Đang tải... (xem toàn văn)
b) Gọi độ lớn vận tốc của vật nặng khi động năng bằng thế năng là v 1 , khi độ lớn của lực căng dây treo bằng trọng lực tác dụng lên vật nặng là v 2.. Tìm độ tự cảm, điện trở thuần r của[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học: 2011-2012
Môn thi: VẬT LÍ Lớp 12 THPT
Ngày thi: 23 tháng năm 2012
Thời gian : 180 phút (khơng kể thời gian giao đề) Đề có trang, gồm câu
Câu (2 điểm)
Một thẳng, đồng chất, tiết diện nhỏ, dài 2( )m có khối lượng M=3(kg) Thanh quay mặt phẳng nằm ngang, quanh trục cố định thẳng đứng qua trọng tâm Thanh đứng n viên đạn nhỏ có khối lượng m = 6(g) bay mặt phẳng nằm ngang chứa có phương vng góc với cắm vào đầu Tốc độ góc sau va chạm 5(rad/s) Cho momen quán tính trục quay
2 I= M
12 Tính tốc độ đạn trước cắm vào
Câu (4 điểm)
Một lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m = 100(g) lị xo nhẹ có độ cứng k = 100(N/m) Nâng vật nặng lên theo phương thẳng đứng đến vị trí lị xo khơng bị biến dạng, truyền cho vận tốc 10 30(cm/s) thẳng đứng hướng lên Chọn gốc thời gian lúc truyền vận tốc cho vật nặng Chọn trục tọa độ Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ O vị trí cân
Lấy g = 10(m/s2); π2 10
a) Nếu sức cản môi trường không đáng kể, lắc lò xo dao động điều hòa Tính: - Độ lớn lực đàn hồi mà lị xo tác dụng vào vật lúc t = 1/3(s)
- Tốc độ trung bình vật khoảng thời gian 1/6(s)
b) Nếu lực cản mơi trường tác dụng lên vật nặng có độ lớn khơng đổi FC=0,1(N) Hãy tìm tốc độ lớn vật sau truyền vận tốc
Câu (4 điểm)
Một lắc đơn dao động với biên độ góc π α <
2, có mốc chọn tại vị trí cân vật nặng
a) Tính tỉ số động vật nặng vị trí mà lực căng dây treo có độ lớn trọng lực tác dụng lên vật nặng
b) Gọi độ lớn vận tốc vật nặng động v1, độ lớn lực căng dây treo trọng lực tác dụng lên vật nặng v2 Hãy so sánh v1 v2
Câu (3 điểm)
Cho mạch điện hình 1, nguồn điện có suất điện động E, điện trở r = 0,5, cuộn cảm có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C Ban đầu khóa k đóng, dịng điện ổn định ngắt khóa k, mạch có dao động điện từ với chu kì T = 10-3(s) Hiệu điện cực đại
C E,r
k
L
(Hình 1) Số báo danh
(2)a) Dòng điện hiệu dụng mạch I= 3(A), uDQ sớm pha uPQ 6, uPM lệch pha π
2 so với uPQ Tìm độ tự cảm, điện trở r cuộn dây điện dung tụ điện. b) Giữ nguyên tụ điện C, cuộn dây L điện áp hai điểm P Q cho, thay đổi điện trở R Xác định giá trị R để công suất tiêu thụ đoạn mạch PM cực đại
Câu (2 điểm)
Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, thực đồng thời với hai xạ đơn sắc có bước sóng λ1 λ2, khoảng vân tương ứng thu quan sát
i1 = 0,48(mm) i2 Hai điểm điểm A, B quan sát cách 34,56(mm) AB vuông góc với vân giao thoa Biết A B hai vị trí mà hai hệ vân cho vân sáng Trên đoạn AB quan sát 109 vân sáng có 19 vân sáng màu với vân sáng trung tâm Tìm i2
Câu (2 điểm)
Một dây AB có chiều dài , treo thẳng đứng vào điểm cố định A hình Khối lượng m dây phân bố chiều dài tạo lực căng
a) Tính tốc độ truyền sóng ngang dây điểm M cách đầu B dây khoảng x
b) Tính thời gian để chấn động từ đầu A dây hết chiều dài dây
-Hết -A
B M x
(Hình 3)
C L,r
R
P D M Q
(3)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học: 2011-2012
HƯỚNG DẪN CHẤM MƠN VẬT LÍ (Đề thức)
Lớp 12 THPT
Ngày thi: 23 tháng năm 2012 (Hướng dẫn gồm 03.trang)
Câu Hướng dẫn giải Thang điểm
1 (2 điểm)
+ Momen động lượng hệ trước va chạm:
2
.
. .
2
d
d d d
v m v
L I m R
R
(1)
0,75
+ Momen động lượng hệ sau va chạm:
2
2
1 1
4 12
d t d t
L I I m m
0,75
+ Áp dụng định luật bảo toàn momen động lượng: L1 = L2
2
1 1
4 12 838,3( / )
. 2
d t
d
m m
v m s
m
0,5
2a) (2,5điểm)
+ Khi vật VTCB
0 0,01( ) 1( ) mg
x m cm
k
10
k m
(rad/s)
0,5
+ Phương trình dao động vật:
2 2cos(10 )
3
x t
(cm )
0,5
+ t =1/3(s) => x = 2(cm) Độ lớn lực đàn hồi: Fđh=k = 3(N)
0,5 + Biểu diễn
H M
2 3
x o
(4)HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÍ (Đề thức)
Lớp 12 THPT
Ngày thi: 23 tháng năm 2012 (Hướng dẫn gồm 03.trang)
2cos(10 )
x t
bằng véc tơ quay A Sau t =1/6s A quay
5
3
t
Quãng đường vật dao động điều hòa
đi sau 1/6s là: S= 2A+ 2HM = 2A + A=3A=6cm
+ Tốc độ trùng bình :
Vtb=
6
36( / )
6
S
cm s t
0,5 0,5
2b) (1,5điểm)
Chọn mốc tính VTCB
+ Cơ ban đầu W0 =
2
0 0,02( )
2
mv kx
J
0,5
+ Vật chuyển động chậm dần đến vị trí cao cách VTCB A:
2
0 ( 0) 0,0195
2 c
kA
W F A x A m
0,5
+ Sau vât xuống nhanh dần đạt tốc độ cực đại vị trí: Fhp=Fc
1 0,001( )
C
F
x m
K
0,25
+ Độ biến thiên lúc đầu vị trí tốc độ cực đại:
2
1
0 1
W ( ) 0,586( / )
2 c
kx mv
F A x A x v m s
0,25
3a) (2,5điểm)
+ T =mg
0
1+2cos (3cos 2cos ) os =
3
mg mg c
0,5
(5)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học: 2011-2012
HƯỚNG DẪN CHẤM MƠN VẬT LÍ (Đề thức)
Lớp 12 THPT
Ngày thi: 23 tháng năm 2012 (Hướng dẫn gồm 03.trang)
0,75 0,5
3b) (1,5điểm)
+ Khi động năng:
1
1 os
cos (1 os )
2
c
v g c
0,5 + Khi lực căng dây
bằng trọng lực tác dụng lên vật:
0
2 (1 os )
g c
v
0,5
Vậy v1 > v2 0,5
4 (3 điểm)
+ Dòng điện qua cuộn
cảm K đóng: I0=E/r 0,5
+ Năng lượng từ trường cuộn cảm K đóng:
ax
2
0
1
2
M
t
E
W LI L
r
0,5 + Khi K ngắt lượng
điện từ trường mạch là:
Max
2 2 2
0 t
1
W= W
2CU 2Cn E L Cr n
0,5
+ Ta có:
2
2 ;
4 2
T nrT T
T LC LC L C
nr
0,5
+ Thay số
0,398
nrT
L mH
0,5
+ Thay số
63,7( )
T
C F
r n
0,5
5a)
(2,5điểm) + Từ có giãn
(6)và mạch có tính cảm kháng + Từ giãn đồ véc tơ ta có:
2 2
2 2 2
2 os
6
R PQ DQ
R PQ DQ PQ DQ
PQ DQ PQ DQ
U U U
U U U U U C
R Z Z Z Z
+ Thay số:
80 ; PQ 80
PQ
U
R Z
I
Ta được: Z
= R Z
Loại nghiệm ZDQ = 160
(vì
nên UQD<UQP)
+ Vì ZDQ = 80 = R nên
1 6 3
2
tan C 80
C
Z
Z R
Suy ra: C =
6
23.10 ( ) 23( )
100 80 3 F F
0,5
0,5 0,25 0,25
+ Mặt khác :
1
120
( ) 120 0,562( )
6 100
L C
L DQ
Z Z
Sin Sin Z L H
Z
+ tan
3 40
3
L C
Z Z r r
(7)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học: 2011-2012
HƯỚNG DẪN CHẤM MƠN VẬT LÍ (Đề thức)
Lớp 12 THPT
Ngày thi: 23 tháng năm 2012 (Hướng dẫn gồm 03.trang) 5b)
(0,5điểm)
ax
2
2
2
2
( )
2
( )
2 ( ) 80
M
PM
L C
L C
PM L C
Min
U P RI
r Z Z
R r R
r Z Z
P R r R r Z Z
R
0,25 0,25
6 (2 điểm)
+ Số vân sáng xạ 1 vùng AB:
1
1
AB N
i
0,5 + Số vân sáng
xạ 2 vùng AB:
2
AB N
i
0,5 + Số vân trùng hệ
vân: N = N1 + N2 - Số
vạch sáng quan sát 0,5
Hay 19
3
3
3
2 34,56.10 34,56.10
107 0, 64.10 0, 64
0, 48.10 i i m mm
0,5
7a)
(1 điểm) + v gx( Lực căng
trọng lượng phần MB, F =
mgx )
1
7b) (1 điểm)
+ Chấn động khoảng dx thời gian:
1 .
dx dx dx
dt
v gx g x
0 1
. 2
t o
dx
dt t
g
g x