Câu 5: Cho các dụng cụ: một ăcquy chưa biết suất điện động và điện trở trong của nó, một ampe kế, một điện trở R0 đã biết giá trị, một điện trở Rx chưa biết giá trị, các dây dẫn.. Bỏ qua[r]
(1)Së GD & §T VÜnh Phóc §Ò CHÝNH THøC Kú thi chän hsg líp 12 thpt n¨m häc 2008 - 2009 §Ò thi m«n: VËt lý (Dµnh cho häc sinh THPT) Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề C©u 1: a) Mét ®o¹n d©y dÉn ®îc uèn thµnh khung ABCD n»m mÆt ph¼ng ngang, AB song song với CD và cách khoảng l=0,5m Hệ thống đặt B M A B từ trường có cảm ứng từ B=0,5T hướng vuông góc với mÆt ph¼ng cña khung (H×nh 1) Thanh d©y dÉn MN cã ®iÖn trë R=0,5 v D có thể trượt không ma sát dọc theo hai cạnh AB và CD Tính công suất C học cần thiết để kéo MN trượt với vận tốc v = 2m/s dọc N Hình theo c¸c AB vµ CD So s¸nh c«ng suÊt nµy víi c«ng suÊt táa nhiÖt trªn MN E1,r1 N b) Cho mạch điện hình vẽ Trong đó E1=10 V; r1 = ; M A1 Q R R E2=5V; r2 = 2,4; các điện trở có giá trị R=6, bỏ qua điện trở các E2,r2 A2 dây nối §iện trở RA các ampe kế Biết số ampe P R Hình kế A2 là 0,5A, xác định số ampe kế A1 Câu 2: Tại hai điểm A, B trên mặt nước có hai nguồn sóng dao động cùng tần số 50Hz, cùng phương và có độ lệch pha rad Tại điểm M trên mặt nước cách A, B các khoảng 28cm và 22cm sóng có biên độ cực tiểu Giữa M và đường trung trực AB có dãy cực tiểu khác Cho AB = cm a) Tính số điểm dao động với biên độ cực tiểu, cực đại trên đoạn AB b) Gọi C và D là hai điểm trên mặt nước cho ABCD là hình vuông, tính số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn CD Câu 3: Vật nặng có khối lượng m =500g nằm trên mặt phẳng ngang nhẵn, nối với lò xo có độ cứng k =100N/m, lò xo gắn vào tường đứng điểm A Tại thời điểm nào đó, vật nặng bắt đầu chịu tác dụng lực không đổi F = 4N hướng theo trục lò xo (Hình 3a) a) Chứng minh m dao động điều hòa Tìm quãng đường vật m k A và thời gian vật hết quãng đường đó kể từ bắt đầu tác dụng lực F m vật dừng lại lần thứ b) Lò xo không gắn vào điểm A mà nối với vật khối lượng Hình 3a M=2kg (H×nh 3b), hÖ sè ma s¸t gi÷a M vµ mÆt ngang lµ = 0,1 H·y x¸c k F M m định độ lớn lực F để sau đó m dao động điều hòa Lấy g=10m/s Câu 4: a) Một máy bay bay độ cao 100m, gây mặt đất Hình 3b phía tiếng ồn có mức cường độ âm là L=130 dB Nếu muốn giảm tiếng ồn xuống mức chịu đựng là Lo=100 dB thì máy bay phải bay độ cao bao nhiêu? Coi sóng âm là sóng cầu, bỏ qua hấp thụ âm môi trường π.x π cos(20π.t+ )(cm) , đó u là li độ thời điểm t phần tử M trên dây mà vị trí cân nó có toạ độ x so với gốc toạ độ O (x đo cm, t đo s) Tính vận tốc truyền sóng trên dây và xác định vị trí điểm trên dây có biên độ là 1cm Câu 5: Cho các dụng cụ: ăcquy chưa biết suất điện động và điện trở nó, ampe kế, điện trở R0 đã biết giá trị, điện trở Rx chưa biết giá trị, các dây dẫn Bỏ qua điện trở ampe kế và dây dẫn Trình bày phương án thí nghiệm để xác định giá trị Rx b) Sóng dừng trên sợi dây mô tả phương trình: u=2sin hÕt -Hä vµ tªn thÝ sinh: Sè b¸o danh: Lop12.net (2) Së GD & §T VÜnh Phóc Kú thi chän hsg líp 12 thpt n¨m häc 2008 - 2009 Hướng dẫn chấm môn: Vật lý (Dµnh cho häc sinh THPT) §¸p ¸n cã trang C©u Lêi gi¶i §iÓm 2,50 a) - Khi MN chuyển động thì dòng điện cảm ứng trên xuất theo chiều E Bvl MN Cường độ dòng điện cảm ứng này bằng: I R R - Lực từ tác dụng lên MN hướng ngược chiều với vận tốc v và có độ lớn: B 2l v Ft BIl R - Do chuyển động nên lực kéo tác dụng lên phải cân với lực từ B 2l v Vì công suất học (công lực kéo) xác định: P Fv Ft v R - Thay các giá trị đã cho nhận được: P 0,5W B 2l v R - Công suất này đúng công suất học để kéo 0,25 0,25 0,25 - Công suất tỏa nhiệt trên MN: Pn I R 0,25 I1 Giả sử chiều dòng điện các đoạn mạch hình vẽ: Ta có: UPN=(RA+R).IA2=0,5RA+3 UMP=(R+r2).I2 - E2 =8,4I2-5 I2=IA2+IR=0,5+ VÏ N h×nh Q (0,25) E1,r1 b) Mạch tương đương hình vẽ: M IA1 I2 A1 R E2,r2 IA2 R 0,5 RA RA 1 12 P IR R A2 => UMN=UMP+UPN =1,2RA+6,4 (1) UMN=E1=10V (2) Từ (1) và (2) => RA=3Ω => IA1=UMN/RA=10/3 A => A1 3,33A 0,25 0,25 0,5 0,25 2,00 a) Theo đề bài M dao động có biên độ cực tiểu ứng với k = nên: d d 1,5(cm) k Trung điểm AB dao động với biên độ cực tiểu, hai cực tiểu liên tiếp cách nửa bước sóng là: 0,75cm n 10 0, 75 Vậy số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB là 10, số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn AB là 11 b) Vị trí dao động cực tiểu luôn thỏa mãn: d2- d1= k (1) V× ®iÓm ®ang xÐt trªn CD nªn: d d AB (2) Tõ (1) vµ (2) ta cã: k 2, 21 k 0; 1; 2 Vậy có điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn CD Lop12.net 0,50 0,25 0,25 0,25 0,50 0,25 (3) 2,50 a) Chọn trục tọa độ hướng dọc theo trục lò xo, gốc tọa độ trùng vào vị trí cân vật sau đã có lực F tác dụng hình - Vị trí ban đầu vật có tọa độ là x0 Tại vị trí cân k F m bằng, lò xo bị biến dạng lượng x0 và: F F kx0 x0 (1) x0 O k Hình - Tại tọa độ x bât kỳ thì độ biến dạng lò xo là (x–x0), nên hợp lực tác dụng lên vật là: k ( x x0 ) F ma (2) F Từ (1) và (2) ta có: k x F ma kx ma x" x k Trong đó k m Nghiệm phương trình này là: x A cos(t ) m =0,44s k - Thời gian kể từ tác dụng lực F lên vật đến vật dừng lại lần thứ (tại ly độ cực đại phía bên phải) rõ ràng là 1/2 chu kỳ dao động, vật thời gian đó là: T m t k v F - Dùng công thức A2= x02 + ( ) => biên độ dao động : A= = 4cm k - Vậy vật dao động với biên độ F/k, thời gian từ vật chịu tác dụng lực F đến vật dừng lại lần thứ là T/2 và nó quãng đường lần biên độ dao động Do đó, quãng đường vật thời gian này là: = 8cm F b) Theo câu a) thì biên độ dao động là A k - Để sau tác dụng lực, vật m dao động điều hòa thì quá trình chuyển động m, M phải nằm yên - Lực đàn hồi tác dụng lên M đạt độ lớn cực đại độ biến dạng lò xo đạt cực đại đó vật m xa M (khi đó lò xo giãn nhiều và bằng: x0 A A ) => vật dao động điều hòa với chu kỳ T 2 - Để vật M không bị trượt thì lực đàn hồi cực đại không vượt quá độ lớn ma F sát nghỉ cực đại: k A Mg k Mg k Mg - Từ đó suy điều kiện độ lớn lực F: F => F 1N a) Tỷ số các cường độ âm là: ph¸t th× I ( I 10 Io L Lo ) 10 103 NÕu P lµ c«ng suÊt ©m m¸y bay 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,5 2,00 0,25 P P ; Io (r, ro là khoảng cách từ máy bay đến mặt đất) 4r 4ro2 0,5 r I ( o ) 10 ro r 10 3160m Io r b) Biên độ dao động M là: AM sin x x x k x 4k (cm), k 0,1,2 4 - V× kho¶ng c¸ch gi÷a nót liªn tiÕp lµ /2 nªn: - T¹i c¸c nót: AM sin xk 1 xk 4(k 1) 4k 0 8cm 0,250 0,25 Lop12.net (4) - Mµ: f 20 10 Hz v f 80(cm / s ) 2 2 0,25 *) Toạ độ điểm trên dây có AM=1cm thoả mãn phương trình: x x 2 sin sin x 4k (kZ) 4 0,25 0,25 1,00 - Gọi E, r là suất điện động và điện trở nguồn điện - Lần thứ nhất, mắc mạch điện nối tiếp gồm ăcquy, ampe kế và điện trở R0 E - Dòng điện chạy qua mạch là I1 : I1 = (1) R0 + r - Lần thứ hai, thay điện trở Rx vào vị trí R0 mạch điện trên Dòng điện qua mạch E I2 = trường hợp này là : (2) Rx + r - Để xác định đại lượng E, r, Rx ta cần ít ba phương trình Do đó cần phải có thêm phương trình Lần thứ ba, ta mắc R0 và Rx nối tiếp vào mạch điện trên E đo cường độ dòng điện I3 mạch : I3 = (3) R0 + Rx + r - Giải hệ phương trình (1), (2) và (3) ta có : R x = I (I3 - I1 ) R0 I1 (I3 - I ) (Hoặc mắc R song song với Rx , đo dòng I4: I4= (1), (2), (4) ta có: Rx= I1 ( I I ) R0 ) I ( I I1 ) Lop12.net E (4) Giải hệ R0 Rx r R0 Rx 0,25 0,25 0,25 0,25 (5)