Đề và đáp án HSG môn lý tỉnh thanh hoá

Đề và hướng dẫn chấm chi tiết môn Vật lý kỳ thi HSG lớp 12 năm học 20182019 của tỉnh Thanh Hoá . Mọi người hãy tải về làm thử xem khả năng của mình giải được đến đâu nhé; Giáo viên có thể tải về cho học sinh làm thử để đánh giá khả năng giải đề của các em. Cảm ơn mọi người ủng hộ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THANH HÓA Năm học 2018 - 2019 ĐỀ CHÍNH THỨC Mơn thi: VẬT LÍ – 11 THPT Số báo danh Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 21 tháng 03 năm 2019 Đề có 10 câu, gồm 02 trang Câu (2,0 điểm): Một máy bay lên thẳng với gia tốc không đổi m/s vận tốc ban đầu không từ mặt đất Sau khoảng thời gian t1 phi công tắt động Thời điểm cuối mặt đất nghe thấy âm phát từ máy bay cách thời điểm ban đầu khoảng thời gian t = 30 s Hãy xác định tốc độ máy bay thời điểm tắt động cơ? Biết tốc độ truyền âm khơng khí 320 m/s Câu (2,0 điểm): Một lắc đơn gồm sợi dây mảnh không dãn dài 50 cm, đầu buộc vào điểm cố định, đầu treo vật nhỏ khối lượng 100 g Từ vị trí cân bằng, ta kéo vật cho dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α0 = 600 thả nhẹ Bỏ qua lực cản, lấy g = 10 m/s2 a Xác định tốc độ cực đại cực tiểu vật chuyển động? b Thay sợi dây lị xo có trọng lượng khơng đáng kể, lị xo có độ cứng 200 N/m có chiều dài tự nhiên 50 cm Lị xo chuyển động mặt phẳng thẳng đứng quanh điểm treo Kéo vật khỏi vị trí cân để lị xo nằm ngang lị xo khơng biến dạng thả nhẹ Tìm độ dãn lị xo vật qua vị trí thấp nhất? Câu (2,0 điểm): m1 Khung dây cứng có dạng hình tam giác vuông với α = 30 đặt mặt phẳng thẳng đứng Hai vật m = 0,1 kg m2 = 0,3 kg nối với sợi dây nhẹ trượt khơng ma sát dọc theo hai cạnh khung dây (hình 1) Tính lực căng dây nối góc β hai β m2 α Hình vật vị trí cân bằng? Cân hệ vật bền hay không bền? Vì sao? Lấy g = 10 m/s2 Câu (2,0 điểm): h Một ống trụ hẹp, kín hai đầu, dài l = 105 cm, đặt nằm ngang Chính ống có cột thủy ngân dài h = 21 cm, hai phần cịn lại ống chứa khơng khí áp suất p0 = 72 cmHg (hình 2) Tìm độ dịch chuyển cột thủy ngân l Hình đặt ống thẳng đứng? Coi nhiệt độ khơng khí không đổi Câu (2,0 điểm): Một hạt electron bay theo phương ngang với vận tốc v0 = 107 m/s vào khoảng hai tụ điện nằm ngang dài cm, cường độ điện trường hai tụ điện E = 10 V/m Sau bay khỏi tụ điện, electron bay vào từ trường có cảm ứng từ B = 0,01 T theo E1,r1 phương vng góc với đường sức từ Tìm bán kính quỹ đạo electron từ trường? Biết khối lượng điện tích electron m = 9,1.10-31 kg - e = - 1,6.10-19C Câu (2,0 điểm): Cho mạch điện hình 3: Biết E1 = 12 V; E2 = V; E3 = V; r1 R1 A R3 C E3,r3 D R2 R5 B R4 E2,r2 = r2 = r3 = Ω; R1 = R2 = R3 = R4 = Ω; R5 = Ω Hình a Tính UAB UCD? b Nối CD dây dẫn có điện trở khơng đáng kể Tìm U AB xác định dòng điện chạy qua nguồn E3? Câu (2,0 điểm): M Một sợi dây dẫn đồng chất, tiết diện ngang S = mm2, điện trở suất ρ = 2.10-8 Ω.m, uốn thành vòng tròn kín, bán kính r = 25 cm Đặt vịng dây nói từ trường cho đường sức từ N vng góc với mặt phẳng vịng dây (như hình 4) Cho cảm ứng từ từ V u r B trường biến thiên với thời gian theo quy luật B = k.t (với t đo s k = 0,1 T/s) a Xác định chiều độ lớn dòng điện cảm ứng vòng dây? Hình b Nối vào hai điểm M N vịng dây vơn kế (có điện trở lớn) dây dẫn thẳng dài MN = r Tìm số vơn kế? B α I A’ β n A Hình Câu (2,0 điểm): Nhúng thước thẳng AB vào bể nước suốt có chiết suất n = cho thước tạo với mặt nước góc α Đầu A thước chạm đáy bể, I giao điểm thước với mặt nước (hình 5) Khi nhìn xuống đáy bể theo phương thẳng đứng ta thấy A nâng lên đến vị trí A’ cách mặt nước 15 cm a Tính chiều cao lớp nước bể? b Gọi β góc tạo A’I với AI Xác định α để β đạt giá trị cực đại? Câu (2,0 điểm): Một lăng kính có chiết suất n = A tiết diện tam giác ABC đặt khơng khí Chiếu tia sáng đơn sắc SI tới mặt bên AB lăng kính (hình 6) a Xác định góc tới góc lệch tia ló tia tới cực tiểu? Xác định I S góc lệch cực tiểu đó? n B C Hình b Giữ tia tới cố định, quay lăng kính quanh góc chiết quang A mặt phẳng (ABC) (theo hướng ngược chiều kim đồng hồ) góc 450 Xác định vẽ đường tia sáng? Tìm góc lệch lúc này? Câu 10 (2,0 điểm): Lập phương án thực hành xác định suất điện động nguồn điện Cho dụng cụ sau: - nguồn điện không đổi; - vôn kế; - khóa đóng ngắt điện; - Các dây nối cần thiết Yêu cầu: a Vẽ sơ đồ mạch điện (nếu có) b Nêu sở lý thuyết xây dựng cơng thức cần thiết c Trình bày bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng biểu cần thiết HẾT -Giám thị coi thi khơng giải thích thêm! SỞ GD & ĐT THANH HÓA HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2018 - 2019 MƠN THI: VẬT LÍ LỚP: 11 THPT Ngày thi: 21 - 03 - 2019 Câu Câu Nội dung Điểm - Chọn gốc thời gian lúc máy bay bắt đầu khởi hành, chiều dương chiều chuyển (2,0 điểm) động máy bay 0,5 Sau thời gian t1 máy bay bay độ cao: h at - Thời điểm mặt đất nghe thấy âm phát từ máy bay cách thời điểm ban h at12 t2  t1   v 2v v = 320m/s vận đầu khoảng thời gian t2 = 30s, suy ra: 0,5 tốc truyền âm khơng khí - Giải phương trình theo ẩn t1 ta được: t1  v 2at2 ( 1   ) a v (loại nghiệm âm) - Vận tốc máy bay thời điểm tắt động bằng: V = at1 = Thay số V = 320(1   v(1   0,5 2at2 ) v 0,5 2.3.30 ) 320 = 80(m/s) Vậy vận tốc máy bay thời điểm tắt động V = 80(m/s) v  2.g.l  cos-cos  - Áp dụng BTCN tìm tốc độ góc lệch α là: (2,0 điểm) � � vmax  gl (1  cos  ) � v   2, 236m / s � � �max 2a � vmin  vmin  � � 1,0 điểm - Suy ra: Câu 0,5 0,5 - Chọn mốc hấp dẫn vị trí thấp vật , đàn hồi vị trí lị 2b 1,0 điểm xo không biến dạng 0,25 + Vị trí thấp nhất: W= + Tại vị trí thả vật: W/ = mg(l0 +∆l) - Áp dụng ĐLBTCN: W = W/  mg(l0+∆l) = (1) 0,25 v2 mg  k l  m l0  l - Vị trí thấp nhất: 0,25  Fđh = k.∆l = mg + (2) - Từ (1) (2)  k.∆l (l0 +∆l) = mg.(l0+ ∆l) + 2mg.(l0+ ∆l) – k.∆l  400.∆l + 97.∆l – 1,5 = 0,25  ∆l = 0,0146 m = 1,46 cm - Chọn hệ trục tọa độ Oxy hình vẽ Câu (2,0 điểm) y uur uur ur uu r N , N , P , P + Các ngoại lực tác dụng lên hệ hai vật: 2 uur uur ur uu r r N  N  P  P 2 0 + Khi hệ cân bằng: uu r N1 m1 α a β O x m2 u r Luu r ur T uu r T P1 P2 uur N2 0,25 - Chiếu lên hệ trục tọa độ Oxy: + Trên Ox: N1sinα = N2cosα => N2 = N1tanα + Trên Oy: N1cosα + N2sinα = P1 + P2 0,25 => N1(cosα + tanα.sinα) = P1 + P2 => N1 = (m1 + m2).g.cosα = (N) uur ur ur r ur uur ur N  P  T   T   ( N1  P1 ) (1) - Xét với vật m1: 1  T12  N12  P12  N1 P1.c os(1800   ) => T2 = T1 = 0,25 ≈ 2,65(N) - Chiếu (1) lên phương thanh: P1sinα = T1cosβ => cosβ = 14 => β≈ 79,10 - Gọi khoảng cách từ m1 đến O a, chiều dài sợi dây hệ cân L Cân 0,25 hệ hai vật bền tọa độ trọng tâm trục y thấp Trên Oy, ta có: + Vật m1 : y1 = - a.sinα Vật m2 : y2= - L2  a cosα 0,5 m1 y1  m2 y2 a.sin  L2  a  (  c os ) 4 + Tọa độ trọng tâm hệ vật: yG = m1  m2 - Áp dụng bất đẳng thức Bunhiacopski, ta có 0,5 2 2 2 a.sinα + 3.cosα L  a ≤ (a  L  a ).(sin   cos )  L L2  a a L Dấu xảy sin  = 3cos  a = 14 L L => yG a = 14 cosβ = 14 => β = 79,10 l1 h l1 Vậy cân bền G vị trị thấp Câu - Khi ống nằm ngang khơng khí hai bên cột thủy ngân có áp suất thể tích: P ; V0 = (2,0 điểm) l S 0,25 - Khi ống thẳng đứng, áp dụng định luật Bơi lơ – Ma ri ốt: + Khí phần trên: P0.l1.S = P1.(l1 + x).S l1 (1) x h (l1 – x) + Khí phần dưới: P0.l1.S = (P1 + P2).(l1 - x).S; với P2 = h (cmHg) = 21 cmHg (2) P x  2.P0l1.x  P2 l12  - Từ (1) (2) => - Thay số: (P0 = 72 cmHg; l1 = 42 cm) => x2 + 288.x – 1764 = Câu 0,5 0,5 0,5 0,25 => x = cm (Loại nghiệm âm x = -294 cm) - Chọn hệ trục Oxy (với gốc O trùng với vị trí electron bắt đầu bay vào tụ điện, Ox vng (2,0 điểm) góc với đường sức điện, Oy song song với đường sức điện điện trường tụ điện) Chuyển động electron điện trường: vx  v0 � �e E � � � e E � v  v0  � t � v  a t  t �m � �y m � - Khi electron khỏi tụ điện: �e E.l � l t  � v  v0  � � v0 �m.v0 � - Chuyển động electron từ trường tròn tác dụng lực Lorenxo: e v.B  0,5 0,5 0,5 m.v R �e E.l � m.v m 3 �R  v02  � �  6, 4.10 e B e B m v � � Câu 0,5 m = 6,4 mm - Khơng có dịng điện chạy qua đoạn mạch chứa E3 (2,0 điểm) Áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch: I 0,5 12   0, 4(A) 8 - Ta có: UAB = E1 – I(R1 + R3 + r1) = 10 (V) 6a 1,0 điểm 0,25 - Giữa CD: UCD = UCA + UAB + UBD = + 10 – E3 = (V) 0,25 - Áp dụng định luật Ơm cho loại đoạn mạnh ta có: U BA  E1 I1  (1) R  R1  r1 I2  6b 1,0 điểm I3  U AB  E (2) R  r2  R U BA  E (3) R  r3 I1 E1,r1 R1 A R2 R3 C I3 D I2 E3,r3 R5 E2,r2 B 0,5 R4 - Phương trình nút A: I1 + I3 = I2 (4) 125 ; 9, 62(V) Từ (1), (2), (3) (4) => UAB = 13 0,25 - Thay UAB vào (3) => I3  0,155(A) I3 < chứng tỏ dịng điện chạy qua nguồn E3 có chiều từ A đến B có cường độ 0,155A Câu - Áp dụng định luật Len xơ ta có chiều dòng điện cảm ứng ngược chiều kim đồng hồ (2,0 điểm) 0,25 0,25 - Độ lớn suất điện động cảm ứng vòng dây 7a 0,75 điểm 7b   (BS) r  (kt)    kr t t E = t l 2r    S0 - Điện trở vòng dây: R = S0 0,25 krS0 E k r   R  2r 2 S0 Cường độ dòng điện cảm ứng: I = = 0,625 A - Sợi dây nối vôn kế M N chia diện tích vịng dây thành hai phần 0,25 0,25 S r2 r2    (  1) S1 = 2 r2  3  (  1)  S1 2 2 - Suất điện động điện trở cung l1 l2 có độ lớn tương ứng S2  S  S1  .r  1  3   kS1  kS E1 E1 = t E2 = t = 2 1,25 điểm 0,25 3r R 2S0 r2 = 3r1 = - Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch MN ta có E1  U MN E2  U MN  r r2 I= 0,25 3  E1.r1  3.E1.r1 E2 r1  E1r2 E1     4r1 2 - Suy ra: UMN = r1  r2 Hay UMN Câu (2,0 điểm) 0,5 kr = = 3,125.10-3 V B - Gọi H chân đường cao hạ từ A đến mặt phân cách H AH A'H = n' Chứng minh công thức lưỡng chất phẳng: n I A’ n 0,5 A 8a 1,0 điểm AH A'H = 4 - Suy ra:  AH = A’H = 20cm 0,5 Vậy chiều cao lớp nước bể 20cm 8b 1,0 điểm ( ( ) tgα - β A'H = HI.tgα - β � � => = � � tgα AH = HI.tgα � � - Từ hình vẽ ta có: - Suy ra: 3tan + 3tan2.tan = 4tan - 4tan tgα = 3tgα + => tan = 3tgα + tgα � ) tgα - tgβ ( + tgα.tgβ) tgα = 0,25 0,5 12 => tgα = tgα - Nên max (tan)max 3tan = 0,25 =>   49,10 Vậy để max   49,10 Câu (2,0 điểm) - Khi góc lệch cực tiểu � i  i � , r  r,  A  300 sin i  n s inr  sin 300  9a 1,0 điểm - Theo định luật khúc xạ D  2i  A  2.450  600  300 - Suy ra: 0,25 � i  450 0,5 0,25 - Khi quay lăng kính sang A R phải 45 tia tới SI1  mặt C1 bên AB1 => Truyền thẳng đến J mặt B1C1 góc I tới I1 J S B B1 9b 1,0 điểm 0 i1  900  I� JB1  90  30  60 0,5 C (Nếu học sinh vẽ tia sáng vào lăng kính đến mặt bên AC1 tượng xảy tương tự) 1 sin i gh   � igh  450 n � i1  igh - Xét góc giới hạn phản xạ tồn phần: 0,25 => I1J phản xạ toàn phần J - Tia phản xạ toàn phần J  mặt bên AC1 nên truyền thẳng ngồi khơng khí Câu 10 D  1800  (i1  i1, )  1800  (600  600 )  600 Góc lệch E, r a Vẽ hai sơ đồ mạch điện: 0,25 E, r (2,0 điểm) K K 10a V1 V1 0,5 điểm Mạch Mạch 10b - Cơ sở lý thuyết: V2 0,5 0,5 Gọi E, r suất điện động điện trở nguồn, ta có: 0,5 điểm U U  Er 1 R + Mạch 1: + Mạch 2: (1) (2) => - Các bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng số liệu: + 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 10c 0,5 + Lặp lại bước với lần đo khác - Lập bảng số liệu: 1,0 điểm Lần đo … U1 U’1 U’2 E - Tính giá trị trung bình: 0,25 0,25 -HẾT Chú ý: Học sinh làm cách khác, cho điểm tối đa 10 ... phương ngang với vận tốc v0 = 107 m/s vào khoảng hai tụ điện nằm ngang dài cm, cường độ điện trường hai tụ điện E = 10 V/m Sau bay khỏi tụ điện, electron bay vào từ trường có cảm ứng từ B = 0,01... khơng đáng kể Tìm U AB xác định dịng điện chạy qua nguồn E3? Câu (2,0 điểm): M Một sợi dây dẫn đồng chất, tiết diện ngang S = mm2, điện trở suất ρ = 2.10-8 Ω.m, uốn thành vịng trịn kín, bán kính... vịng dây? Hình b Nối vào hai điểm M N vòng dây vơn kế (có điện trở lớn) dây dẫn thẳng dài MN = r Tìm số vơn kế? B α I A’ β n A Hình Câu (2,0 điểm): Nhúng thước thẳng AB vào bể nước suốt có chiết