) d1 + d2 = AB nên: d1 = (k  AB) / Điều kiện < d1; d2 < AB hay < (kλ + AB)/2 < AB AB AB Thay số vào tìm được: U  Hộp X chứa tụ C - Nếu số UL ; UX < U  Hộp X chứa R    Nếu hộp X chứa tụ C  U = U L + U C Hay U = | UL - UC | Vậy: Hoặc U = UL - UC  UL = U + UC > U Hoặc U = UC – UL  UC = U + UL > U    Nếu hộp X chứa R  U = U L + U R Hay U2 = UL2 + UR2 Vậy : UR ; UL < U http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT THANH HÓA HƯỚNG DẪN GIẢI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 201 3-2 014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 1 2- THPT Câu Khi treo vật m1... nhiệt có điện trở lớn, ống dây cảm có độ tự cảm L (ZL ≠ ZC), nguồn điện xoay chi u u = U cos2πft (V) (U, f không thay đổi) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file. .. U Ta có: UL = I.ZL = (*) = R + (ZL - ZC2 ) R + ZC2 2ZC2 +1 Z2L ZL b) Khi L = Đặt y = R + ZC2 Z L -2 ZC2 +1 ZL http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website