vào chỗ biến trở cũ ở mạch điện trên rồi đóng khoá K. Một con lắc đơn có chiều dài l thực hiện dao động điều hoà trên một chiếc xe đang lăn tự do xuống dốc không ma sát. Dốc nghiêng một [r]
(1)Sở GD & ĐT HẬU GIANG KỲ THI HOC SINH GIỎI LỚP 12 THPT
Đề thi & đáp án đề xuất NĂM HỌC 2008-2009
Môn thi : VẬT LÝ Câu (3 điểm)
Khảo sát chuyển động vật từ bắt đầu chuyển động thẳng chậm dần dừng lại hẳn Quãng đường giây dài gấp 15 lần quãng đường giây cuối Tìm vận tốc ban đầu vật Biết toàn quãng đường vật 25,6m
Câu (3 điểm) Một hình hộp có chiều dài l = 0,4 m tiết diện ngang hình vng cạnh a = 0,1 m, đặt nằm ngang Một vách ngăn có bề dày khối lượng
khơng đáng kể chia hình hộp thành hai phần, vách ngăn chuyển động tịnh tiến dọc theo chiều dài hộp Thành hộp vách ngăn cách nhiệt Khi hệ trạng thái cân vách ngăn nằm hộp, thuỷ ngân chứa nửa thể tích phần bên trái phía có lỗ nhỏ A thơng với khí Phần bên phải chứa khối khí lưỡng nguyên tử nhiệt độ T0 = 3000K
(hình 2)
1 Tính áp suất khối khí ngăn bên phải vách ngăn vị trí cân
2 Nhờ dây đốt nóng đưa vào bên phải hộp
người ta nung nóng dần khối khí để vách dịch chuyển sang trái lúc chạm vào thành hộp a Tính nhiệt độ khối khí trạng thái cuối
b Tìm cơng mà khối khí thực nhiệt lượng cung cấp cho khối khí Bỏ qua động thuỷ ngân
Cho khối lượng riêng thuỷ ngân = 13,6 103 kg/m3, áp suất khí p
k = 1,012.105
pa, gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Bỏ qua thay đổi thể tích theo nhiệt độ.
Câu 3: (3 điểm)
Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có E = 8V, r =2
Điện trở đèn R1 = 3; R2 = ; ampe kế có điện
trở không đáng kể
a, K mở, di chuyển chạy C người ta nhận thấy điện trở phần AC biến trở AB có giá trị 1 đèn tối Tính điện trở tồn phần biến trở
b, Thay biến trở biến trở khác mắc
vào chỗ biến trở cũ mạch điện đóng khố K Khi điện trở phần AC 6 ampe kế
3A Tính điện trở tồn phần biến trở
Câu 4( điểm) Một lắc đơn có chiều dài l thực dao động điều hoà xe đang lăn tự xuống dốc khơng ma sát Dốc nghiêng góc so với phương nằm ngang
a) Chứng minh rằng: Vị trí cân lắc vị trí có dây treo vng góc với mặt dốc b) Tìm biểu thức tính chu kì dao động lắc
Áp dụng số l =1,73 m; =300; g = 9,8 m/s2
(H2)
a
2 a
a A
+
-R1
R2
E , r
A
B C
(2)Câu (3 điểm) Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Biết uAB
= 180 Cos(100t) (V), R1 = R2 = 100 , cuộn dây cảm
có L = 3H
, tụ điện có điện dung C biến đổi
1 Tìm C để hiệu điện hiệu dụng hai điểm M, N đạt cực tiểu
2 Khi C = 100 F 3
, mắc vào M N ampe kế có điện trở khơng đáng kể số ampe kế bao nhiêu?
Câu 6: ( điểm)
Cho hệ hai thấu kính hội tụ mỏng, tiêu cự f1 f2, đặt đồng trục cách
khoảng a Hãy xác định điểm A trục hệ cho tia sáng qua A sau khúc xạ qua hai thấu kính ló khỏi hệ theo phương song song với tia tới
Câu ( điểm) : Cho dụng cụ sau: Một cuộn đồng hồ Hãy trình bày phương án để xác định thể tích lớp học em Đáp án
Câu1
4 đ
Biểu diễn quãng đường vật hình vẽ - Xét đoạn đường AB giây đầu tiên:
AB A A
1 a
s = v + a.1 = v +
2 (1) - Xét đoạn đường CD giây cuối cùng: v = v + a.1 = D C v = - aC
CD C
1 a a
s = v + a.1 = - a + = -
2 2 (2)
- Từ (1) (2) ta được: A A
a a
v + = 15 ( - ) v = - 8a
2
- Xét quãng đường AD:
2 2
D A A
AD
v - v - v - (- 8a)
s = = 25,6 =
2a 2a 2a
Ta có: a = - 0,8 (m/s )2
Vậy vận tốc ban đầu vật là: v = 6,4 (m/s)A
0,25
0,25 0,5 0,50 0,5 0,5 0,5
Câu 2 3đ
1 .Lực khối thuỷ ngân tác dụng lên vách ngăn:
ga
0 a a
2
F .a. g
2 2 8
0.5đ áp suất khí ngăn phải tổng áp suất khối thuỷ ngân khí gây ra:
5
0 k k
F 1
P P P ga 1,029.10 pa
S 8
0.5đ
A B C D
vA vC vD
B
R1 M L
A
C
(3)2a .Gọi v0 thể tích khí ban đầu, nhiệt độ khối khí vách ngăn vừa chạm vào thành
hộp:
0 k
0
o 0
1 2(P ga)
P v Pv Pv 2
T T
T T P v P
= 640,31 K
0.5đ
b.Gọi thủy T1 nhiệt độ khối khí thời điểm thủy ngân bắt đầu chảy ra, ta có:
1 0
PV
T T
PV
=
0 0
( )( ) /
2
K
v ga
P v T PV = 480,2K .Cơng suất khối khí thực để đẩy tồn khơng khí ngăn trái ngồi nâng khối thuỷ ngân lên để bắt đầu chảy ra:
2
1 k k
l a a l.a l.a
A P .a. mg P . .g
2 2 4 4 16
0 25đ
0,25đ Cơng khối khí thực để đẩy toàn khối thuỷ ngân ngoài:
2
2 k
1 la
A v (P ga).
2 4
0.25đ
.Cơng tổng cộng mà khối khí thực hiện: A A1 A2 (2Pk 3 ga).la2
4 4
= 425,2 (J) 0.25đ
.Nội khí biến thiên: U nC Tv 5(Pv P v )0 0 2
=
2
k 1 l
P ga a l P a
2 2
= 565,5 (J)
0.25đ
.áp dụng nguyên lý I ta có: Q = U + A = 990,7 (J) 0.25đ
Câu 3: (3đ)
a, Gọi R điện trở toàn phần, x điện trở phần AC
Khi K mở, ta vẽ lại mạch điện hình bên - Điện trở tồn mạch là:
2
3( 3) ( 1) 21
6
tm
x x R x R
R R x r
x x
2
tm
8( 6)
R ( 1) 21
E x
I
x R x R
;
- H.đ.t hai điểm C D:
24( 3)
( )
( 1) 21
CD
x U E I R r x
x R x R
;
- Cường độ dòng điện qua đèn là:
24
R ( 1) 21
CD
U I
x x R x R
;
- Khi đèn tối tức I1 đạt min, mẫu số đạt cực đại
- Xét tam thức bậc mẫu số, ta có: 1
2
b R x
a
;
- Suy R ().
b, Khi K đóng, ta chập điểm A B lại với hình vẽ Gọi R' giá trị biến trở toàn phần
0,5 0,25
0,5 0,25
0,25 0,25
0,25 +
-R - x R1
R2
x E r
B C
A
D
+
-A
B D
R1
(4)- Điện trở toàn mạch lúc này: 17 ' 60 4( ' 3)
tm
R R
R
- Từ nút ta có: I IAIBC hay IA I IBC
- Từ sơ đồ ta tính cường độ dịng điện mạch cường độ qua BC: 32( ' 3)
17 ' 60 R I
R
;
48 17 ' 60
BC
I
R
; - Theo giả thiết
3
A
I A, ta có: 32( ' 3) 48 17 ' 60 17 ' 60
R
R R
;
- Từ tính : R' = 12 ()
0,25 0,25
0,25
Câu 4
+ Gia tốc chuyển động xuống dốc xe a = gsin Xét hệ quy chiếu gắn với xe
+ Tác dụng lên lắc thời điểm có lực: Trọng lượng P,
lực quán tính F
và sức căng T dây treo
0,5 0,25 0,25
Tại vị trí cân
Ta có: PFT0
+ Chiếu phương trình xuống phương OX song song với mặt dốc ta có: Psin - F + TX =
Mà F = ma = mgsin suy TX =
Điều chứng tỏ vị trí cân dây treo lắc vng góc với Ox
0,25 0,25 0,25 0,25 + Vị trí cân trọng lực biểu kiến lắc
P' = Pcos Tức gia tốc biểu kiến g' = gcos 0,5 + Vậy chu kì dao động lắc
T = 2 ' l
g = 2 cos l
g 2,83 (s)
0,5
Câu5
1.Giản đồ véc tơ vẽ hình bên
.Từ giản đồ suy UMN cực tiểu M trùng với N
.Hay: UMN= UR1 = UC I1R1 = I2ZC , UR2 = UL = I2R2= I1ZL
0,5đ
L Z
R1
=
2
R
ZC
ZC =
L Z
R R1
=
3 100
C = F
3
100 = 55(F )
0,5đ 2.Chập M N thành điểm E.Tổng trở, độ lệch pha hiệu điện cường độ dòng
điện nhánh :
UEB
0,5đ UR1 UR2
U
L
N M UAB A
B
T F
P x
(5)IC I A 2
IL
1 I IR1 UAE
2
1
1 1
C Z R
Z Z1 = 50 3().Tg1=
-1
R C I
I
=
-C Z
R1
= - 13 1=
-6
2
2 2
1 1
L Z R
Z Z2 = 50 3() Tg2=
2
R L I
I
=
L Z R2
= 13 2=
6
0,5d
.Vì Z1 = Z2 cường độ hiệu dụng mạch nên: UAE = UEB = U
.Mặt khác UAE UEB lệch hai phía trục I góc 6
nên: UAE = UEB = )
6 cos(
2
AB
U
= 60 (V) :
0,25đ
0,25 Chọn chiều dương qua nhánh hình vẽ
.Giản đồ véc tơ biểu diễn IR1IA IL hình
bên Từ ta được:
IA=
6 cos 2
1
2
L R L
R I I I
I = 0,6(A)
0,25đ
0,25
A B
C N R2 R1 M L
IA I
L
A
IR1
300
(6)Câu6
Xét tia sáng truyền hình vẽ C
B AO1 O2
AIO1CJO2 ; BIO1BJO2 nên
' 2 d d B O B O JO IO ; ' 2 d d C O A O JO IO
Từ đó:
2 ' d d = ' d d hay ' ' d d d d =1 k = ' ' d d d d = 1 1 f f a f ) f f a ( d f f =1 ) f f ( a a f d 1
Bài tốn có nghiệm ứng với hình vẽ (f1+f2) < a
Biện luận :
(f1+f2) = a; điểm A xa vô
(f1+f2) > a
(f1+f2) < a Chứng minh tương tự ta có
' ' d d d d
=1
) f f ( a a f d 1
; điểm A ảo sau O1.
0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 Câu7
+ Tạo lắc đơn cách: Lấy sợi làm dây treo cuộn làm vật nặng + Dùng đồng hồ đo chu kì dao động lắc đơn góc lệch nhỏ
+ Tính chiều dài dây treo lắc công thức: T l g
lấy làm thước đo
+ Dùng cuộn đo độ dài cạnh buồng, tính độ dài từ thước dây tạo
+ Tính thể tích lớp cơng thức v = a.b.h