Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT NGUYỄN DUY THÌ ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CẤP TRƯỜNG KHỐI 12 NĂM HỌC 2016 – 2017 MÔN: Vật LÝ Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Bài (2 điểm) Một lắc lò xo thẳng đứng gồm m = 100g, treo vào lò xo khối lượng không đáng kể, độ cứng K = 10N/m Từ vị trí cân người ta kéo cầu theo phương thẳng đứng xuống phía khoảng 6cm bng nhẹ cho dao động, bỏ qua ma sát, lấy g = 10m/s2 a Viết phương trình dao động lắc Chọn chiều dương trục tọa độ hướng xuống, gốc tọa độ VTCB, gốc thời gian lúc buông vật b Xác định lực đàn hổi cực đại cực tiểu mà lò xo tác dụng lên điểm treo trình vật dao động Bài (1 điểm) π Tại t = đầu A sợi dây dao động điều hòa với phương trình u = 5cos( 10πt + ) cm Dao động truyền dây với biên độ không đổi tốc độ truyền sóng v = 80 cm/s a Tính bước sóng b Viết phương trình dao động điểm M cách A khoảng 24 cm Bài (2 điểm) Một lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu có vật m dao động với biên độ 10 cm tần số Hz Tính tỉ số lực đàn hồi cực tiểu lực đàn hồi cực đại lò xo trình vật dao động Lấy g = 10 m/s2 10 Bài (2,0 điểm) Một lắc lò xo thẳng đứng gồm vật nặng M lò xo có độ dài tự nhiên l = 35 cm Khi vị trí cân lò xo có chiều dài l = 39cm Đưa vật tới vị trí lò xo bị nén 2cm thả cho vật dao động điều hòa Chọn gốc thời gian lúc thả vật, chiều dương hướng xuống Lấy g = 10m/s2 1) Viết phương trình dao động lắc lò xo 2) Khi lò xo có chiều dài l1 = 42 cm động vật E1 = 0,3J Hỏi lò xo có chiều dài l2 động vật E2 = 0,1J Bài 5: (2,0 điểm) L B l Một vật sáng nhỏ AB đặt vng góc với trục thấu kính O hội tụ L có tiêu cự f = 30cm, cho ảnh ảo cao 3cm Di chuyển AB A đoạn 10cm dọc theo trục ảnh thu ảnh ảo cao 6cm (H.3) 1) Tìm khoảng cách từ AB đến thấu kính L trước AB dịch chuyển Tính chiều cao vật sáng AB 2) Sau thấu kính L đặt thêm gương phẳng (M) vng góc với trục cách thấu kính khoảng l = 37,5cm hình vẽ (H.3) Tìm vị trí đặt vật để ảnh cuối qua hệ ảnh thật nằm vị trí vật Bài (1 điểm) Một lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ = 45cm, khối lượng vật nặng m = 100g Con lắc dao động nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Khi lắc qua vị trí có dây treo lệch với phương thẳng đứng góc 600 độ lớn lực căng dây 2,5N Vận tốc vật nặng vị trí có độ lớn bao nhiêu? http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2016– 2017 Bài (2 điểm) Cách giải Điểm a Viết PT dao động: k 10 10(rad / s) m 0,1 Phương trình dao động có dạng: x = A.cos(ωt + φ) → v = x/ = - ωAsin(ωt + φ) Khi t = thì: x0 = A.cosφ = 6(cm) (3) v0 =- ωAsinφ=0 (4) Giải hệ (3) (4) ta φ = A = 6(cm) → PT dao động: x = 6.cos10t (cm) b Tính lực đàn hồi: + Lực đàn hồi cực đại vật biên phía dưới: mg 0,1.10 Fmax= k(∆l0+A) víi ∆l0 = 0,1m k 10 →Fmax =10.(0,1+ 0,06) =1,6(N) + Vì ∆l0 > A → Lực đàn hồi cực tiểu vật biên phía trên: Fmin= k(∆l0- A) =10.(0,1- 0,06) = 0,4(N) Bài (2 điểm) Cách giải ω v a Tần số: f = = 5(Hz) λ = = 16(cm) 2π f 5 b Phương trình dao động M là: u M 5cos(10 t- ) với t ≥ 0,3 (s) Bài (2 điểm) Cách giải Ta có ω = Ta có: 2f 2.1 2 rad/s mg g 10 2 0,25 m 25 cm A k 2 - Lực đàn hồi cực đại: Fmax k A - Lực đàn hồi cực tiểu: Fmin k A Vậy tỉ số lực đàn hồi cực tiểu lực đàn hồi cực đại lò xo trình vật dao động là: Fmin k A A 25 10 35 Fmax k A A 25 10 15 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Điểm 0,5đ 0,5đ Điểm 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Bài (2 điểm) Cách giải 1) Phương trình dao động: (1,0 điểm) Ở vị trí cân bằng, lò xo dãn đoạn l, ta có: k g g k.l = mg (1) m l l l0 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Điểm 0,25đ Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Tần số góc: k g 10 10 5 rad / s (2) m l l0 (39 35).102 0,25đ Vị trí lò xo bị nén cm cách vị trí cân đoạn: x = l + = cm Phương trình dao động : x = A sin(t + ) 0,25đ Chọn gốc tọa độ O vị trí cân bằng, trục Ox chiều dương hướng xuống, gốc thời A cm A.sin gian lúc thả vật, ta có: Acos 0,25đ Do phương trình dao động: x 6sin(5 t ) (cm) hay: x cos(5 t ) (cm) 0,25đ 2) Xác định l2 : (2,0 điểm) Gọi l2 chiều dài lò xo ứng với động E2 , ta có: l2 = l + x2 x1 = l1 – l = 42 - 39 = cm A2 x12 E1 E Et1 0,3 J 0,25đ 2 A x2 E2 E Et 0,1 J E A2 x Suy ra: 22 E1 A x1 0,25đ A2 x12 3 Giải ra: x2 Do đó: l2 = 39 3 hay: l2 = 44,2 cm; l2 = 33,8 cm 0,25đ Bài (2 điểm) Cách giải 1) Khoảng cách từ vật AB đến thấu kính L trước AB di chuyển: d f d' f 30 Ta có : d1' k1 d1 f d1 d1 f 30 d1 Điểm (1) Sau dịch chuyển: d 2' f 30 k2 d2 d f 30 d (2) Từ (1) (2) suy ra: k1 30 d k2 30 d1 (3) 0,25đ 0,25đ Vì hai ảnh A’B’ A”B” ảnh ảo chiều, k1 k2 dấu, suy ra: k1 (4) k2 Suy ra: Từ (4) ta có: d2 = d1 + 10 (vì d1 > d2 ) 30 (d1 10) d1 10 cm 30 d1 Từ (1) ta có: k1 A' B ' 30 AB 30 d1 AB cm (5) (6) (7) Vậy vật AB cao 2cm cách thấu kính 10 cm trước dịch chuyển http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 0,25đ 0,25đ Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 2) Vị trí đặt vật: Để ảnh cuối qua hệ thống ảnh thật vị trí vật, ta có sơ đồ tạo ảnh: L (O ) G L (O ) AB A1 B1 A2 B2 A'B ' d1 Ta có : d1' d3 ' 0,25đ 30d1 7,5d1 1125 d1 30 d1 30 0,25đ 1125 d1 d1 30 d3 l d 2' 37,5 d3' d ' d3 d1 f1 30d1 d1 f1 d1 30 d l d1' 37,5 d 2' d d1 ' d 1125 7,5d1 45d1 2250 d1 30 d1 30 45d1 2250 45d1 2250 45d1 2250 d3 f 30 30 : d3 f d1 30 d1 30 0,5d1 45 0,25đ Để ảnh cuối qua hệ thống ảnh thật vị trí vật AB : 45d1 2250 d1 d3' d12 180d1 4500 0,5d1 45 Giải phương trình ta có kết quả: Phải đặt vật cách thấu kính L khoảng d1 = 150 cm d1 = 30 cm Bài (1 điểm) Cách giải + Vẽ hình, phân tích lực + Viết phương trình định luật II Newton phương trình hình chiếu phương hướng vào tâm quỹ đạo tìm lực căng dây: P T ma mv T mg cos l + Thay số tính v = m/s 0,25đ Điểm 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ GHI CHÚ: 1) Trên biểu điểm tổng quát phần, câu 2) Học sinh làm không thiết phải theo trình tự Hướng dẫn chấm Mọi cách giải khác, kể cách giải định tính dựa vào ý nghĩa vật lý đó, lập luận đúng, có cứ, kết cho điểm tối đa tương ứng với bài, câu, phần hướng dẫn chấm http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... 0,25đ 11 25 d1 d1 30 d3 l d 2' 37,5 d3' d ' d3 d1 f1 30d1 d1 f1 d1 30 d l d1' 37,5 d 2' d d1 ' d 11 25 7,5d1 45d1 2250 d1 30 d1 30 45d1 2250 45d1... A”B” ảnh ảo chi u, k1 k2 dấu, suy ra: k1 (4) k2 Suy ra: Từ (4) ta có: d2 = d1 + 10 (vì d1 > d2 ) 30 (d1 10 ) d1 10 cm 30 d1 Từ (1) ta có: k1 A' B ' 30 AB 30 d1 AB cm... đặt vật: Để ảnh cuối qua hệ thống ảnh thật vị trí vật, ta có sơ đồ tạo ảnh: L (O ) G L (O ) AB A1 B1 A2 B2 A'B ' d1 Ta có : d1' d3 ' 0,25đ 30d1 7,5d1 11 25 d1 30 d1