Đang tải... (xem toàn văn)
Nếu hợp lực của trọng lực P của khối gỗ và lực đẩy F có giá còn rơi vào mặt chân đế của khối gỗ thì nó sẽ trượt, còn nếu hợp lực này có giá lệch ra bên ngoài mặt chân đế thì nó sẽ bị đổ.[r]
(1)UBND TỈNH THÁI NGUYÊN
SỞ GD&ĐT
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự - Hạnh phúc
KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI QUỐC GIA LỚP 12 - MƠN: VẬT LÍ – Năm học 2010 - 2011 Thời gian: 180 phút - (Không kể thời gian giao đề) Bài 1 (4,0 đ)
Một mảnh đồng chất, có khối lượng m chiều dài L, có trục quay O cố định nằm ngang vng góc với qua đầu (Hình bên) Bỏ qua ma sát lực cản không khí, gia tốc rơi tự g
1 Thanh đứng n chất điểm có khối lượng m1 = m
bay ngang với vận tốc v0
theo phương vuông góc với trục quay đến cắm vào trung điểm Tính tốc độ góc sau va chạm mát lúc va chạm
2 Cho v0 10gL Tính góc lệch cực đại Bài (5,0 đ)
Một vịng dây trịn tâm O bán kính R, mang điện tích Q > phân bố vịng dây
a/ Xác định cường độ điện trường điện tích dây gây điểm A trục xx’ (xx’ qua tâm O vng góc với mặt phẳng vòng dây) cách O đoạn OA = x
b/ Tại tâm O, đặt điện tích điểm –q Kích thích để điện tích –q lệch khỏi O đoạn nhỏ dọc theo trục xx’ Chứng tỏ điện tích –q dao động điều hịa tìm chu kì dao động Bỏ qua tác dụng trọng lực ma sát với môi trường
Bài (4,0 đ)
Một đồng chất AB = 2L, momen quán tính I =
3
mL2 đối với trục vng góc với qua trọng tâm C Thanh trượt khơng ma sát bên nửa vịng trịn tâm O bán kính R =
3 L
(hình bên) Tìm chu kỳ dao động nhỏ ? Áp dụng số: L = 20cm; g = 10m/s2.
Bài 4 (5,0 đ)
Cho mạch điện xoay chiều hình bên Các tụ điện có điện dung C, R1 = R0; R2 = mR0 (m số) Đặt vào A, B hiệu điện xoay chiều u = U0sinωt với ωR0C =
Xác định hiệu điện hiệu dụng hai điểm E D? Bài 5 (2,0 đ)
=== Hết === Thí sinh khơng sử dụng tài liệu nào
HƯỚNG DẪN CHẤM THI HSG VẬT LÍ 12 (V2) - Năm học 2010-2011
(gồm 03 trang)
Bài 1 (4,0 đ) Điểm
Cho khối gỗ hình hộp có cạnh BC dài đáng kể so với cạnh AB đặt ván nằm ngang (hình bên), bút chì thước Hãy tìm cách làm thí nghiệm trình bày cách làm để xác định gần hệ số ma sát khối gỗ ván Giải thích cách làm
ĐỀ CHÍNH THỨC
A
B
C C C
E
D M
R1 R2 O
m
v
C D
(2)+ Tính mơ men động lượng hệ " chất điểm+ thanh" trước sau va chạm:
1
2
0
L m v
2
m L
I (I )
4
+ Áp dụng định luật bảo tồn mơ men động lượng hệ " + chất điểm" trục quay:
0
2
0
1 0 2
mv L
L mL L 2v
m v m
2 mL mL 5L
3 12
(3)
+ Cơ mát va chạm biến thành nhiệt lượng toả lúc va chạm:
15 mv 2
L m mL
mv
I
v m Q
2
0 2
2
0
1
+ Vị trí khối tâm hệ cách trục quay đoạn:
1
L L
m m L
2
OG
m m
+ Áp dụng định luật bảo toàn sau va chạm ta được:
2
2
0
2
0
0
2
0
0 0
4v mL m L
3
3 25L
I 4m L 3I
.g (1 cos ) cos 1
2 4mgL 4mgL
v
cos cos 0,5 60
20gL
0,5 0,5
0,5 0,5
0,5 0,5
0,5 0,5 Bài (5,0 đ)
a- Chia dây thành phần tử nhỏ có chiều dài dl mang điện tich dq = λ.dl Xét cặp dq đối xứng qua O
- Cường độ điện trường dq gây A là: 2 k
dE dq
R x
Thành phần cường độ điện trường dE1x dọc theo trục xx’:
1x 2 2 2
k dq x dE = dE cosα =
R + x R + x dE1x = 2 3/2 2 3/2
kx dq kλ x dl =
(R + x ) (R + x ) ; với = Q
2 R mật độ điện tích dây
- Cường độ điện trường vòng dây gây A là: 2 3/2
k x λ
E = dE = 2πR (R + x )
E = 2 3/2 k Q x (R + x )
b- Khi điện tích –q vị trí O lực điện tác dụng lên Khi –q vị trí M với OM = x, lực điện tác dụng lên –q: 2 3/2
-qkQx
F= - qE = = mx (R + x ) x + kQqx2 2 3/2 =
m(R + x )
(3)- Vì x<<R nên: 2 2 3
x x
R
(R + x ) kQq x + x =
mR
(*) Đặt: ω = kQq3
mR Chứng tỏ -q dao động điều hòa quanh vtcb O Với chu kỳ
3 mR T = 2π
kQq
0,5 0,5 Bài (4,0đ)
+ Ta có: cosOAˆC=
2 R AB R
AC
OC =
2 R
+ Áp dụng định luật bảo toàn năng, gốc O:
2
mv2 +
I’2 - mg
2 R
cos = const
Mà v =
2 R
’ I =
3
mL2 = mR2
m
4 R2
’2 - mg
2 R
cos = const
+ Lấy đạo hàm vế xét góc nhỏ, ta được:
0 sin
'. 2
mgR "
'. 2
mR2
R."+ g.= "+
R g
= => Vật dao động điều hòa
Đặt
R g
2
R g
T = 2 Rg = 0,955s
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Bài (5,0 đ)
Goi I, I1, I2 cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều chạy qua tụ C, R1 R2 Mạch điện vẽ lại:
Áp dụng định lý hàm cosin, ta có: U2AB U2MBUAM2 2U UMB AMcos 1 2 1
Vì
0
1 R C
nên R0 ZC C
ME 2 ED
U I R mR I mU ; UMB2 U2MEU2EDm21 U 2 ED2
Áp dụng định lý hàm cosin, ta có: 2
1 2
I I I 2I I cos I ; I
Suy ra: 2 2 2
0 0 ED MB
R I R I R I 2 R I R I cos U ; U
2 2 ED
AM ED MB ED MB MB
U U U U 2U U
U
2 2 2 2
AM ED ED ED ED
U U m 1 U 2U m 4 U
0,5 0,5
0,5
0,5 0,5
0,5
C
C C
A BD
M R1
R2
i1
i i2
UEB
UME
UAB
UMB UAM
I1 I
I2 φ2
(4)Đặt I; I2 U ; UMB ED =
Áp dụng định lý hàm sin, ta có: 1
1
I
I I
sin sin sin sin I
MB ME ME
1 2
AM MB AM
U U U m
sin
U U U m 4
2
1 2
2 cos sin
m
ED
2 2 2
MB
U m
sin cos
U m 1 m 1
Suy ra: 2 2 2 2
m
cos cos cos sin sin m m
Thay (2), (3) (4) vào (1)
2 2 2 2
AB ED ED ED 2 2
m U m U m U m m 4.U
m m
2 2
AB ED
U 2m 2m U
Suy ra: ED 2 AB 2
U U
U
2m 2m 4m 4m 10
0,5
0,5
0,5 0,5 Bài (2,0 đ)
Đặt khối gỗ dựng đứng hình vẽ Dùng bút chì kẻ KL chia đơi mặt bên khối gỗ Đặt mũi bút chì đường KL đẩy nhẹ nhàng khối gỗ
bằng lực theo phương ngang, song song với cạnh nhỏ AB (hình vẽ)
Ban đầu, điểm đặt bút chì gần K Khi đẩy nhẹ khối gỗ trượt chậm mặt ván Dịch chuyển dần điểm đặt bút chì dọc theo đường KL phía L đẩy tìm điểm M mà:
Nếu điểm đặt lực phía khối gỗ trượt
Nếu điểm đặt lực phía khối gỗ bị đổ nhào mà không trượt
Dùng thước đo AB = a; KM = b Khi hệ số ma sát xác định theo công thức
b
a
Giải thích: Nếu đẩy nhẹ cho khối gỗ trượt lúc lực đẩy F độ lớn lực ma sát trượt khối gỗ mặt ván Nếu hợp lực trọng lực P khối gỗ lực đẩy F có giá cịn rơi vào mặt chân đế khối gỗ trượt, cịn hợp lực có giá lệch bên ngồi mặt chân đế bị đổ Khi điểm đặt lực vào điểm M giá hợp lực qua mép chân đế (hình vẽ) Khi đó:
b
a mg
mg P
F
tg
0,5
0,5 0,5
0,5
C D
B
K A
L
M F
C D
B
b
A M F
P
a