Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí lớp 12 năm học 2019-2020 – Trường THPT Liễn Sơn (Đề chính thức)

Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí lớp 12 năm học 2019-2020 – Trường THPT Liễn Sơn (Đề chính thức) là tư liệu tham khảo hữu ích cho giáo viên phục vụ công tác bồi dưỡng kiến thức cho đội tuyển học sinh giỏi của các trường.

TRƯỜNG THPT LIỄN SƠN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2019-2020 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: VẬT LÝ 12 Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề Ngày thi: 13/10/2019 Câu 1: (1,5 điểm) k1 k2 m  Cho hệ hình vẽ, lị xo nhẹ có độ cứng tương ứng k1 = 120 N/m, k2 = 60 N/m, m = 400 g Bỏ qua Hình ma sát Kéo vật theo phương ngang để hệ lò xo dãn tổng cộng 12 cm thả nhẹ để vật dao động điều hòa dọc theo trục lò xo (Hình 1) a) Tính thời gian từ lúc thả tay đến lúc vật qua vị trí lị xo k2 dãn cm lần thứ b) Khi vật qua vị trí có động năng, người ta giữ chặt điểm nối hai lị xo Tính biên độ dao động điều hịa vật sau Câu 2: (1,5 điểm) 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   E độ E  2.105 (V/m), có phương hợp với phương véctơ  g góc   300 , bao quanh lắc (Hình 2), vị trí cân lắc hợp với phương thẳng đứng góc  Bỏ qua lực cản Lấy g = 10 m/s2 a Xác định  Hình b Kích thích cho lắc dao động điều hịa quanh vị trí cân Tính chu kỳ dao động lắc Câu 3: (1,75 điểm) Trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp , B cách 20cm dao động với phương trình댳 u  2cos 20t(mm), u B  2cos(20t  )(mm) Tốc độ truyền sóng v = 0,6m/s Coi biên độ sóng kh ng đổi a) Viết phương trình sóng điểm M mặt chất lỏng cách 12cm , B M = cm, MB= b) C, hai điểm mặt chất lỏng cho BC hình chữ nhật có định số điểm dao động cực đại đoạn B đoạn B c) M1, M2 hai điểm đoạn pha dao động M1 M2 B cách =15cm Xác 12cm 14cm Xác định độ lệch d) ọi trung điểm đoạn C Xác định điểm N C đại gần dao động cực Câu 4: (1,25 điểm) Một sóng dừng sợi dây mà phương trình sóng có dạng u = a.cos(ωt).sin(bx) Trong u li độ dao động thời điểm t phần tử dây mà vị trí cân cách gốc toạ độ O khoảng x (x đo mét, t đo giây) Cho λ = 0,4m, f = 50Hz biên độ dao động phần tử M cách nút sóng 5cm có giá trị M = 5mm a/ Xác định a b b/ ây có hai đầu cố định có chiều dài 2,2m Hỏi có điểm dây có biên độ dao động 5mm Câu 5: (1,5 điểm) Một tụ điện phẳng có hai cực hình vu ng cạnh a = 30 cm đặt cách đoạn d = mm Nhúng chìm hồn tồn tụ điện thùng dầu có số điện m i ε = 2,4 cho tụ song song với phương đứng Hai cực nối với nguồn điện có suất điện động E = 24 V, điện trở kh ng đáng kể Bằng vòi đáy thùng, người ta tháo cho dầu chảy mức dầu thùng hạ thấp với tốc độ v = mm/s Tính cường độ dịng điện mạch q trình dầu hạ xuống Câu 6: (1,5 điểm) a Một điểm sáng nằm trục thấu kính hội tụ cách thấu kính đoạn 30 cm, cho ảnh thật ’ Bắt đầu cho thấu kính chuyển động xa vật với vận tốc kh ng đổi v = cm/s Tính tiêu cự thấu kính Biết sau thấu kính chuyển động 2s ảnh bắt đầu đổi chiều chuyển động b Cho , B, C điểm nằm trục thấu kính mỏng Biết B = a = 8cm; C = b= 12cm (hình 6) Thấu kính đặt khoảng C Đặt C vật sáng điểm ta thu ảnh điểm B Đưa vật sáng đến B ta thu ảnh điểm C Tính tiêu cự thấu kính b a A Hình B Câu 7댳 (1điểm) Xây dựng phương án thực hành xác định suất điện động nguồn điện với dụng cụ sau댳 - nguồn điện kh ng đổi; - v n kế kh ng lý tưởng; - ngắt điện; - Các dây nối cần thiết Yêu cầu댳 a) Vẽ sơ đồ mạch điện (nếu có) b) Nêu sở lý thuyết xây dựng c ng thức cần thiết c) Trình bày bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng biểu cần thiết -HẾT Cán coi thi kh ng giải thích thêm Họ tên thí sinh…………………………………………………….SB …………… ĐÁP ÁN (Đáp án gồm 03 trang) Câu Lời giải vắn tắt Điểm Biên độ dao động hệ sau bu ng tay =12 cm Chọn chiều dương hướng từ vị trí cân vật đến vị trí bu ng tay Tại vị trí bất kì댳 k1x1 =k x  x1 = x2 (do k1=2k2)  Khi lò xo k2 dãn cm lần lị xo k1 dãn cm  Vật cách vị trí cân cm chuyển động theo chiều dương a (0,75đ) Độ cứng tương đương hệ댳 k=k1.k2/(k1+k2) = 40 N/m  ω= 0,25 k =10 rad/s Hình vẽ댳 φ=xOM =5π/3 m Thời gian từ lúc bu ng tay đến vật qua O vị trí lị xo k2 dãn cm lần thứ là댳 t= 0,25 Δφ 5π π = = s  0,52s ω 3.10 x 12 M 0,25 ọi dao động hệ trước giữ chặt điểm nối hai lò xo W Khi động thì댳 Wt = W Khi đàn hồi lị xo k1 là댳 b (0,75đ) Wt1 = W W k1x12 2k x 22 Wt2 Mà Wt1 +Wt2 =Wt  Wt1 = t = = =  Sau giữ chặt điểm cố định lượng hệ bị giảm W/6  Năng lượng hệ lại W’=5W/6 Ta có댳 W'= k '2 5k =  '= =4 cm  8, 4cm 12 0,25 0,25 0,25 a Khi vật nhỏ nằm cân (H.vẽ)     T  P  Fd     y T Chiếu lên hệ trục 0xy ta có  F sin   T sin    T cos  F cos  P  P  tan   tan   F sin  mg  F cos 6  E   Fd  P/ x 0,5 10 2.10 sin 30 0,02.10  10 6.2.10 cos30    150 b (1,5đ) 0,25    b Ta có P  Fd  P / F F g /2  g  ( )2  2.g cos  m m /  g  ,3(m / s ) Chu kỳ dao động댳 T /  2 0,5 l  1, 43(s ) g/ 0,25 a) hương trình sóng M u1M  a cos(t  B truyền đến댳 2d1 2d );u 2M  a cos(t   )   Bước sóng댳   v  0,06m  6cm f hương trình sóng điểm M댳      u M  u1M  u 2M  2a.cos  (d1  d )   cos  t  (d1  d )   2  2   Hay댳 u M  4cos(20t  3)(mm) 0,25 b) Điểm dao động cực đại thỏa mãn댳   cos  (d1  d )    1  d1  d  (k  ).(k  Z) 2  Trên đoạn B B   B  k  d1  d  (k  ).(k  Z)    2   d1  d  B k  Z (1,75đ) Suy ra댳 k = -2; -1; 0; 1; 2; Hay có điểm dao động cực đại đoạn B Trên đoạn B Số điểm dao động cực đại thỏa mãn댳  B  d1  d  B , (với B =25cm) 1    B  (k  ).  B 10  (k  ).  20    2 k  Z k  Z Suy ra댳 k = -1; 0; 1; 2; Hay có điểm dao động cực đại đoạn B 0,25 0,25 c) M1 cách B댳 d1 = 12cm d2 = 8cm; M2 cách B댳 d1' = 14cm d '2 = 6cm hương trình sóng điểm M1 댳 0,25 2d1  u1M1  2cos(20t   ) 2  5  u M1  4cos(  )cos(20t  )  u  2cos(20t  2d  )  1M1  Hay댳 u M  2 3.cos(20t  5 ) (mm) hương trình sóng điểm M 댳  2d1' u1M2  2cos(20t   ) 4  5  u M2  4cos(  )cos(20t  )  ' 2d u  ) 2M  2cos(20t    Hay댳 u M  3.cos(20t  5 ) (mm) 0,25 Vậy M1 M2 dao động biên độ, ngược pha Hay độ lệch pha dao động M1 M2 là댳   (rad) d) Điểm N gần dao động cực đại thỏa mãn댳 d1- d2 = /23 (cm) (1)  2  N2  d1   d  BC  CN    d12  d 22  ( ( (1) B B  x)2  (  x)2  B.x  40.x 2 Từ (1) (2)댳 d1  d  40.x  40 x  C Từ hình vẽ ta có댳 B  x) 2 B (  x) 2 N B O (2) 0,25 40  x   20 x   d  ( 20 x  3) Từ (1) (3)댳 d1  3 Mặt khác댳 d12   N2  So sánh (4) (5), ta có댳 ( (4) B  x)  152  (10  x) 2 (5) x  322, 75  x  2, 73(cm) Kết luận댳 Có điểm gần dao động cực đại (đối xứng qua ) 0,25 a/ Xác định b댳 0,25 - hương trình sóng dừng dây댳 u = [a.sin(bx)].cos(ωt) = cos(ωt) - Tại điểm nút thứ k có tọa độ xk댳  bx k  k  x k  = => sin(bxk) = k b Khoảng cách hai nút liên tiếp sóng dừng (1,25đ) nên xk+1 - xk= Vậy b =     b 2  cm-1   20 0,25 Xác định a댳 - Tọa độ điểm nút xk = k 0,25  = 20k(cm) với k = 0, 1,  b - Xét phần tử M cách nút thứ k 5cm có M = 5mm => a sin b(x k  5)  5mm  a sin bx k cos5b  cos bx k sin 5b)  a sin 5b  5 Thay b =  a = (mm) 20 0,25  b/ Chiều dài dây댳 l = k max => kmax = 11 => có 11 bụng sóng, 12 nút sóng iữa nút có điểm dđ với biên độ 5mm => Số điểm cần tìm 11.2 = 22 điểm C= εS  4,8.10 -10F  Q =C.E  115.10-10 C k4πd 0,25 0,25 a v ọi x độ cao tụ ló khỏi dầu댳 x = vt (0  t  ) , dầu tụt xuống tụ trở thành tụ mắc song song Tụ C1 có điện m i kh ng khí댳 C1 = (1,5đ) Tụ C2 có điện m i dầu댳 C2 = 0,5 S1 a.vt = 4πkd 4πkd εS2 εa(a-vt) = 4πkd 4πkd vt(ε-1)  εa   Điện dung tụ tháo dầu댳 C'=C1 +C =C 1- 0,25 Điện tích tụ tháo dầu  vt(ε-1)   vt(ε-1)  Q'=C'E=CE 1=Q 1 εa  εa    òng điện댳 = ΔQ t = Q'-Q t =Q v(ε-1) =1,12.10 -10 εa 0,25 0,25 + Khi cho thấu kính chuyển động xa vật với vận tốc v  d  30  v.t  30  5t (cm) a 0,25 Sau t = 2s  d  40cm (0,75đ) + Từ 1   / d  d /  l (l khoảng cách vật ảnh thật qua f d d 0,25 thấu kính)  d  dl  lf  + Ta có   l  4lf   l  f + Vì ảnh qua thấu kính lu n ảnh thật nên lúc đầu thấu kính xa vật ảnh xa thấu kính Khi lmin  f ảnh bắt đầu đổi chiều chuyển động Khi d  l  2f 0,25 + Theo d = 40cm = 2f f = 20cm d1’ d1 b C O d2’ a A B d2 b (0,75đ) Ta có + Khi vật sáng ảnh B, vật B ảnh kh ng ảnh B lúc vật ảnh ảo ( d1/  ) mà lại C, Từ hình vẽ댳 d1/  d1  a  8cm  d1/   (d1  8)  1   f d1 (d1  8) (1) + Khi vật sáng B cho ảnh C, ảnh C ảnh thật ( d 2/  ) 0,25 Từ hình vẽ댳 d  d1  d 2/  (a  b )  d  20  (d1  8)  12  d1 1    f d1  12  d1 Từ (1) (2) ta có d1  0,25 (2) 24 240 cm  f   4,8 (cm) 0,25 a) Vẽ hai sơ đồ mạch điện댳 (1đ) 0,25 E,r E,r k k V1 V1 V2 Mạch Mạch b) Cơ sở lý thuyết댳 ọi E, r suất điện động điện trở nguồn, ta có댳 - Mạch 1댳 U1 = E - r U1 R1 (1) 0,25 U 1' - Mạch 2댳 U + U = E - r R1 '  E= ' (2) U1U '2 U1 - U1' 0,25 c) Các bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng số liệu댳 - Bước 1댳 Mắc mạch điện 1, đóng khóa k, đọc số U1 - Bước 2댳 Mắc mạch điện 2, đóng khóa k, đọc số U’1, U’2 - Lặp lại bước với lần đo khác - Lập bảng số liệu댳 Lần đo U1 U’1 U’2 E … - Tính giá trị trung bình댳 E = E1 + E + + E n n 0,25 HẾT -Chú ý: Thí sinh làm theo cách khác mà chất kết cho điểm tối đa Thí sinh viết thiếu viết sai đơn vị từ hai lần trở lên trừ 0,25 điểm cho tồn câu Vn oc xin giới thiệu tới em Đề thi học sinh giỏi cấp trường m n Vật Lý lớp 12 năm học 201 -2020 trường TH T Liễn Sơn có kèm theo đáp án Hi vọng tài liệu hữu ích hỗ trợ em n luyện đạt kết cao Mời em tham khảo thêm cấc tài liệu khác mục Tài liệu học tập lớp 12 10 ... Thí sinh làm theo cách khác mà chất kết cho điểm tối đa Thí sinh viết thi? ??u viết sai đơn vị từ hai lần trở lên trừ 0,25 điểm cho tồn câu Vn oc xin giới thi? ??u tới em Đề thi học sinh giỏi cấp trường. .. n Vật Lý lớp 12 năm học 201 -2020 trường TH T Liễn Sơn có kèm theo đáp án Hi vọng tài liệu hữu ích hỗ trợ em n luyện đạt kết cao Mời em tham khảo thêm cấc tài liệu khác mục Tài liệu học tập lớp. .. cần thi? ??t Yêu cầu댳 a) Vẽ sơ đồ mạch điện (nếu có) b) Nêu sở lý thuyết xây dựng c ng thức cần thi? ??t c) Trình bày bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng biểu cần thi? ??t -HẾT Cán coi thi