Đề thi HSG casio vật lý lớp 12 năm học 2010 2011 sở GDĐT thái nguyên file word có lời giải chi tiết

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT THÁI NGUYÊN KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN - MTCT LỚP 12 - MƠN: VẬT LÍ – (Vòng 2) - Năm học 2010 - 2011 HƯỚNG DẪN CHẤM - (gồm 06 trang) Hướng dẫn chấm: - Mỗi toán chấm theo thang điểm - Phần cách giải: 2,5 điểm, phần kết xác tới chữ số thập phân: 2,5 điểm - Nếu phần cách giải sai thiếu mà có kết khơng có điểm - Nếu thí sinh làm phần cho điểm Bài 1: Cho hệ hình bên, mặt sàn nhẵn, hệ số ma sát m M  = 0,32 Hỏi phải truyền cho M tốc độ ban đầu v để m rời khỏi M ? Biết m = 100g, M = 500g Lấy g = 10m/s2 Cách giải Chọn chiều dương chiều v Fms = μ.N => μ.mg = mam => am = μ.g mg μ.mg = MaM => aM = M   So với M, m có gia tốc: a = am + aM = g 1  m M l Kết v>2,7713 l m/s m  M mà: vt2 – v2 = 2as, với s = l; vt > 0, a < => v  2gl(1  m ) M Bài 2: Một vật có trọng lượng P = 100N giữ đứng yên mặt phẳng nghiêng góc  = 300 lực F có phương nằm ngang hình bên Biết hệ số ma sát  = 0,2 Tìm điều kiện giá trị lực F Lấy g = 10m/s2 Cách giải  Kết Đ/k: P  F  N  Fms  Để vật không trượt xuống => Fms hướng lên: P.sinα – F1.cosα – μ(Pcosα + F1sinα) = => F1 = P F 55, 0838N  F  87,8851N sin   cos cos   sin  Để vật không trượt lên => Fms hướng xuống: P.sinα – F2.cosα + μ(Pcosα + F2sinα) = => F2 = P sin   cos cos   sin  Bài 3: Một sợi dây mảnh, đồng chất uốn thành nửa vòng tròn bán kính R = 15cm hình bên Xác định trọng tâm nửa vòng tròn R Cách giải Kết http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word v Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Trọng tâm G nằm Ox Chia cung thành vô số cung nhỏ dl = R.dφ, tọa độ x = Rcosφ Chiều dài cung L = π.R Hoành độ trọng tâm x G    x.dl  2R  L  dl O = OG G xG = 9,5493cm x Bài 4: Một khung dây hình chữ nhật chiều rộng a = 1cm, chiều cao b = 2cm thả không vận tốc đầu cho mặt phẳng khung dây thẳng đứng vào vùng từ trường B vng góc với khung Cho biết cạnh b đủ dài để khung đạt tốc độ khơng đổi mép khung khỏi từ trường Hỏi tốc độ khơng đổi bao nhiêu? Cho biết khối lượng khung m = 2g, điện trở R = 1Ω, độ lớn cảm ứng từ B = 10-2T Lấy g = 9,8134m/s2 Cách giải Khi khung đạt tốc độ không đổi: Ftừ = P => BIa = mg => B  R 2 a  mg  Ba v R  mg => v  a b B Kết v = 19,6268.105m/s mgR  aB  Bài 5: Ba cầu kim loại có khối lượng m = 0,1g mang điện tích q = 10-7C, lúc đầu chúng giữ cố định đỉnh tam giác cạnh a = 1,5cm Cùng lúc buông cầu (bỏ qua trọng lực), tính: a/ Tốc độ cầu chúng cách khoảng r = 4,5cm? b/ Công lực điện trường làm cầu dịch chuyển xa cầu kia? Cách giải Năng lượng cầu ban đầu: E1 = 2qV0 = Kết 2kq v = 8,94m/s A = 3,6.10-2J a Khi cầu cách khoảng r lượng chúng E2 = Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta được: v = q 2k(r  a)  2kq r = 8,94m/s mra Khi cầu xa công điện trường là: A = 3q(V0-V  ) = mv 6kq = 3,6.10- a J Bài 6: Cho hệ hình vẽ Quả cầu đặc có khối lượng m, bán kính r =1cm lăn khơng trượt máng có bán kính R =50cm Máng đứng yên mặt phẳng nằm ngang Tìm chu kỳ dao động nhỏ cầu Cho biết mô men quán tính cầu http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 đặc I  mr Cách giải Xét thời điểm cầu lệch so với phương thẳng đứng góc  nhỏ, lăn vị trí cân (VTCB) (hình vẽ) Gọi 1 vận tốc góc cầu + quay quanh tâm O’ nó: 1 =  ' O 2 vận tốc góc cầu  quay quanh tâm O: 2   ' R Ta có:  ' r =  ' (R – r) F ms o N (R  r) ' ' ’    r K (R  r) " P (1)  ''   r Xét chuyển động quay cầu với tâm quay tức thời K, ta có phương trình: M(P) + M(N) + M(FMS)= Ik.’’ Chọn chiều hướng vào chiều (+), ta có: - mgr.sin   ( mr  mr )  " Vì  nhỏ nên sin  =  có: - mgr   mr  " (2) 5g 5g   "   2  Thay (1) vào (2) ta có :  "    Đặt   7( R  r ) 7( R  r ) Đây phương trình dao động điều hồ có chu kỳ: T = 2 Kết T = 2,3510s 7(R  r) = 2,3510s 5g Bài 7: Một thủy tinh mỏng suốt, chiết suất n = 1,5,có tiết diện hình chữ nhật ABCD (AB lớn so với AD), mặt đáy AB tiếp xúc với chất lỏng chiết suất n ’= Chiếu tia sáng đơn sắc SI nằm mặt phẳng ABCD tới mặt AD cho tia tới nằm phía pháp tuyến điểm tới tia khúc xạ thủy tinh gặp mặt đáy AB điểm K Tính giá trị lớn góc tới i để có phản xạ tồn phần K Tại mặt phân cách AB: sin i gh  n' Cách giải 2 Kết  n Tại mặt phân cách AD: sini = nsinr; mà igh + r = 900 1  => sinr = cosigh = => sini = => i  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Bài 8: Một bán cầu có bán kính r = 2cm làm thủy tinh có chiết suất n = Bán cầu đặt khơng khí trước vng góc với trục đối xứng bán cầu tâm bán cầu khoảng L = 4,82cm hình vẽ Chiếu chùm sáng song song đến mặt phẳng bán cầu theo phương vng góc với mặt Hãy xác định bán kính vùng sáng tạo Cách giải Vùng có as ló bán kính MN = r Bán kính vùng sáng IF PQ  MN FK MN IF + FK = L; FK = r L Kết PQ = 3,9831cm M màn: P O K I F Q N Bài 9: Cho mạch điện hình bên Biết E1 = 1,5V; r1 = 0,5Ω; E2 = 3,5V; r2 = 0,5Ω; R1 = 1Ω ; R biến trở Khi biến trở có giá trị 2Ω dòng điện qua có cường độ 1A Tính R2? Cách giải a/ Áp dụng định luật Ơm cho nhánh, ta có: U BA  E1  I1 (R1  r1 ) A R1 E1, r1 R2 R E2, r2 B Kết R2 = 0,6250Ω UBA  E  I2 (R  r2 ) U BA  IR I = I1 + I2 Từ phương trình được: E1 E2  r1  R1 r2  R U BA   I.R  R  0,625Ω 1   R r1  R1 r2  R Bài 10: Cho hệ hình bên Biết M = 1,8kg, lò xo nhẹ độ cứng k = 100N/m Một vật khối lượng m = 200g chuyển động với tốc độ v0 = 5m/s đến va vào M (ban đầu đứng yên) theo trục lò xo Hệ số ma sát trượt M mặt phẳng ngang μ = 0,2 Xác định tốc độ cực đại M sau lò xo bị nén cực đại, coi va chạm hoàn toàn đàn hồi xuyên tâm Cách giải M Kết http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word m Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Chọn gốc tọa độ vị trí lò xo bị nén cực đại, chiều dương sang phải vmax ≈ 0,886m/s ĐL bảo toàn động lượng: mv  mv1  Mv (1) Động bảo toàn: Từ (1), (2) có: v2 = mv  2mv mM mv1 ĐL bảo toàn lượng: Mv (2)  m/s  k  l 'max  k( l 'max  x) 2 ĐL bảo toàn lượng:  M.v 2 M.v 2 Từ (3) có: vmax x  l 'max  Mg k Thay vào (3) ta có: vmax ≈ 0,886m/s  .M.g.l 'max  l 'max  0,103m k  l 'max 2  .M.g.x  (3)  0,067m http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... men qn tính cầu http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 đặc I  mr Cách giải Xét thời điểm cầu lệch... va chạm hồn toàn đàn hồi xuyên tâm Cách giải M Kết http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word m Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Chọn... Cách giải 2 Kết  n Tại mặt phân cách AD: sini = nsinr; mà igh + r = 900 1  => sinr = cosigh = => sini = => i  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word