Giai chi tiet de thi HSG mon Ly lop 12 tinh Vinh Phuc nam 2018

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2017 - 2018 ĐỀ THI MƠN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề Đề thi gồm 02 trang Câu (1,0 điểm) Một lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m = gam, mang điện tích q = 10 – C sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn, chiều dài l = m Hệ đặt vào điện trường E có chiều đường sức φ điện hình vẽ Biết E = 10 V/m α  600 , lấy g = 10 m/s2 a) Tính góc φ (góc hợp dây treo phương thẳng đứng) sức căng Tc dây treo hệ cân α b) Cho lắc dao động điều hòa với biên độ góc nhỏ quanh vị trí cân Tính chu kì dao động lắc Câu (1,0 điểm) Một lắc lò xo treo thẳng đứng vào điểm cố định, vật vị trí cân lị xo dãn cm Kích thích cho vật dao động thấy chu kì, thời gian lò xo dãn gấp lần thời gian lò xo nén Lấy g  10 m/s2 , π2  10 Trong chu kì, tính khoảng thời gian mà vận tốc v gia tốc a vật đồng thời thỏa mãn: v  20π cm/s; a  10 m/s2 Câu (1,0 điểm) Một dây sắt có chiều dài l = 60,0 cm khối lượng m = 8,0 gam treo thẳng đứng, đầu cố định, đầu tự Một nam châm điện có dịng điện xoay chiều tần số 50 Hz chạy qua Nam châm điện đặt theo phương vng góc đối diện với trung điểm sợi dây Cho biết tốc độ truyền dao động dây sắt tính công thức: v = Fl m (F độ lớn lực căng) Tính F dây có sóng dừng với bụng sóng Câu (1,0 điểm) Hai cầu nhỏ khối lượng mang điện tích q1 q2, treo vào điểm khơng khí hai sợi dây nhẹ, cách điện, chiều dài l Biết q2  108 C Khi hai cầu cân bằng, góc lệch hai dây treo 600 Truyền thêm cho cầu thứ điện tích q góc lệch hai dây treo 1200 Bỏ qua lực cản mơi trường Tính q Câu (1,0 điểm) Tại hai điểm A B mặt nước cách 16 cm, có hai nguồn sóng kết hợp dao động điều hịa biên độ, pha Gọi I trung điểm AB Xét điểm thuộc đường trung trực AB dao động pha với I, M điểm gần I cách I đoạn cm Đường thẳng  mặt nước song song với AB qua M Điểm N nằm  dao động với biên độ cực tiểu Xác định khoảng cách nhỏ từ N tới M Câu (1,0 điểm) Một lắc lị xo gồm vật có khối lượng m = 1,0 kg, lị xo có độ cứng k = 100 N/m, đặt mặt phẳng nghiêng, nghiêng góc α = 600 hình vẽ Từ vị trí cân bằng, kéo vật hướng xuống dọc theo trục lị xo đoạn 5,0 cm bng nhẹ Lấy g = 10 m/s2 a) Bỏ qua ma sát Tính chu kì biên độ dao động vật b) Nếu có ma sát sau thực 10 dao động, vật dừng α lại Tính hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng Câu (1,0 điểm) https://blogvatly.com – Chuyên trang đề thi Vật Lý Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự 10 cm Một vật sáng L(cm) đoạn thẳng AB đặt vng góc với trục thấu kính (A nằm trục thấu kính) Vật sáng AB qua L1 thấu kính cho ảnh A’B’ cách AB đoạn L Cố định vị trí L0 thấu kính, di chuyển vật dọc theo trục thấu kính cho ảnh vật qua thấu kính ln ảnh thật Khi khoảng cách L x(cm) thay đổi theo khoảng cách từ vật đến thấu kính OA = x O 15 x0 x1 cho đồ thị hình vẽ Từ đồ thị tính giá trị x1, x0 L0 Câu (1,0 điểm) m2 l2 m1 l1 Một lị xo nhẹ có chiều dài l0 , độ cứng k  16 N/m cắt thành hai lị xo Lị xo thứ có chiều dài l1  0,8l0 , lò xo thứ hai có chiều dài l2  0, 2l0 Hai vật nhỏ có khối lượng m1  m2  500 gam gắn với hai lò xo vào hai điểm cố định mặt phẳng nhẵn, nằm ngang hình vẽ Khoảng cách hai vật hai lò xo chưa biến dạng 20 cm Lấy π2 = 10 Kích thích cho hai vật dao động điều hòa cách: vật thứ bị đẩy bên trái vật thứ hai bị đẩy bên phải đồng thời buông nhẹ 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 Câu (1,0 điểm) Một dẫn điện khối lượng gam treo nằm ngang hai dây dẫn nhẹ, thẳng đứng Thanh đặt từ trường đều, vectơ cảm ứng từ thẳng đứng, hướng xuống có độ lớn B = T Thanh dẫn dây có chiều dài l = 0,1 m Mắc vào hai đầu giữ dây dẫn tụ điện có điện dung C = 100 µF tích điện đến hiệu điện U = 100 V Cho tụ phóng điện, biết q trình phóng điện xảy thời gian ngắn, chưa kịp rời vị trí cân mà nhận theo phương ngang động lượng p Lấy g = 10 m/s2 Bỏ qua lực cản môi trường Tính vận tốc dẫn rời khỏi vị trí cân góc lệch cực đại dây treo so với phương thẳng đứng Câu 10 (1,0 điểm) Có hai vơn kế (V1) (V2) khác nhau, nguồn điện chiều (có điện trở trong) số dây dẫn có điện trở khơng đáng kể Bằng dụng cụ trên, xác định suất điện động nguồn điện chiều với hai lần mắc mạch điện HẾT Thí sinh không sử dụng tài liệu Cán coi thi khơng giải thích thêm Họ tên thí sinh: SBD: SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC HƯỚNG DẪN CHẤM KÌ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2017 - 2018 https://blogvatly.com – Chuyên trang đề thi Vật Lý MƠN: VẬT LÍ (Gồm có 04 trang) * Thí sinh làm cách khác cho điểm tối đa * Thí sinh viết thiếu viết sai đơn vị từ hai lần trở lên trừ 0,25 điểm cho toàn Câu (1đ) Ý Lời giải a - Tính góc hợp dây treo phương thẳng đứng cầu cân + Chọn hệ trục tọa độ xOy hình vẽ Điểm + Các lực tác dụng lên cầu gồm: trọng lực P , lực căng T c lực điện trường F + Điều kiện cân bằng: P  F  Tc  (1) y + Chiếu (1) lên trục Ox Oy ta có Chiếu lên Ox: Fsinα - Tcsinφ = (2) Chiếu lên Oy: - P + Tc cosφ - Fcos = (3) Từ (2) (3) ta có: tan φ = 0,25 φ T x F q E sin  F sin   F cos   P q Ecos  mg α P 106.104.sin 600   φ = 300 6 2 10 10 cos60  10 F.sinα q E.sin60   0, 017 N - Lực căng dây: Tc  sinφ sin300  tan φ = b 0,25 - Trọng lực hiệu dụng tác dụng vào lắc: Phd  F  P 0,25 - Gia tốc trọng trường hiệu dụng: g hd P  qE   qE   hd  g     2g   cosα m m m - Chu kì dao động lắc: l l T  2π  2π  1,51s g hd qE qE     g     2g   cosα m m (1đ) g 10   5π (rad/s) lo 0, 04 Thời gian lò xo dãn gấp lần thời gian lò xo nén nên thời gian lò xo nén T/3  A  2l0  8cm lo  4cm    0,25 0,25 0,25 vM  A  40π (rad/s);a M   A  20 (m/s ) 2 vM A A  x (1) 2 a A a  10 m/s  M  A  x  (2) 2 A A T 2 2 Kết hợp (1) (2) có x  t     s 2 12 12  12 5 30 - Tần số dao động dây sắt tần số ngoại lực tác dụng vào dây tần số dòng điện f = 50 Hz - Trên dây (một đầu cố định, đầu tự do) có sóng dừng với bụng sóng nên: v  20π cm/s  (1đ) https://blogvatly.com – Chuyên trang đề thi Vật Lý 0,25 0,25 0,25 l= λ v =  v = 4fl (1) 4l 0,25 Fl mv F= (2) m l Từ (1) (2), ta có: F = 16mf 2l  F = 16.8.10-3 502 0,6 = 192 N - Tại vị trí cân bằng, xét điện tích: - Mặt khác, theo giả thiết v = (1đ) 0,25 0,25 0,25 P  F  Fd   Fd  mg.tan  q1q - Lúc trước: mg.tan 300  k (1) l q1 (q  q) - Lúc sau: mg.tan 600  k (2) 3l2 3q Từ (1) (2), ta có:   8q  q  q  8.108 C q2  q - Xét pha I M Phương trình sóng (1đ) I: u I  u IA  u IB  a cos( t    0,25 0,25 0,25 2.IA 2.IB 2.IA )  a cos( t    )  2a cos( t    )    Phương trình sóng M: 0,25 2.MA 2.MB 2.MA )  a cos( t    )  2a cos( t    )    2(MA  IA)  k.2  MA  IA  k I M pha khi:  u M  u MA  u MB  a cos( t    0,25 M, I gần MA  IA    (4 5)      4cm - Khoảng cách nhỏ M N: N M x x A H I B N gần M N thuộc đường cực tiểu số tính từ trung trực 0,25 NB  NA  0,5  2cm  HB  NH  HA  IH  2 AB: (1đ) a 2  (8  x)2  (4 5)  (8  x)  (4 5)   x  1,51cm Vật dao động điều hòa với tần số góc   https://blogvatly.com – Chuyên trang đề thi Vật Lý k m 0,25 2π m  2π  2.π  0, 63s ω k 100 1 - Nếu khơng có ma sát bảo toàn nên: W  kx  mv  kA 2 2 2 - Khi x = x0 = cm v = v0 = nên ta có kx  kA  A  cm 2 Khi có ma sát, thời gian dao động lớn so với chu kì (vật dừng lại sau 10 dao động) nên dao động lắc lị xo coi tắt dần chậm Vật dao động với m  0,63s chu kì T  2π k - Xét nửa chu kì thứ biên độ giảm từ A1 đến A2 - Theo định luật bảo toàn lượng, ta có: W1 – W2 = AFms  k  A12  A 22   Fms (A1 +A ) 2F 2μmgcosα - Độ giảm biên độ sau nửa chu kì: A  A1  A  ms  k k A1 kA1  - Số dao động đến dừng N= 2ΔA 4μmgcosα kA1  0,025 - Hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng μ  4Nmgcosα - Chu kì dao động: T  b (1,0đ) (1đ) - Gọi d, d’ khoảng cách từ vật ảnh đến thấu kính 1 df - Áp dụng cơng thức thấu kính ta có:  + '  d '  f d d df ’ - Khoảng cách vật ảnh: L = d + d df  d  L.d  f.L  (1)  L= d df - Điều kiện để phương trình (1) có nghiệm là:   L2  4f.L   Lmin  4f  40 cm - Theo đồ thị ta thấy Lmin = L0  L0 = 40 cm - Thay L0 f vào phương trình (1) ta có: d = x0 = 20 cm - Từ đồ thị, có hai giá trị d1 = x1 d2 = 15 cm cho giá trị L d1 + d = L  x1 + 15 = L   x1  30cm Mặt khác theo (1) ta có  d1.d = f.L 15.x1 = 10L 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 - Vì độ cứng tỉ lệ nghịch với chiều dài với lò xo loại nên ta có: k1l1 = k2l2 = kl0  k1 = 20 N/m ; k2 = 80 N/m Biên độ vật: A1 = 2W0 = 0,1 m = 10 cm; A2 = k1 2W0 = 0,05 m = cm k2 0,25 k2 k1 = 2π (rad/s) = ω ; ω2 = = 2ω m m Phương trình dao động vật vị trí cân chúng: Tần số góc dao động vật là: ω1 = x1 = A1cos(ω1t +φ1) =10cos(ωt – π) (cm) x2 = A2cos(ω2t +φ2) = 5cos(2ωt) (cm) - Khoảng cách hai vật thời điểm bất kỳ (tính theo cm): d = |O1O2 + x2 – x1 = 20 + 5cos(2ωt) - 10cos(ωt – π)| (cm) https://blogvatly.com – Chuyên trang đề thi Vật Lý 0,25 (1đ) 10 (1đ) d = | 20 + 5(2cos2ωt – 1) + 10cosωt = 15 + 10(cos2ωt + cosωt)| 1 ) – 2,5| = |12,5 + (cosωt + )2|  d = |15 + 10(cos ωt + .cosωt + Vậy khoảng cách nhỏ hai vật dmin = 12,5cm xảy cosωt = - Để tìm khoảng thời gian kể từ lúc thả đến đạt khoảng cách cực tiểu lần 2 ta giải phương trình: 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) - Vì thời gian ngắn nên ta có Δp = F.Δt  Δp = F.Δt  mv = F.Δt BlCU = 0,2  m/s  - Mà F = BIl  mv = BIl.Δt  BlΔQ = BlCU  v = m - Theo định luật bảo tồn lượng ta có: mgl 1- cosα  = mv 2 v  v  gl 1  cos   cos      11, 480 gl - Lần mắc hai vôn kế nối tiếp vào nguồn: E  U1  U2  Ir - Lần 2: E  U1  I r - R1 điện trở vôn kế (V1): ' ' U1 U1' U1' ' R1   ' I  I I I U1 V1 (1) , r I (2) ’ 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 , r I U ' Từ (2) (3)  E  U1  I r U1 0,25 0,25 V1 (3) ' V2 0,25 (4) ' Từ (1) (4)  U1  U  Ir  U1  rI U' U1 (5)   U1  U1'  U'  ' '  rI 1    U1  U1  U  Ir    U1  U1  U  U1   U1  (6) Thay (6) vào (5) ta có: U1 (U1'  U1  U ) U1' U E  U1  U  E U1  U1' U1  U1' https://blogvatly.com – Chuyên trang đề thi Vật Lý 0,25 ... coi thi khơng giải thích thêm Họ tên thí sinh: SBD: SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC HƯỚNG DẪN CHẤM KÌ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2017 - 2018 https://blogvatly.com – Chuyên trang đề thi Vật... Câu (1,0 điểm) m2 l2 m1 l1 Một lị xo nhẹ có chi? ??u dài l0 , độ cứng k  16 N/m cắt thành hai lò xo Lò xo thứ có chi? ??u dài l1  0,8l0 , lị xo thứ hai có chi? ??u dài l2  0, 2l0 Hai vật nhỏ có khối... c lực điện trường F + Điều kiện cân bằng: P  F  Tc  (1) y + Chi? ??u (1) lên trục Ox Oy ta có Chi? ??u lên Ox: Fsinα - Tcsinφ = (2) Chi? ??u lên Oy: - P + Tc cosφ - Fcos = (3) Từ (2) (3) ta có: tan