Đang tải... (xem toàn văn)
Câu5 (2 điểm): Một chất điểm chuyển động theo vòng tròn với vận tốc không đổi v0 xung quanh trục chính của thấu kính hội tụ, trong mặt phẳng vuông góc với trục và cách thấu kính một khoả[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO THANH HÓA
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học 2008-2009
Môn thi: Vật lý Lớp 12.THPT
Ngày thi: 28/03/2009
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề thi) Đề thi có 13 câu, gồm 02 trang
Câu1 (2 điểm): Một đoạn mạch điện gồm nhánh mắc song song Nhánh thứ tụ điện có dung kháng ZC , nhánh thứ hai cuộn dây cảm có cảm kháng ZL nhánh thứ ba điện trở R Gọi I, IC, IL, IR cường độ dòng điện hiệu dụng mạch mạch rẽ tương ứng, Z tổng trở đoạn mạch Hãy chứng minh hệ thức sau :
2
2
R L C
I I I I
2 2
1 1
C L
Z R Z Z
Câu2 (2 điểm): Tụ điện máy phát sóng điện từ có giá trị điện dung C1 ứng với tần số phát f1. Nếu mắc nối tiếp với C1 tụ khác có điện dung C2 = 100C1 tần số phát biến đổi lần ?
Câu3 (2 điểm): Chứng minh momen qn tính rắn, mảnh, đồng chất có chiều dài L, khối lượng m trục quay vng góc với đầu I =
3mL 2 Câu4 (2 điểm): Một cột dài L = 2,5m đứng cân mặt phẳng nằm ngang Do bị đụng nhẹ cột đổ xuống đất mặt phẳng thẳng đứng Trong đổ, đầu cột khơng bị trượt Tính tốc độ đầu cột trước chạm đất Lấy g = 10 m/s2 ; momen quán tính cột có giá trị câu
Câu5 (2 điểm): Một chất điểm chuyển động theo vòng trịn với vận tốc khơng đổi v0 xung quanh trục thấu kính hội tụ, mặt phẳng vng góc với trục cách thấu kính khoảng d = 1,5 f (f tiêu cự thấu kính) Hãy xác định :
a) Vị trí đặt để quan sát ảnh b) Độ lớn hướng vận tốc ảnh
Câu6 (2 điểm): Quĩ đạo vệ tinh nhân tạo đường tròn nằm mặt phẳng xích đạo. Hãy xác định độ cao cần thiết để vệ tinh đứng yên mặt đất
Cho bán kính trung bình trái đất R = 6378km, khối lượng trái đất M = 5,976.1024kg , hằng số hấp dẫn G = 6,672 10-11N.m2/kg2.
Câu7 (2 điểm): Một dây dẫn AB có chiều dài L = 0,5m, cố định hai đầu có dịng điện xoay chiều tần số f chạy qua Biết tần số dịng điện khơng đổi có giá trị 40Hz < f < 60Hz Khi dây AB nằm vuông góc với đường sức từ từ trường ngồi khơng đổi, dây tạo sóng dừng Vận tốc truyền sóng dây v = 10m/s Hãy xác định số bụng sóng dừng dây Câu8 (1 điểm): Xác định li độ thời điểm mà động lần dao động tử điều hoà, biết biên độ dao động 4cm
Câu9 (1 điểm):
a) Từ công thức Anhxtanh tượng quang điện:
2 ax
m mv hc
A
, tìm lại đơn vị đo số Planck
b) Hãy chứng tỏ hai biểu thức f = 2
g
l f =
1 2
k
m có thứ nguyên (đơn vị đo)
Số báo danh
(2)Câu10 (1 điểm): Một kim cương chiếu sáng ánh sáng có tần số f = 0,55.1015 s-1. Chiết suất kim cương tia sáng n = 2,46 Bước sóng tia sáng chân khơng kim cương ?
Câu11 (1 điểm): Trong lưới điện dân dụng ba pha mắc sao, điện áp pha : u1 = 220 2cos100t ; u2 = 220 2cos(100t +
3
) ; u3 = 220 2cos(100t -
) Bình thường, việc sử dụng điện pha đối xứng điện trở pha có giá trị R1= R2= R3= 4,4 Hãy viết biểu thức cường độ dòng điện dây trung hồ tình trạng sử dụng điện mất cân đối làm cho điện trở pha thứ pha thứ giảm nửa
Câu12 (1 điểm): Viết biểu thức điện áp nguồn nuôi mạng điện xoay chiều cấu tạo hai máy phát mắc nối tiếp Biết điện áp hai đầu máy phát u1= 80cos100t (V) u2 = 100cos(100t +
3
) (V)
Câu13 (1 điểm): Cho hệ dao động hình bên Các lị xo có phương thẳng đứng có độ cứng k1 k2 Bỏ qua khối lượng ròng rọc lò xo Bỏ qua ma sát Xác định độ cứng tương đương hệ m thực dao động điều hoà theo phương thẳng đứng
-HẾT
k1
k2
(3)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO THANH HĨA
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học 2008-2009
Môn thi: Vật lý Lớp 12.THPT
Ngày thi: 28/03/2009 Câu1 (2 điểm):
+ Giả sử u = U0cost Ta có:
iR = I0Rcost ; iC = I0Ccos(t +
) ; iL = I0Lcos(t -2
) (0,5 đ)
+ Giản đồ véc tơ (2 dao động phương): iC+ iL=(I0C - I0L)cos(t +
) (0,5 đ)
+ Vậy i = iR+ iC+ iL = I0Rcost + (I0C - I0L)cos(t +
) Hai dao động vng góc nên I2 = IR2
+ (IC - IL)2 (1) đpcm. (0,5 đ)
+ Với I = U/Z từ (1) suy
2 2
1 1
C L
Z R Z Z
đpcm (0,5 đ)
Câu2 (2 điểm):
+ 2f =
1
1 I
II
f C
f C
LC (1) (0,5 đ)
+ Mặt khác C2 = nC1 ; CI = C1 CII = C1C2/(C1+C2) (2) (0,5 đ) + Thay (2) vào (1) ta có
1
1
f
f n (0,5 đ)
+ Suy f2 1,005f1 (0,5 đ)
Câu3 (4 điểm):
+ Gọi D khối lượng đơn vị chiều dài rắn D = m
L (0,5 đ)
+ Lấy đoạn nhỏ dl có khối lượng dm = D.dl cách trục quay khoảng l, mơ men qn tính dm trục quay cho dI = l2dm (0,5 đ) + Suy I =
3
0
3
L L
l l D dl D
(0,5 đ)
+ Hay I = m
L
(đpcm) (0,5 đ)
Câu4 (4 điểm): Áp dụng định luật bảo toàn năng:
(4)+ Khi cột tiếp mặt đất W2 = Wd = I.ω2 /2 =
2
2
mL
(0,5 đ)
+ Cơ bảo toàn nên mg
L
=
2
2
mL
=> ω = 3g
L (0,5 đ)
+ Mặt khác v = L.ω = 3gL Thay số ta có v = 3m/s = 8,66m/s (0,5 đ)
Câu5 (2 điểm):
+ Vị trí đặt d' = df
d f = 3f (0,5 đ)
+ k = d'
d
= -2 Vòng tròn quĩ đạo ảnh có bán kính lớn gấp đơi quĩ đạo vật (0,5 đ) + Vận tốc góc vật ảnh nhau, nên vận tốc dài có độ lớn v' = 2v0 (0,5 đ)
+ Chọn tia sáng qua quang tâm để khảo sát, ta nhận thấy chiều vận tốc ảnh ngược với chiều
vận tốc vật (0,5 đ)
Câu6 (2 điểm):
+ Vệ tinh chuyển động tròn xung quanh trái đất nên:
2
2
( ) ( )
( )
mM
G m R h m R h
R h T
(0,5 đ)
+ Suy h = 2
GMT
R
(0,5 đ)
+ Để vệ tinh "đứng yên" chu kì T = 24 = 86 400 s (0,5 đ)
+ Thay số ta có h 84637km (0,5 đ)
Câu7 (2 điểm):
+ Lực từ lực cưỡng có tần số tần số dịng điện xoay chiều (0,5 đ) + Khi có sóng dừng dây L = n
2
(0,5 đ)
+ Mặt khác v
f
=> f =
nv
L (0,5 đ)
+ Theo 40 <
nv
L < 60 => < n < hay n = (0,5 đ)
Câu8 (1 điểm):
+ Wd = 4Wt => Wt =
10kA (0,5 đ)
+ Hay 2kx =
2
10kA => x =
A
1,8cm. (0,5 đ)
Câu9 (1 điểm):
+ Ta có v ; n c c
f v nf
(5)+ Thay số ta có 0 = c/f 0,545m = c/nf 0,222m (0,5 đ)
Câu10 (1 điểm):
a) Thứ nguyên hạng tử nên cần lấy thứ nguyên hai hạng tử vế phải (chẳng hạn A), ta có [h] =
/
A J m
J s
c m s
(0,5 đ)
b) Ta có
2 /
g m s
s
l m
1
/ kg m
k N m s m
s
m kg kg
(0,5 đ)
Câu11 (1 điểm): + ik = uk/Rk suy
i1 = [220 2cos100t ]/R = 50 2cos100t (A) ; i2 = 2[220 2cos100t ]/R = 100 2cos(100t +
3
) (A) ;
i3 = 2[220 2cos100t ]/R = 100 2cos(100t -
) (A) (0,5 đ)
+ Phương pháp Frexnel cho kết
I = 50A = suy i0 = 50 2cos(100t + ) (A) (0,5 đ) Câu12 (1 điểm):
+ U0 = 2
01 02 01 02 os
U U U U c = 80210022.80.100.0,5 156 (V) (0,5 đ)
+ tan =
02 01 02
0 sin
3 cos
3
U
U U
0,666 Suy 0,28 Vậy u=156cos(100t+0,28)(V) (0,5 đ)
Câu13 (2 điểm):
+ Lực kéo lực căng F dây treo m Ta có F = F2 =
F
(1) (0,5 đ)
+ Khi lò xo k1 giãn đoạn l1 lò xo k2 giãn đoạn l2
hệ lị xo giãn đoạn l = l2 + 2l1 (2) (0,5 đ)
+ Ngoài ra, từ (1) có: l = F
k ; l1 = 2F
k ; l2 = 2 F
k (3) (0,5 đ)
+ Thay (3) vào (2) được:
2
4
4
k k
F F F
k
k k k k k (0,5 đ)
-HẾT
k1