Đề và đáp án chọn HSG 12 môn vật lý năm học 2015 2016

Đề và đáp án chọn HSG 12 môn vật lý năm học 2015 2016 Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương. Đề và đáp án chọn HSG 12 môn vật lý năm học 2015 2016 Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương. Đề và đáp án chọn HSG 12 môn vật lý năm học 2015 2016 Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương.

SỞ GD&ĐT HẢI DƯƠNG ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT – NĂM HỌC 2015-2016 MƠN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 180 phút (Đề gồm 05 câu, 02 trang) Câu (1,5 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Hiệu điện hai đầu mạch điện không đổi U MN = 8V, điện trở R1 = 8 R2 = 4 Dây điện trở đồng AB có chiều dài 1m, cm chiều M U N dài có điện trở r = 0,08 Điện trở ampe kế + D dây nối khơng đáng kể a Tính điện trở dây AB R R b Dịch chuyển chạy C cho AB = A 3.BC Tính cường độ dòng điện qua ampe kế c Xác định vị trí chạy C để cường độ dòng A C B điện qua ampe kế IA = 0,8A có chiều từ C đến D Câu (2,5 điểm) Cho mạch điện hình vẽ: nguồn điện có suất điện động E, điện trở r; cuộn dây cảm, có độ tự cảm L; kim loại MN khối lượng m, chiều dài l , điện trở khơng đáng kể trượt khơng ma sát dọc theo ray x, y hai dẫn điện Hệ thống đặt mặt phẳng nằm ngang  từ trường cảm ứng từ B hướng thẳng đứng xuống Ban đầu khố K đóng Khi dòng điện cuộn dây ổn định người ta ngắt khoá K Bỏ qua điện trở ray điện trở tiếp xúc MN ray a Chứng minh MN dao động điều hòa b Tính vận tốc cực đại biên độ dao động MN Theo định luật cảm ứng điện từ, từ thông qua ống dây dẫn kín biến thiên ống dây sinh dòng điện cảm ứng Giả sử phòng thí nghiệm nhà trường có đầy đủ thiết bị thí nghiệm cần thiết Em nêu phương án thí nghiệm khác (có hình vẽ dự đốn kết chiều dòng điện cảm ứng) để kiểm chứng định luật cảm ứng điện từ Câu ( 1,5 điểm) Cho thấu kính hội tụ L có quang tâm O, tiêu cự 12cm điểm sáng S cách trục L 2cm cách L 16cm tạo ảnh S’ a Tìm vị trí S’ b Cho S chuyển động xa thấu kính, theo phương song song với trục với tốc độ không đổi 4cm/s Xác định quĩ đạo chuyển động tốc độ trung bình ảnh S’ thời gian 0,5s kể từ S bắt đầu chuyển động  c Cho S dao động điều hòa với phương trình x  2cos(2 t  )cm theo phương vng góc với trục thấu kính quanh vị trí giao quĩ đạo S với trục Hãy viết phương trình dao động ảnh S’ Câu (2,5 điểm) Một lò xo có độ cứng K = 100 N/m đầu gắn vào giá đỡ, đầu gắn vật có khối lượng m = 100g Chọn trục tọa độ phương thẳng đứng, chiều từ lên, gốc O trùng vị trí cân vật Lấy g = 10 m/s2, π2 = 10 Tại thời điểm t0 = 0, đưa vật tới vị trí lò xo dãn 2cm truyền cho vật vận tốc có độ lớn 10 cm/s, chiều hướng xuống Coi vật dao động điều hòa a Viết phương trình dao động vật b Xác định thời điểm vật có vận tốc v 10 (cm / s) lần thứ 2015, kể từ thời điểm t0 = c Tìm quãng đường vật kể từ thời điểm ban đầu đến gia tốc vật đổi chiều lần thứ Giả sử, thời điểm ban đầu vật đứng n vị trí lò xo không biến dạng cho hệ rơi tự thẳng đứng theo trục lò xo Tại thời điểm 0,0544s (Lấy gần  100 s) người ta giữ cố định đầu lò xo Tìm tốc độ cực đại vật sau Câu (2 điểm) Một lắc đơn lý tưởng có chiều dài l = 1m Quả cầu lắc có kích thước nhỏ khối lượng m = 0,1 kg tích điện dương q = 1,2.10 -6C Người ta treo lắc điện trường có cường độ E = 10 5V/m phương nằm ngang hướng sang phải Cho g = 10m/s2,  = 10 Bỏ qua ma sát a Tại vị trí cân vật, tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng b Kéo vật khỏi vị trí cân bên phải cho dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 120 thả nhẹ Coi vật dao động điều hòa Tìm chu kì dao động lắc điện trường c Giả sử lắc đứng yên vị trí cân bằng, đột ngột đổi chiều điện trường đồng thời giảm cường độ điện trường nửa so với ban đầu Hãy tính vận tốc cực đại cầu - Hết Họ tên thí sinh: Số báo danh Chữ kí giám thị số 1: Chữ kí giám thị số 2: HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 MÔN : VẬT LÝ (Hướng dẫn chấm gồm 05 trang) Hướng dẫn giải Câu a Áp dụng cơng thức tính điện trở R  r l ; (1,5đ) thay số tính  RAB = 8 b Khi AB = 3BC RAC AC  2 RBC BC R1 2 Mặt khác: R2 => (2) R1 R  RAC RCB => mạch cầu cân Vậy IA = c Đặt RAC = x ( ĐK :  x 8 ) ta có RBC = (8 - x ) Tìm UAC = 3,2V; UCB = 4,8V Tìm x = 2 Suy ra: BC = 3.AC Câu a ( 0,5 điểm) (1,5đ) Vị trí ảnh: df 16.12  48cm d  f 16  12 + h' h 0,5 đ (1) Từ (1) (2) suy ra: + d' Điểm d' 6cm d 0,5 đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ b ( 0,5 điểm) S1 H S I F’ H H’1 O H ’ L K S’1 S’ SS1 = v.t = 0,5=2cm ; S1H1 = 2cm ; d1= S1I = 18cm Nhận xét: Khi S di chuyển đến S1 tia sáng S1I song song với trục nên tia ló qua F’quỹ đạo chuyển động S’ đường thẳng 0,25đ IF’ Ảnh di chuyển chiều với vật nên ảnh S’1 S1 đến gần (L) đường IF’ d' df 16.12  48cm d  f 16  12 S '1 H '1 S1 H d '1  d1 f 18.12  36cm ; d1  f 18  12 d '1 36 2 4cm d1 18 S ' S '1  S ' K  S '1 K   S ' H ' S '1 H '1    d ' d '1     4   48  36 12,17cm 2 Tốc độ trung bình S’ là: vtb  2 S ' S '1 12,17  24,34cm / s t 0,5 0,25đ c ( 0,5 điểm) + Khi S dđđh với biên độ 2cm ảnh S’ dao động theo hướng ngược lại với biên độ A'  A + x = cos( 2t - d '1 48 2 6cm d1 16  ) cm 0,25đ 0,25đ a ( điểm) r r r 40  10  rad / s  ; Điều kiện cân P  Fodh  0, 04 0, 04.10  0,01m  1cm → mg  kl  � l  40  k  m 0,25đ Tại t0 = 0: Câu (2,5 đ) 0,25đ lò xo dãn 2cm �x  l  2cm �x  1cm � � � � �� �� � v0  10 3cm / s �v0  10 3cm / s �v  10 3cm / s � �A  2cm 2 � � 10t  cm →� → phương trình dao động x  cos � �   2 / 3 � � � b (0,5 điểm) Trong chu kì vận tốc v 10cm / s hai lần Trong 2015 lần 2014 lần sau hết thời gian t2 = 1007T = 201,4s Kể từ thời điểm ban đầu đến thời điểm v 10cm / s lần thứ hết T T T t1    0,05s 12 0,5đ 0,25đ 0,25đ Vậy t = t1+t2 = 201,45s c.( 0,5 điểm) + Gia tốc đổi chiều vật qua VTCB + Quãng đường vật s = 3cm d.(0,5 điểm)  + Sau thời gian s vận tốc vật v = gt = 10 3cm / s 100 + Thời điểm vật cách VTCB đoạn l  0,25đ mg 0,01m 1cm k + Dùng công thức độc lập thời gian tìm A = 2cm + Tốc độ cực đại vật: v max  A 20 62,8cm / s a.(0,5điểm) + Vẽ hình:  0,25đ 0,25đ 0,25đ FC F P 0,25đ Phd + Gọi góc lệch lắc so với VTCB  Ở VTCB: P  FC  F 0 Câu Phd  P  F  FC F qE (2điể tan    P mg m) =>  =0,12 rad 70 b.(1 điểm) + Ta coi lắc chịu tác dụng trọng lực hiệu dụng: Phd  P  F m g hd g hd F g  m 0,25đ 0,25đ Từ hình vẽ: Phd= T'=2  P g g hd  = 10,08m/s2 cos  cos  0,25đ 0,25đ l T cos  1,98 s g hd 0 + Có biên độ góc  12  5 0,09rad mg ' l 02 4,05.10  J Do vật W  0,25đ c.(0,5 điểm) + Khi đột ngột đổi chiều điện trường giảm cường độ điện trường nửa VTCB O' vật bên trái đường thẳng đứng hợp với phương thẳng đứng góc  ' với tan  '  F qE '    ' 0,06rad P mg + Vậy coi ta thả vật khơng vận tốc đầu từ vị trí có góc lệch     ' 0,18rad 0,25đ + Vật đạt vmax qua VTCB O' 0,25đ Chọn gốc VTCB O' Áp dụng định luật bảo toàn cho vật VTCB vị trí thả vật: m.v2max=mg'h => vmax  g ' l (1  cos  ) => vmax = 0,57 m/s ... Chữ kí giám thị số 1: Chữ kí giám thị số 2: HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 MÔN : VẬT LÝ (Hướng dẫn chấm gồm 05 trang) Hướng dẫn giải Câu a Áp dụng công thức... truyền cho vật vận tốc có độ lớn 10 cm/s, chiều hướng xuống Coi vật dao động điều hòa a Viết phương trình dao động vật b Xác định thời điểm vật có vận tốc v 10 (cm / s) lần thứ 2015, kể từ... đầu gắn vào giá đỡ, đầu gắn vật có khối lượng m = 100g Chọn trục tọa độ phương thẳng đứng, chiều từ lên, gốc O trùng vị trí cân vật Lấy g = 10 m/s2, π2 = 10 Tại thời điểm t0 = 0, đưa vật tới