Đề HSG môn vật lý lớp 12 THPT chuyên năm học 2012 2012 sở GDĐT vĩnh phúc file word có lời giải chi tiết

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐỀ THI CHÍNH THỨC Mơn: VẬT LÝ – THPT CHUYÊN Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề Ngày thi: 02/11/2012 Đề thi gồm 02 trang Câu 1: (2,5 điểm) Một xylanh đặt thẳng đứng, bịt kín hai đầu, chia làm hai phần pittông nặng cách nhiệt Cả hai bên pittông chứa lượng khí lý tưởng Ban đầu nhiệt độ khí hai phần thể tích phần khí pittơng gấp lần thể tích khí phần pittơng Bỏ qua ma sát pittơng xylanh a) Hỏi nhiệt độ khí phần pittơng giữ khơng đổi cần phải tăng nhiệt độ khí phần pittơng lên lần để thể tích khí phần pittơng gấp lần thể tích khí phần pittơng b) Tìm nhiệt lượng mà khí ngăn nhận được, coi khí đơn nguyên tử Tính kết theo P1 V1 áp suất thể tích ban đầu khí ngăn Câu 2: (2,5 điểm) Một chậu có đáy gương phẳng G nằm ngang (Hình bên) Đặt thấu kính L mỏng, dạng phẳng lồi, tiêu cự 10 cm, cho mặt lồi hướng lên phía mặt phẳng nằm mặt phẳng ngang qua miệng chậu Điểm sáng S nằm trục thấu kính, khoảng gương O L h S thấu kính, ta thu hai ảnh thật S cách G 20/3 cm Cho nước vào đầy chậu hai ảnh thật cách 15cm Biết chiết suất nước n=4/3 a) Tìm độ sâu h chậu khoảng cách từ điểm sáng S tới thấu kính b) Đổ đầy nước vào chậu Thay S vật sáng AB đặt vng góc với trục thấu kính ta thu ảnh vật Xác định khoảng cách từ AB đến thấu kính để hai ảnh ảnh thật ảnh cao gấp lần ảnh Câu 3: (2,5 điểm) Cho hệ (như hình vẽ bên), đồng OA có khối lượng M, chiều dài l quay tự quanh trục O cố định nằm ngang, đầu A buộc vào sợi dây nhẹ khơng dãn, đầu lại dây vắt qua ròng rọc S buộc vào vật m S độ cao với O OS=l Khi cân góc α= 600 Bỏ qua ma sát, khối lượng kích thước ròng rọc O S α M,l m A http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a) Tìm tỷ số M m b) Đưa đến vị trí nằm ngang thả nhẹ Tìm vận tốc m qua vị trí cân ban đầu E Câu 4: (1 điểm) Trong sơ đồ mạch điện (hình vẽ bên) có X1, X2 hai phần tử phi tuyến giống mà đặc trưng vôn–ampe mô tả công thức U=10I2 (U đo vôn, I đo ampe) Nguồn điện có suất điện động E=10V điện trở không đáng kể Để công suất tỏa nhiệt biến trở đạt giá trị X1 X2 B A R cực đại, phải điều chỉnh cho biến trở R có giá trị bao nhiêu? Câu 5: (1,5 điểm) Hình bên sơ đồ mẫu động điện đơn giản Một vòng dây dẫn hình tròn tâm C bán kính l nằm ngang cố định từ trường thẳng D A B đứng có cảm ứng từ B Một kim loại CD dài C l, khối lượng m quay quanh trục thẳng đứng R qua C, đầu kim loại trượt có ma sát vòng tròn Một nguồn điện suất điện động E nối E vào tâm C điểm A vòng tròn qua điện trở R Chọn mốc tính thời gian vừa nối nguồn Tìm biểu thức vận tốc góc ω kim loại theo thời gian Biết lực ma sát tác dụng lên kim loại có momen cản αl2ω α số Bỏ qua điện trở nguồn, điện trở kim loại, vòng dây chỗ tiếp xúc Hết Thí sinh khơng sử dụng tài liệu phòng thi - Giám thị khơng giải thích thêm http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 Môn: VẬT LÝ – THPT CHUYÊN HƯỚNG DẪN CHẤM (Gồm 04 trang) Nội dung Câu (2,5 điểm) a (1,5 điểm) Lượng khí phần xylanh nên: ' ' ' PV P V P V P V m R  1  2  1  2  T1 T1 T1 T2 Vì V1  2V2 nên P2  P1  Mg = P1S V1, P1 V1' P1’ ' 0,25 V2, P2 Theo giả thiết: V1'  V2' / , suy ra: T2 P'  2' T1 P1 Điểm V2’, P2’ 0,25 0,25 (1) Phương trình cân pittơng: (P2  P1 )S  Mg  (P2  P1 )S  P2'  P1'  P1 ' ' (2) 0,25 Từ phương trình trạng thái phần pittông: ' P2' V1'   P1' V1 V P1V1 = P1 V1  P1  P1 suy ra: V1 V1' ’ ’  ; Do: V1+V2 = V1 +V2 ;  V1 ’ ’ ' (3) 0,25 P2' Thay vào (3) ta được: '    P1 2 Thay vào (1) ta có kết quả: (2,5 điểm) T2 P'  2'  T1 P1 b (1 điểm) Nhiệt lượng mà khí ngăn nhận dùng để tăng nội sinh công - Độ tăng nội khí: ΔU = nR  T2  T1   3nRT1  3P1V1 - Cơng mà khí sinh dùng để tăng pittông sinh công cho khí ngăn V PV A = A1 + A2 = Mgh + P1V1ln 1'  1  P1V1 ln V1 (mỗi biểu thức công 0,25 điểm) 7   Q = A + ΔU =   ln  P1V1 2  a (1,5 điểm) L Gọi d = OS S S’ d d’ Sơ đồ tạo ảnh: S G d1 d1’ S1 L 0,25 0,25 0,5 0,25 S2 d2’ d2 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Nội dung Câu Ta có d’ = Điểm 0,25 10d d-10 d1= h - d => d2 = 2h - d => d2’ = 10(2h-d) 2h - d -10 O d’ - d2’ = 20/3 => 2d2 - 4dh +100h - 60d - 200 = (1) Khi có nước: S LCP S’ L S’’ d d’ d’’ S Ta có d’ = G d1 d1’ S1 LCP d2 L h 0,25 3(2h-d) 7,5(2h-d) => d3’= 1,5h-0,75d-10 0,25 S2 d2’ d3 S G L d3’ S3 3d 7,5d => d’’= 0,75d-10 d1= h-d => d2= 2h-d => d3=  d’’- d3’ = 15 => 0,5625d2 - 1,125dh +25h - 10d - 100 = (2) (2,5 điểm) Từ (1) (2) => d = 11,76 cm , d = 20 cm (nhận) => h = 11,88 cm, h = 30 cm Điều kiện ảnh thật d3 > f = 10 cm Thay giá trị vào ta thấy có cặp nghiệm d = 20 cm h = 30 cm thỏa mãn Vậy d = 20 cm h = 30 cm………………………………… b (1 điểm) - Để hai ảnh thật thì: 0,75d > f d3 > f  13,3 cm < d < 46,7 cm d < h = 30 cm  điều kiện để hai ảnh thật là: 13,3 cm < d < 30 cm - Độ phóng đại ảnh thứ ảnh thứ 2: f 10 10 f 10 k1 = ; k2 =     2h  d  0, 75d  35 f  d3 f  0, 75d 10  0, 75d 10  k 0, 75d  35  tỷ số hai ảnh:  (do hai ảnh thật nên k1 k2 dấu) k 10  0, 75d Có hai trường hợp: k 0, 75d  35 +  =  d = 21,7 cm k 10  0, 75d k 0, 75d  35   d = 38,3 cm (loại) +  k 10  0, 75d a (1 điểm) Khi m cân lực căng dây trọng lực m  T = mg Áp dụng quy tắc mômen cho với trục quay O l  Mg.cos Mg .cos α = T.l.cos T= = mg  2 2cos (mỗi biểu thức mômen lực 0,25 điểm)  2cos M 2   m cos 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu Nội dung Điểm b (1,5 điểm) Chọn mốc tính trọng trường VTCB vật - Khi OA nằm ngang độ cao trọng tâm vị trí cân l l khoảng hG = sin α = , vật m vị trí cân đoạn hm = SA = l - Gọi vận tốc m qua VTCB v, giá trị v thành phần 0,25 2v l vận tốc điểm A theo phương dây  v = vA.sin α = ω= l 0,5 Mgl Mgl - Cơ ban đầu hệ W = MghG – mghm = Mgl   4 (mỗi biểu thức 0,25 điểm)………………………………… - Cơ hệ VTCB: W’ =   Mv  1 M 1  2v  2 mv  I0   v  Ml    2 22 23 36 l 3 (mỗi biểu thức động 0,25 điểm)…………………………………  Mgl Mv  - Áp dụng định luật bảo toàn ta được:  36 9gl v= 98 (1 điểm) 0,5  0,25 Gọi U hiệu điện hai đầu biến trở, dòng điện qua biến trở hiệu dòng qua hai phần tử phi tuyến: I  E  U  U (*) 0,25 Công suất nhiệt tỏa biến trở là: P  UI  U E  U  U 0,25 10 10 Đạo hàm biểu thức theo U cho đạo hàm ta được: 18U  21EU  E  Giải phương trình ta được: U  E (21  153) Hay U1  9,3 V U2  0,25 36 2,4V Với điều kiện I >  lấy nghiệm U = 2,4 V Thay vào (*) ta tìm I = 0,38 A, từ tính R = (1,5 điểm) U  6,3 I Khi CB quay với vận tốc góc ω thời gian dt qt diện tích d l 2 B dS= l.l.dt  Ecu    dt 2 l B E 2  E  l B => i= R R 2R Mômen lực từ tác dụng lên đoạn dây có chiều dài dx có tọa độ x l Bil2 dM = i.B.x.dx  M =  i.B.xdx  Phương trình chuyển động quay quanh trục: 0,25 0,25 0,25 0,25 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu Nội dung d l E l 2 B l 2 ml   l   Bi   l   B (  ) dt R 2R B 2l BEl   ( l  ) 4R 2R Điểm B 2l BEl B 2l Đặt x=  ( l  => dx= ( l  ) )d 4R 2R 4R B 2l 3(  )dt dx 4R Khi phương trình trở thành:  x m BEl B 2l BEl Khi ω lấy cận từ đến ω x lấy cận từ đến  ( l  ) 2R 4R 2R Tích phân hai vế ta được: B2 l4 BEl2 B2 l ( l2  ) t 3(  )dt 4R 2R dx 4R    x 0 m BEl2 0,25 0,25 2R B 2l B 2l BEl 3(  )t ) 4R 4R R  e m BEl 2R  ( l    BE (1  e B l  4 R 2  B 2l  3   t R   m ) 0,25 Hết http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... 10(2h-d) 2h - d -1 0 O d’ - d2’ = 20/3 => 2d2 - 4dh +100h - 60d - 200 = (1) Khi có nước: S LCP S’ L S’’ d d’ d’’ S Ta có d’ = G d1 d1’ S1 LCP d2 L h 0,25 3(2h-d) 7,5(2h-d) => d3’= 1,5h-0,75d-10... 096.79.79.369 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2 01 2- 2013 Môn: VẬT LÝ – THPT CHUYÊN HƯỚNG DẪN CHẤM (Gồm 04 trang) Nội dung Câu (2,5 điểm) a (1,5 điểm)... http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Nội dung Câu Ta có d’ = Điểm 0,25 10d d-10 d1= h - d => d2 = 2h -