Đề thi HSG Vật lý 12 Sở GD&ĐT Hải Dương 2016-2017 có lời giải chi tiết

Thiết kế một phương án th nghiệm về hiện tượng tự cảm (vẽ hình, nêu vai trò của từng dụng cụ, dự đoán kết quả thí nghiệm và giải thích).. 2) Một khung dây dẫn ABCD có khối lượng m, chi[r]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƢƠNG

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2016 – 2017

MÔN THI: VẬT LÝ LỚP: 12 THPT Thời gian làm : 180 phút

Ngày thi: 8/10/2016 (Đề thi gồm câu 02 trang)

Câu 1: (2,5 điểm)

Một lị xo có khối lượng không đáng kể, hệ số đàn hồi k = 100(N/m) đặt nằm ngang, đầu giữ cố định, đầu lại gắn với chất điểm m1 = 0,5 (kg) Chất điểm m1 gắn với chất điểm thứ hai m2 = 0,5(kg)

Các chất điểm dao động mặt phẳng nằm ngang Chọn hệ trục tọa độ hình vẽ, gốc O vị trí cân hệ vật Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật vị trí lị xo nén 2cm bng nhẹ Bỏ qua ma sát, sức cản môi trường

1) Xem chất điểm gắn chặt với trình dao động, chọn gốc thời gian bng vật

a) Viết phương trình dao động hệ vật

b) Vẽ đồ thị động theo

c) Tính khoảng thời gian ngắn để vật từ li độ x1=1(cm) đến x2= (cm) d) Tìm quãng đường mà vật từ thời điểm t1 (s)

40 

 đến thời điểm

t (s)

8 



e) Khi vật li độ x = 1(cm) giữ chặt điểm lị xo Tìm biên độ dao động hệ vật sau

2) Chỗ gắn hai chất điểm bị bong lực kéo đạt đến 0,5(N) Tìm vị trí chất điểm m2 tách khỏi chất điểm m1 tính vận tốc cực đại m1 sau

Câu 2: (2,0 điểm)

ĐỀ CHÍNH THỨC

m1

k

O

điện tích q = 4.10-5 (C) Treo lắc đơn điện trường với vectơ cường độ điện trường hướng theo phương ngang có độ lớn E = 105 (V/m)

a) Vật đứng yên vị trí cân bằng, tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng

b) Trong mặt phẳng thẳng đứng qua điểm treo song song với vectơ cường độ điện trường, kéo vật nhỏ theo chiều vectơ cường độ điện trường cho dây treo hợp với vectơ gia tốc trường góc 55o

bng nhẹ cho lắc dao động điều hịa Chọn trục toạ độ có gốc O trùng với vị trí vật mà dây treo lệch theo hướng cường độ điện trường hợp với góc 500

, chiều dương hướng theo chiều kéo vật, gốc thời gian lúc thả vật Lấyg   2 10(m / s )2 Viết phương trình li độ dài vật

c) Tìm t số độ lớn gia tốc vật vị tr mà d y treo hợp với phương thẳng đứng góc

450 với độ lớn gia tốc vật vị tr thấp qu đạo

2) Treo lắc đơn nói lên trần toa xe trượt khơng ma sát đường dốc, góc nghiêng dốc so với mặt phẳng nằm ngang α = 300 Bỏ qua ma sát, lấy g 10(m / s ) Tìm chu kì dao động nhỏ lắc trường hợp

Câu 3: (1,5 điểm)

Đặt vật phẳng nhỏ AB trước thấu kính mỏng vng góc với trục thấu kính Trên vng góc với trục phía sau thấu k nh thu ảnh rõ nét lớn vật, cao 4(mm) Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục 5(cm) phía phải dịch chuyển 35(cm) lại thu ảnh rõ nét cao 2(mm)

1) Tính tiêu cự thấu kính

2) Vật AB, thấu k nh vị trí có ảnh cao 2(mm) Giữ vật cố định, hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục phía nào, đoạn để lại có ảnh rõ nét màn?

Câu 4(2,0 điểm)

1) Cho dụng cụ gồm đèn giống nhau, biến trở có trị số thay đổi được, khóa K, nguồn điện có thơng số E, r0 phù hợp, cuộn d y có độ tự cảm L có điện trở r dây nối có điện trở khơng đáng kể Thiết kế phương án th nghiệm tượng tự cảm (vẽ hình, nêu vai trị dụng cụ, dự đốn kết thí nghiệm giải thích)

g

2) Một khung dây dẫn ABCD có khối lượng m, chiều dài BC = a, chiều rộng AB = b giữ đứng yên mặt phẳng thẳng đứng với cạnh AB nằm ngang Khung đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ B vng góc với mặt phẳng khung, khơng gian sát ph a cạnh đáy khơng có từ trường Ở thời điểm t = người ta thả khung khơng vận tốc đầu Giả sử khung có điện trở R, độ tự cảm khung không đáng kể Chiều dài a đủ lớn cho khung đạt tới vận tốc tới hạn trước khỏi từ trường Tìm vận tốc giới hạn khung nhiệt lượng tỏa khung kể từ thời điểm t = đến cạnh AB bắt đầu khỏi từ trường

Câu 5: (2,0điểm)

Cho mạch điện hình vẽ Biết E = , r = 4, R1 = 12, R2 = 4, R4 = 18, R5 = 6, RĐ = 3, C= 2F

1) Biết trở R3 = 21 T nh điện t ch tụ điện số ch ampe

kế A

2) Dịch chuyển chạy biến trở R3 để điện t ch tụ C Tìm R3

Biết điện trở ampe kế d y nối không đáng kể

====================Hết=====================

Ghi chú: Giám thị khơng giải thích thêm

Họ tên thí sinh : Số báo danh : Họ tên, chữ ký giám thị 1: Họ tên, chữ ký giám thị 2:

R1

E, r A

Đ B

C R3 A

R2

R4 E

R5

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƢƠNG

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2016 – 2017

Hƣớng dẫn thi chấm mơn: VẬT LÍ

Câu 1: (2,5 điểm)

1

a

Tại t=0

Suy phương trình dao động: cm

b

Ta có: Wd WWt

Ta có:

W k.A 0, 02(J)

2

  ; 0Wt 0, 02(J) Khi Wt =0(J) Wđ =0,02(J)

Khi Wt =0,02(J) Wđ =0(J)

c) Thời gian ngắn để vật dđ đh từ x1 đến x2 tương ứng vật chuyển động tròn từ M1 đến

1

10 /

k

rad s m m

 



0

x A cm  rad

      

M2 với góc quét

6 

   tmin

60

 

  

 (s)

d) Vị trí vật thời điểm t1

Góc quét:

Quãng đường được: S = 8.2A + S0

Từ vòng tròn lượng giác, suy S0 =

Suy S = 16A + A = 34,83 (m)

e) Ngay sau giữ ' 10 2rad / s  , x’ = 0,5cm, v =10 cm/s

A’ 1,322cm

2

  

2

ị tr vật m2 bong khỏi vật m1 thoả mãn FC = m22x= 0,5 (N)

x = 1cm

Ngay sau bong: ' = K

10

m  rad/s, v’ = 10 cm/s, x’ =1cm

2

2 10 10

A’ = 1,5 1cm

2 10

 

    

 

Max

10

v A ' 10 10 22,36cm / s

2

     

Câu 2: (2,0 điểm) 1)

1

4

t 

     

8,

t  rad

       

2

2 A

a)Tại vị trí cân góc lệch dây treo là:

b) Vì gốc tọa độ O cách vị trí cân lúc đầu vật đoạn:

d (m)

180 36



  

Phương trình dao động có dạng: s S cos( t0 ) 36



     

Với: g '

2 (rad / s) l

   

Lúc t = 0,

0

s S cos( )

36 36

v S sin

                  0 S m 18         

Phương trình dao động li độ dài là:

s cos( 2t) (m)

36 18

 

   

c) Tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 450, trùng TCB lúc đầu, ta có:

2

1 n

v

a a ( S )

l

    (1)

Tại vị trí thấp vị trí biên âm: a2   at 2S0 (2)

Từ (1) (2), suy ra: a S 0,174 a 18     2)

Xe trượt xuống dốc với gia tốc:

ag sin 30 5(m / s )

Con lắc đơn chịu tác dụng trọng lực biểu kiến: P ' P Fqt Khi gia tốc biểu kiến có độ lớn:

g’= 2  2

qt qt

g a 2ga cos120 5 m / s

o đ P F 45

T = 2 l g '

 =2,135(s)

Câu 3: (1,5 điểm) 1)

Ảnh thu ảnh thật d’ >0 ; k <0 Vị trí : '

1

1

d f f

d ; k

d f f d

 

 

Vị trí :

2

' '

2

2

d d 5(cm)

f

d d 40(cm) (1); k

f d

 

 

   

 



Từ giả thiết : k2 k ;1 d 1 f 5(cm) (2)

Từ (1) 1

1

(d 5)f d f

40 (3)

d f d f



  

  

Thay (2) vào (3), ta : f = 20cm ; d1 = 25cm

2)

Vị trí ảnh cao 2(mm), ta có: d2   d1 30(cm);d'2 60(cm) Khoảng cách từ ảnh đến vật : L = 90(cm)

Ta có : '

2

d d 90(cm)

d Ld Lf

 

   

Giải phương trình, ta : d 30cm

d 60cm

    

Vị trí mà thấu kính dịch chuyển đến : d = 60cm

Câu 4(2,0 điểm) 1)

 Vẽ hình

 Nêu đủ vai trị linh kiện  Nêu trình kết thí nghiệm  Giải th ch kết

2)

+ Chọn trục oy có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc O vị trí cạnh AB thời điểm ban đầu

+ Khi buông tay, tác dụng trọng lực khung rơi theo phương thẳng đứng xuống + Cạnh CD không chịu tác dụng lực từ

+ Cạnh AD BC chuyển động từ trường không cắt đường sức từ nên không tạo suất điện động cảm ứng

+ Xét chuyển động AB theo phương Oy Tại thời điểm t, suất điện động cạnh AB tạo ξc = Bvyb với i = ξc/R = Bvyb/R

Áp dụng định luật Niuton cho khung ABCD ta P – Ft = may ↔ mg - B2b2vy/R = may

Khi khung đạt vận tốc giới hạn ay = nên vgh = mgR/B2b2 Chọn gốc vị trí AB bắt đầu khỏi từ trường

Áp dụng định luật bảo toàn lượng cho khung ABCD trình chuyển động, kể từ thời điểm t = tới cạnh AB bắt đầu khỏi từ trường: Q = mga - mv2

gh/2

Suy ra:

2

4 m g.R

Q mg(a )

2B b

 

Câu 5: (2,0điểm)

1)

1 3D

AB ABF AB

1 3D

ABF 45

45 N

ABF 45 R R

R R R R 12

R R

R R

R R R 24 R

R R

       



       



N AF N

n E

I 1,5A U U IR 12V

R r

     

 N

2 AB AB

ABF U

I 1A U I R 8V

R

    

1

AB AB

3 D R

3D

U U

I I A I I A

R R

      

6

C ED EA AD

A

U U U U 4V q CU 8.10 C

2

I I I 1,5 0,83A

3



       

    

2)

N AF

N

48(x 6) E 9(5x 57)

R R I

5x 57 R r 2(17x 129)

 

    

  

N

N AF

ABF

N AB

4 D

45 3D

U

216(x 6) 27(x 15)

U U IR I

17x 129 R 2(17x 129)

U 9(x 6) I R 162

I I

R 17x 129 R 17x 129

 

     

 



    

 

q= nên UED=0 UEF=UDF

UEB+UBF=UDF

RDID+I2R2= I4R4 Giải tìm x=3

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh

nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹnăng sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG:Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây

dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, NgữVăn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên

khác TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II Khoá Học Nâng Cao HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho em HS THCS

lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ởtrường đạt điểm tốt

ở kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho

học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần

Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩncùng đôi HLV đạt

thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham

khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, NgữVăn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia