Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ đang đứng yên giữ nguyên xe, kéo quả cầu sao cho thanh cứng lệch một góc rất nhỏ α 0 , thả nhẹ cho hệ chuyển động tự do.. Biết gia tốc rơi tự do g, bỏ qua mọi ma sát và lực cản.[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HSG QUỐC GIA
KIÊN GIANG NĂM 2016
ĐỀ THI CHÍNH THỨC Mơn: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi thứ nhất: 09/10/2015
(Đề thi có 01 trang, gồm 04 bài)
HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ
Bài 1: (5 điểm) Hình vẽ (0,5 đ) 1) Tìm Fms1:
• Xét ống trụ với trục quay qua D: α α sin sin
2
2 R F CD
N = ms ; CD=
2 tanα R
=>
2 tan 2
α
N
Fms = ……(1)…….(0,5đ)
• Xét ống trụ với trục quay qua O: Fms1=Fms2 ……… (2)……… (0,5đ) • Xét hệ với trục quay qua C:
2 cos )
( cos
2 1
α α N Mg l N Mg mg l
mg = − ⇒ − = (3)… (0,5đ)
• Xét ống trụ với trục quay qua C: N2CB=(N1 −Mg).CD⇒N2 =N1 −Mg (4)…… (0,5đ) • Từ (1),(2),(3),(4) dẫn ra:
α α α
α α
cos
sin
cos
tan
cos
1 = = +
mg mg
Fms ……… … (0,5đ)
2) Hệ số ma sát mặt sàn
• Xét với trục quay qua B: α cosα sinα
cos 3
3 F l
l mg l
N = + ms …….……….…….(0,5đ)
Suy ra: 3 3 tan
2 N
mg N
Fms μ
α ≤ −
= ………(5)……… (0,5đ) • Xét với trục quay qua D:
) sin cos
2 (
3 α R α
l mg l
N = +
) tan sin
cos (
) sin cos
2 tan (
tan 3
α α α
α α
α α
+ =
⇔
+ =
⇔
mg N
R R
mg R
N
……… (0,5đ)
Thế N3 vào (5) được:
α α
α μ
tan ) cos (
cos −
−
(2)Bài 2: (5 điểm)
1)Khi K đóng: A r
R E
I 0,5
1
1
1 = + = ; ………….(0,5đ) A
r R
E
I 0,3
2
2
2 = + = ……… (0,5đ) Tại nút N: IK=I1-I2=0,2A ( chiều dòng điện từ N đến M) 2) Trước đóng K:
) ( 375 , 2
2
1 A
r r R R
E E
I =
+ + +
+
= ……….…(0,5đ)
UAN=IR1=0,75(V); UNB=I.R2=1,5(V)……….…….…… (0,5đ) Dẫn ra: Q1=UAN.C1=0,75.0,2=0,15(µC) ……….…… (0,25đ) Q23=UNB.C23= 1,5.(0,3+0,6)=1,35(µC)………….….…… (0,25đ) Tổng điện tích hệ trước K đóng: Q123=-Q1+Q23= -0,15+1,35=1,2(µC)……… (0,25đ) Sau đóng K:
U’AN=I1.R1=0,5.2=1(V); U’NB=I2.R2=0,3.4=1,2 (V)…… ……… (0,25đ) Q’1=U’AN.C1=1.0,2=0,2(µC) ……… ……….……… (0,25đ) Q’23=U’NB.C23= 1,2.(0,3+0,6)=1,08(µC)……….… …… (0,25đ) Tổng điện tích sau đóng K: Q’123= -Q’1+Q’23= -0,2+1,08=0,88(µC)……… (0,5đ) Như vậy: Điện lượng chuyển qua R là: ∆Q=Q’123-Q123= 0,88-1,2= - 0,32 (µC)…….… (0,5đ) Số e chuyển từ N qua R đến P là:
6
12 19
0,32.10
2.10 1, 6.10
Q n
e
− − Δ
= = = ………(0,5đ)
Bài 3: Một lắc đơn gồm nhẹ cứng chiều dài a, đầu gắn với cầu nhỏ A có khối lượng m, đầu gắn vào trọng tâm xe lăn B có khối lượng M, xe chuyển động mặt phẳng ngang nhờ hai đường ray đặt song song hình vẽ.Quả cầu A xe B coi chất điểm Hệ đứng yên giữ nguyên xe, kéo cầu cho cứng lệch góc nhỏ α0, thả nhẹ cho hệ chuyển động tự Biết gia tốc rơi tự g, bỏ qua ma sát lực cản
1.Chứng minh hệ dao động điều hịa Tính chu kỳ dao động nhỏ hệ Câu 1; Tọa độ khối tâm G hệ xG = mx1 Mx2
m M
+
+ chọn xG= rút mx1+Mx2 =0(1) Mặt khác x1- x2 = asinα với sin α= α x1- x2 = aα (2)
Từ (1,2) rút x1 Ma ,x2 ma
m M α m Mα
= = −
+ + (3)
Cơ hệ E = 2
1
1 1
cos 2mv +2Mv +2mgaα = nt
Đạo hàm theo thời gian kết hợp với (3) ta có / / m M g 0 Ma
α + + α= α =α0cos( ( + ) t+ϕ)
Ma g M m
) Vậy vật dao đơng điều hịa
Câu 2: Chu kỳ dao động T=
( )
Ma m M g π
+
1 đ
1 đ 1 đ
1 đ
(3)Bài 4: (5điểm)
1) Tính d d’ để Lmin (1,00 điểm) Ta có sơ đồ tạo ảnh: ( )1 '
1 S⎯⎯→L S
- Khi ảnh rõ màn, khoảng cách vật –màn khoảng cách L vật thật ảnh thật Ta có: L d d’= + (1) (0,25đ)
Dễ dàng thấy L phải thoả mãn điều kiện: L ≥ 4f (2) (0,5đ) Suy ra: Lmin = 4f = 96cm
Vậy: d = d’ = Lmin/2 = 48cm (3) (0,25đ) 2) Tìm f2 vẽ hình (2,00 điểm):
Sơ đồ tạo ảnh: ( )1 ' ( 2) '
1
S⎯⎯→ ⎯⎯⎯L S L →S Ta có: '
1 48
d =d = cm
a) Vì vết sáng có đường kính khơng đổi tịnh tiến nên chùm tia ló tạo L2 phải chùm song song với trục Tức ảnh S tạo hệ hai thấu kính phải xa vơ (0,25đ) Ta có: '
2 2
d = ∞ →d = f (0,25đ)
Mà: '
2
d = − =l d 18- 48 = -30cm (0,25đ) Vậy: f2 = -30cm: L2 thấu kính phân kì (0,25đ) b) Chùm tia ló hội tụ phân kì
- Nếu chùm tia ló hội tụ: L2 thấu kính hội tụ phân kì + Nếu L2 thấu kính hội tụ: hình vẽ (0,25đ)
Từ hình vẽ, ta có: 2' ' 40 '
2 30
d D
D d
−
= =
− (0,25đ) Vậy: 40 – d2’ = 60 – 2d2’ => d2’ = 20cm ( 0,25đ) Từ đó:
' 2
2 '
2
30.20 60 10
d d
f cm
d d
−
= = =
+ − ( 0,25đ)
+ Nếu L2 thấu kính phân kì hình vẽ (0,25đ)
Lúc S2’ nằm khoảng hai vị trí E, ta có:
' ' 40 '
2 30
d D
D d
−
= =
− (0,25đ)
Vậy: '
2 2
100 40 – d ’ 2d ’ – 60
3
d cm
= => = (0,25đ)
Từ đó: 2'
2 '
2
100 30
3 300
100 30
3
d d
f cm
d d
−
= = = −
+ − + (0,25đ
- Nếu chùm tia ló chùm phân kì( L2 thấu kính phân kì), ảnh S2’ ảnh ảo hình (0,25đ)
Từ hình vẽ, ta có: O2S2’ = |d2’|, O2S1’ = |d2| (0,25đ)
Vậy: 2
2 2
' 10 40 ' '
2 ' 30 '
d d d
D
D d d d
+ + −
= = =
+ − (0,25đ)
Suy ra: d2’ = 20cm > 0: điều này vơ lí. (0,25đ)