Đề thi HSG vật lí 12 năm 2018 2019 trường lưu nhân chú thái nguyên

SỞ GD & ĐT THÁI NGUYÊN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG LỚP 12 TRƯỜNG THPT LƯU NHÂN CHÚ NĂM HỌC 2018 - 2019 Mơn thi: VẬT LÍ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 180 phút (khơng kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 05 câu 02 trang) Câu (5 điểm) Một lắc đơn có chiều dài l  40cm , cầu nhỏ có khối lượng m  600 g treo nơi có gia tốc rơi tự g  10m / s Bỏ qua sức cản khơng khí Đưa lắc lệch khỏi phương thẳng đứng góc   0,15rad thả nhẹ, cầu dao động điều hồ a) Tính chu kì dao động T tốc độ cực đại cầu b) Tính sức căng dây treo cầu qua vị trí cân c) Tính tốc độ trung bình cầu sau n chu kì d) Tính quãng đường cực đại mà cầu khoảng thời gian 2T/3 tốc độ cầu thời điểm cuối quãng đường cực đại nói Một lò xo nhẹ có độ cứng K , đầu gắn K vào giá cố định mặt nêm nghiêng góc  so với phương ngang, đầu gắn vào vật nhỏ có khối lượng m m (hình vẽ 1) Bỏ qua ma sát mặt nêm ma sát nêm với sàn ngang Nêm có khối lượng M Ban đầu nêm M 300 giữ chặt, kéo m lệch khỏi vị trí cân đoạn Hình nhỏ thả nhẹ vật đồng thời bng nêm Tính chu kì dao động vật m so với nêm Câu (5 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, hai nguồn kết hợp S1, S2 cách 8cm dao động pha với tần số f  20 Hz Điểm M mặt nước cách S1, S2 khoảng d1  25cm, d2  20,5cm dao động với biên độ cực đại, M đường trung trực AB có hai dãy cực đại khác a) Tính tốc độ truyền sóng mặt nước b) A điểm mặt nước cho tam giác AS1S2 vng S1, AS1  6cm Tính số điểm dao động cực đại, cực tiểu đoạn AS2 c) N điểm thuộc đường trung trực đoạn thẳng S1S2 dao động ngược pha với hai nguồn Tìm khoảng cách nhỏ từ N đến đoạn thẳng S1S2 Câu (4 điểm) Đặt vật phẳng nhỏ AB trước thấu kính vng góc với trục thấu kính Trên vng góc với trục phía sau thấu kính thu ảnh rõ nét lớn vật, cao 4mm Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục 5cm phía phải dịch chuyển 35cm lại thu ảnh rõ nét cao 2mm a) Tính tiêu cự thấu kính độ cao vật AB b) Vật AB, thấu kính vị trí có ảnh cao 2mm Giữ vật cố định, hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục phía nào, đoạn để lại có ảnh rõ nét màn? Khi dịch chuyển thấu kính ảnh vật AB dịch chuyển so với vật? Câu (4 điểm) Một dây dẫn cứng có điện trở khơng đáng kể, uốn thành khung ABCD nằm mặt phẳng nằm ngang,có AB CD song song với nhau, cách khoảng l=0,5m, đặt từ trường có cảm ứng từ B=0,5T hướng vng góc với mặt phẳng khung hình Một dẫn MN có điện trở R=0,5 trượt khơng ma sát dọc theo hai cạnh AB CD a) Hãy tính cơng suất học cần thiết để kéo MN trượt với vận tốc v=2m/s dọc theo M A B AB CD So sánh công suất với công suất tỏa nhiệt MN nhận xét C D N b) Thanh trượt ngừng tác dụng lực Hình Sau trượt thêm đoạn đường khối lượng m=5gam? Câu (2 điểm) Làm xác định hệ số ma sát trượt mặt phẳng nghiêng mà dùng lực kế (hình vẽ)? Biết độ nghiêng mặt phẳng không đổi không đủ lớn bị trượt  Hết  ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Câu Câu1 (5đ) 1.1.a NỘI DUNG Xác định chu kì dao động tốc độ cực đại (1điểm): 2 l 2 + Chu kì dao động: T   2   1, 257( s ) ……………………………  g + Biên độ dao động cầu: s0   l  6cm ………………………………… + Tốc độ cực đại cầu: vmax   s0  5.6  30cm / s ………………………… Điểm 0,5 0,25 0,25 Xác định sức căng dây treo VTCB (1điểm): + Lúc qua VTCB cầu có tốc độ: vmax  30cm / s …………………………… 0,25 1.1.b + Gia tốc hướng tâm cầu: an  vm2 ax 0,32   0, 225m / s ………………… l 0, + Theo định luật II Niu Tơn, vật qua VTB:   mg  man    mg  man  0, 6.(10  0, 225)  6,135( N ) ………………………… 0,25 0,5 Tốc độ trung bình vật sau n chu kì (0,5điểm): + Sau n chu kì quãng đường vật là: S  n.4s0 ………………………… 0,25 1.1.c + Tốc độ trung bình vật sau n chu kì là: V  n.4 s0 S 4.6    19,1(cm / s ) nT n.T 1, 2566 0,25 …………………………………………… Quãng đường cực đại (1,5điểm): 2T T T 0,25   ………………………………………………………… + Quãng đường cực đại S max  2s0  S1max …………………………………………… 0,25 M2 M1 Trong thời gian T/6 vật S1max ứng với + Phân tích t  1.1.d tốc độ trung bình lớn vật chuyển động lân cận VTCB Sử dụng véc tơ quay ta tính 2 T  góc quay M 1OM   suy s -3 • O T S1max= A  S max  3s0  3.6  18cm …………………….…………… 0,5 + Ở cuối thời điểm đạt quãng đường cực đại nói vật có li độ dài s=-3cm , vận tốc vật có độ lớn là: v   A2  x  62  (3)  18 3(cm / s) ………….…………… Tính chu kì dao động vật so với nêm (1điểm): 0,5 + Trong hệ quy chiếu gắn với nêm: - Tại VTCB m nêm (khi m cân nêm nêm cân mg sin  bàn): lò xo giãn đoạn: l0  (1) K 1.2 - Chọn trục Ox gắn với nêm trùng mặt nêm hướng xuống, O VTCB m nêm - Tại vị trí vật có li độ x: theo định luật II Niu Tơn: mg sin   K ( l0  x )  ma.cos =mx // (2) 0,25 Fd N với a gia tốc nêm so với sàn + Trong hqc gắn với bàn, với nêm ta có: • Q O Fq m (mgcos -ma.sin )sin -K(x+l0 )cos =Ma thay (1) vào biểu thức vừa tìm ta được:  Kx.cos a (3) M  m sin  + Thay (3) vào (2) cho ta:  Kx  m P N 0,25 X P/ K x.cos 2 K ( M  m)  mx //  x //  x  M  m.sin  m( M  m.sin  ) chứng tỏ m dao động điều hoà so với nêm với chu kì: T  2   2 m( M  m.sin  ) 0,5 K ( M  m) d  d2 Câu Tại M sóng có biên độ cực đại nên: d1 – d2 = k    (5 đ) k 0,5 2.a Giữa M trung trực AB có hai dãy cực đại khác  k=3 0,5 Từ    1,5cm 0,5 0,5 2.b Vận tốc truyền sóng: v = f = 30 cm/s * Số điểm dao động cực đại đoạn AS2 là: S1 A  S2 A k S1S   2,  k  5,  k  2, 1, 4,5    Có điểm dao động cực đại * Số điểm dao động cực tiểu đoạn AS2 là: S1 A  S2 A k 0,25 0,25 S1S    3,  k  4,8  k  3, 2, 1, 3, 4    Có điểm dao động cực tiểu 2.c Giả sử u1  u2  a cost , phương trình sóng N: u N  a cos   t   Độ lệch pha sóng N nguồn:   2d  Để dao động N ngược pha với dao động nguồn 2 d    0,25 0,25 0,25 0,25   2d   (2k  1)  d  2k  1 Do d  S1S /2  2k  1 Câu (4 đ) 3.a 3.b   0,5  S1S /2  k  2,16 0,5 Để dmin k=3 0,5  d  d1  k d 'd (d  5)d1 ' ; 2   2d1 (d1 ' 40)  (d1  5)d1 ' (1)  d '  d1 ' 40 k d1d ' (d1 ' 40)d1 0,5 1 1      d1 '(d1 ' 40)  8d1 (d1  5) (2) f d1 d1 ' d1  d1 ' 40 0,5 Từ (1), (2) d1  25cm ,d1 '  100cm,f  20cm, AB  1mm Khoảng cách vật - ảnh: L  d  d '  90  d   d  30cm df  90   d f  d  60cm 0,5 0,5 Ban đầu thấu kính cách vật d2=30cm để lại có ảnh rõ nét phải 0,5 dịch thấu kính lại gần vật thêm đoạn d  60  30  30cm df d2 Xét L  d  d '  d    d  Ld  20L  0,5 d  f d  20 0,5 Để phương trình có nghiệm thì:   L2  80 L   Lmin  80cm d Lmin  40cm 0,5 Vậy dịch chuyển thấu kính lại gần vật lúc đầu ảnh vật dịch lại gần vật, thấu kính cách vật 40 cm khoảng cách từ vật tới thấu kính cực tiểu, sau ảnh dịch xa vật Câu Khi MN chuyển động dòng điện cảm ứng xuất theo (4 đ) chiều MN Cường độ dòng điện cảm ứng bằng: I 4.a E Bvl  R R 0,5 Khi lực từ tác dụng lên MN hướng ngược chiều với vận tốc v có độ lớn: B 2l 2v Ft  BIl  R 0,5 Do chuyển động nên lực kéo tác dụng lên phải cân với lực từ Vì cơng suất học (công lực kéo) xác định: P  Fv  Ft v  B 2l 2v R Thay giá trị cho nhận được: P  0,5W 0,5 Công suất tỏa nhiệt MN: Pn  I R  B 2l 2v R 0,5 Công suất công suất học để kéo Như toàn cơng học sinh chuyển hồn tồn thành nhiệt (thanh chuyển động nên động không tăng), điều phù hợp với định luật bảo tồn lượng 4.b Sau ngừng tác dụng lực, chịu tác dụng lực từ Độ lớn trung bình lực là: F Ft B l v  2R 0,5 Giả sử sau trượt thêm đoạn đường S cơng lực từ là: B 2l v A  FS  S 2R 0,5 Động trước ngừng tác dụng lực là: Wđ  mv Theo định luật bảo toàn lượng đến dừng lại tồn động chuyển thành công lực từ (lực cản) nên: B 2l 2v mv  S 2R 0,5 Từ suy ra: S mvR  0,08( m)  8cm B 2l Câu Để chuyển động lên đều: FL =  Pcos  + Psin  (1) (2 đ) Để chuyển động xuống đều: FX =  Pcos  - Psin  (2) (1) (2)  sin  = FL  FX F  FX ; cos  = L 2P 2P 0,5 0,25 0,25 0,5 sin2  + cos2  = FL  FX F  FX ) +( L ) =1 2P 2P FL  FX  = P  FL  FX  ( Đo FL, FX, P lực kế sử dụng công thức để suy  0,5 0,5 ... MN có điện trở R=0,5 trượt khơng ma sát dọc theo hai cạnh AB CD a) Hãy tính cơng suất học cần thi t để kéo MN trượt với vận tốc v=2m/s dọc theo M A B AB CD So sánh công suất với công suất tỏa