Đề thi HSG tỉnh vật lí 12 THPT năm 2018 2019 sở GDĐT hải dương

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG ĐỀ CHÍNH THỨC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2018 - 2019 MÔN THI: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 180 phút Ngày thi: 04/10/2018 (Đề thi gồm 06 câu, 02 trang) Câu (2điểm): Một lắc lò xo gồm vật nặng M=300g, độ cứng k=200 N/m (hình 1) Khi M vị trí cân thả vật m = 200g từ độ cao h = 3,75 cm so h với M Sau va chạm, hệ M m bắt đầu dao động điều hòa Bỏ qua ma sát, lấy g = 10m/s2 Coi va chạm m M hoàn tồn khơng đàn hồi Tính vận tốc m trước va chạm, vận tốc hai vật sau va chạm Biết sau va chạm hai vật ln gắn vào q trình dao động Hình a Chọn trục tọa độ Ox có phương thẳng đứng, gốc O vị trí cân hai vật sau va chạm, chiều dương hướng xuống Chọn gốc thời gian lúc va chạm Viết phương trình dao động hệ vật b Tính tốc độ trung bình hệ vật khoảng thời gian kể từ lúc va chạm đến lúc hệ vật lên đến độ cao cực đại lần thứ c Gọi v độ lớn vận tốc tức thời hai vật, a giá trị gia tốc hai vật Trong chu kỳ dao động, tìm thời gian mà v a đồng thời thỏa mãn v  20cm / s a  4m / s Câu (điểm): Một lắc đơn gồm cầu nhỏ khối lượng m = 100 g, sợi dây có chiều dài l  1m Khi vật nhỏ lắc nằm cân người ta kéo cho phương sợi dây hợp với phương thẳng đứng góc 90 bng nhẹ cho vật dao động điều hòa Lấy gia tốc trọng trường g =  = 10 m/s2 a Chọn trục tọa độ trùng với phương dao động, gốc tọa độ vị trí cân bằng, chiều dương chiều kéo vật Chọn gốc thời gian lúc vật qua cân lần thứ Viết phương trình li độ dài lắc b Tính quãng đường lớn mà vật thời gian t  s Một lắc đơn, sợi dây có chiều dài l  1m , vật nặng kim loại có khối lượng m = 20g, mang điện tích q  106 C Khi lắc nằm cân bằng, thiết lập điện  trường có cường độ E  2.105 (V/m), có phương hợp với   phương véctơ g góc   30 , bao quanh lắc  E (hình 2), vị trí cân lắc hợp với phương thẳng đứng góc  Bỏ qua lực cản Lấy g = 10 Hình m/s2 a Xác định  b Kích thích cho lắc dao động điều hòa quanh vị trí cân Tính chu kỳ dao động lắc Câu (2,0 điểm): Trang - https://thi247.com/ Trên hai đường ray kim loại song song, nằm ngang người ta đặt kim loại MN có khối lượng m= 100g điện trở R = 0,5  Chiều dài MN khoảng cách hai đường ray (MN = l = 10cm) M (Hình 3) Hai đường ray nằm từ trường  có cảm ứng từ B, hướng vng góc mặt phẳng chứa hai C B ray Hai ray nối với tụ điện l có điện dung C = 0,1 (F), tích điện đến hiệu điện k NHình ban đầu U0 = 5V Bỏ qua độ tự cảm hệ; điện trở Hình ray khóa K, bỏ qua ma sát Nếu B = 0,1 (T) a Ngay sau đóng khóa K, kim loại bắt đầu chuyển động sang phải (đi xa tụ điện) Hãy xác định chiều độ lớn dòng điện b Tính gia tốc sau đóng khóa K c Giả sử hai ray đủ dài, sau thời gian t đạt đến vận tốc tới hạn vgh Tính vận tốc vgh Với giá trị cảm ứng từ B vận tốc tới hạn đạt cực đại? Tính giá trị cực đại vmax Câu 4.(1,5 điểm): Một điểm sáng A nằm trục thấu kính hội tụ cách thấu kính đoạn 30 cm, cho ảnh thật A’ Bắt đầu cho thấu kính chuyển động xa vật với vận tốc không đổi v = cm/s Tính tiêu cự thấu kính Biết sau thấu kính chuyển động 2s ảnh bắt đầu đổi chiều chuyển động Cho A, B, C điểm nằm trục b a thấu kính mỏng Biết AB = a = 8cm; AC = b= 12cm (hình 4) Thấu kính đặt khoảng AC Đặt vật sáng A B C điểm A ta thu ảnh điểm B Đưa vật sáng đến B ta Hình thu ảnh điểm C Tính tiêu cự thấu kính? Câu (1,5 điểm): E, r Cho mạch điện (hình 5).Nguồn có suất điện động E = 18V, điện trở r Mạch ngồi gồm biến trở R có x M điện trở toàn phần  ; điện trở R1 =  ; R2 =  Di A B chuyển chạy C biến trở, chạy C M C RAM = x công suất tiêu thụ mạch 18W Khi A dịch chuyển chạy C sang phải sang trái (so với vị R2 R1 trí M) cơng suất tiêu thụ mạch ngồi giảm Hình xuống Điện trở Ampe kế dây nối khơng đáng kể Tính r x Tìm số Ampe Câu (1,0 điểm): Cho nguồn điện chưa biết suất điện động điện trở nguồn Bằng dụng cụ sau: 02 vơn kế có điện trở R1 R2 ; 01 khóa ngắt điện K; dây nối Bỏ qua điện trở dây nối khóa K Bỏ qua sai số dụng cụ đo Nêu phương án thí nghiệm để xác định suất điện động nguồn điện Nêu bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng biểu cần thiết nêu cách tính kết thí nghiệm Hết Họ tên thí sinh: Số báo danh: Trang - https://thi247.com/ Chữ kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2: SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2018 – 2019 MƠN THI: Vật Lí HƯỚNG DẪN CHẤM Câu Ý Đáp án Điểm 0,25 + Vận tốc m trước va chạm: v0  gh  0,5 (m/s) + Bảo toàn động lượng mv0  ( M  m)Vh  Vh  m.v0  0, m / s M m 0,25 a Khi có thêm m lò xo bị nén thêm mg  1cm K K rad  20( ) + Ta có   M m s đoạn: l0  -1 OM 0,25 O + So với gốc tọa độ O t = 0:  A  2cm  x0  A.cos  1cm    2 (rad ) V0 h   A.sin   20 3cm / s     +Phương trình dao động: x  2.cos(20t  x 2 )cm 0,25 b + Kể từ lúc va chạm đến lúc hệ vật độ cao cực đại lần vật s A  A  7cm T 3T 5T 2      (s) 12 6 20 12 s 84 (cm / s )  26,74(cm / s ) + Tốc độ trung bình: v   t  + Thời gian chuyển động: t  0,25 0,25 c Ta có + Độ lớn vật tốc v  20cm / s  v  A A  x 2 (1) + Gia tốc: a   x  400(cm / s )  x   Vậy  A  x   400 A  x  1   (cm) 400 A (2) 0,25 Từ (1) (2)  A A T   x    t   ( s )  0,052( s ) 2 12 60 0,25 Trang - https://thi247.com/ g   (rad / s ) l a Ta có   +   90   0,25 (rad )  S0  l.   20 20 s  + Tại t =     2 (rad ) v   + Phương trình li độ dài: s   20 ( m) cos( t   0,25 )(m) 0,25 b + Ta có T  2  2( s )  t   2T T T   2( ) 12 0,25 + Quãng đường lớn nhất: Smax = 2S0 + S0 3 (m)  47,1(cm) = 3S0 = 20 0,25 a Khi vật nhỏ nằm cân     T  P  Fd  Chiếu lên hệ trục 0xy ta có x  Fd   P F sin   tan   mg  F cos tan    E   F sin   T sin    T cos  F cos  P y  T   P/ 106.2.105 sin 30 0,02.10  106.2.105 cos30    150    b Ta có P  Fd  P / F F g /2  g  ( )2  2.g cos m m /  g  19,3( m / s ) Chu kỳ dao động: T /  2 0,25 l  1, 43( s ) g/ a + Thanh chuyển động sang phải lực từ F hướng sang phải + Theo quy tắc bàn tay trái dòng điện MN có chiều từ M đến N (hình vẽ) 0,25 0,25 M C  F  B I 0,25 N + Ngay sau đóng khóa K, hiệu điện hai tụ U0  Cường độ dòng điện I  b + Lực từ tác dụng lên U0  10( A) R 0,25 0,25 Trang - https://thi247.com/ F  B.I l  0,1( N ) F + Gia tốc a   1(m / s ) m 0,25 c v  F  BIl t  m.v  Bl.( I t )  Bl.q  m.v  B.l (q0  q )  BlC (U  U ) + Định luật II Niuton m (1) 0,25 + Khi v = vgh khơng dòng điện nữa, nên hiệu điện hai tụ suất điện động cảm ứng U  U gh  Bl.vgh (2) CBlU  0,05(m/s)= 5(cm/s) m  CB 2l CBlU ClU + Từ vgh   vgh  2 m m  CB l  CBl B m + Theo BĐT cosi ta có (  C.B.l )  2.l m.C B m  10(T ) + Dấu "=" xảy B  l C U C vmax   2,5(m / s ) m 0,25 + Từ (1) (2) vgh  0,25 0,25 + Khi cho thấu kính chuyển động xa vật với vận tốc v 0,25  d  30  v.t  30  5t (cm) Sau t = 2s  d  40cm 1   / d  d /  l (l khoảng cách vật ảnh + Từ f d d thật qua thấu kính)  d  dl  lf  + Ta có   l  4lf   l  f 0,25 + Vì ảnh qua thấu kính ln ảnh thật nên lúc đầu thấu kính xa vật ảnh xa thấu kính Khi lmin  f ảnh bắt đầu đổi chiều 0,25 chuyển động Khi d  l 2f 0,25 + Theo d = 40cm = 2f f = 20cm d1’ d1 b C a O d2’ A B d2 Trang - https://thi247.com/ Ta có + Khi vật sáng A ảnh B, vật B ảnh không A mà lại C, ảnh B lúc vật A ảnh ảo ( d1/  ) Từ hình vẽ: d1/  d1  a  8cm  d1/  (d1  8)  1   f d1 (d1  8) (1) 0,25 + Khi vật sáng B cho ảnh C, ảnh C ảnh thật ( d 2/  ) Từ hình vẽ: d  d1  d 2/  (a  b)  d  20  (d1  8)  12  d1 1    (2) f d1  12  d1 24 240 cm  f   4,89 (cm) Từ (1) (2) ta có d1  49 E, r 0,25 + Ta có 3.x  3 x A (9  x).6 (9  x).6    (9  x)  15  x RAM  RMB RAB  3x (9  x).6   3 x 15  x x 9-x M R1 R2 0,25 Theo C M PAB = 18 W Khi C di chuyển P giảm, chứng tỏ Pmax = 18W E R AB E2 0,25 + Ta có P  => P  R AB  r max 4r  R AB  r  E2 + r  4, () 4Pmax + Với R AB  r  Nhận xét: B 4,5  0,25 3x   x   => x = () x3 9x 6 x Rx  => Mạch cầu cân R1 0,25 0,5  I A  0( A) Gọi E, r suất điện động điện trở nguồn, ta có: + Lắp sơ đồ mạch điện Trang - https://thi247.com/ + Mạch 1: UV  U1  E  r U1 R1 + Mạch 2: (U1/  U 2/ )  E  r U1/ R1 (1) 0,25 (2) U1.U 2/ Từ (1) (2) ta E  U1  U1/ 0,25 - Bước 1: Mắc mạch điện 1, đóng khóa k, đọc số U1 - Bước 2: Mắc mạch điện 2, đóng khóa k, đọc số U’1, U’2 - Lặp lại bước với lần đo khác - Bảng số liệu: Lần đo U1 U’1 U’2 E … * Cách tính + Giá trị trung bình: E  0,25 E1  E2   En n + Sai số E1  E1  E E2  E2  E En  En  E E1  E2   En n Vậy E  E  E  E  0,25 Ghi chú: Học sinh làm theo cách khác cho kết đúng, cho điểm tối đa Trang - https://thi247.com/ ... giám thị 2: SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2018 – 2019 MƠN THI: Vật Lí HƯỚNG DẪN CHẤM Câu Ý Đáp án Điểm 0,25 + Vận tốc m trước va chạm: v0... cần thi t nêu cách tính kết thí nghiệm Hết Họ tên thí sinh: Số báo danh: Trang - https:/ /thi2 47.com/ Chữ kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2: SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KỲ THI. .. lúc va chạm đến lúc hệ vật độ cao cực đại lần vật s A  A  7cm T 3T 5T 2      (s) 12 6 20 12 s 84 (cm / s )  26,74(cm / s ) + Tốc độ trung bình: v   t  + Thời gian chuyển động: t