Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lí lớp 12 năm 2017-2018 lần 1 - THPT Đồng Đậu

Tham khảo Đề thi chọn HSG cấp trường môn Vật lí lớp 12 năm 2017-2018 lần 1 - THPT Đồng Đậu sẽ giúp các bạn hệ thống lại kiến thức Vật lí, rèn luyện kỹ năng giải đề và biết phân bổ thời gian hợp lý trong bài thi. Chúc các bạn đạt kết quả cao trong kì thi!

TRƯỜNG THPT ĐỒNG ĐẬU (ĐỀ THI CÓ TRANG) KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2017-2018 Môn: VẬT LÝ THPT Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề Ngày thi: 18/09/2017 Câu (2,5 điểm) Một lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng khối lượng m = 1kg, lị xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m Đặt giá B nằm ngang đỡ vật m để lò xo có chiều dài tự nhiên Cho giá B chuyển động xuống với gia tốc a = 2m/s2 không vận tốc ban đầu a Tính thời gian từ giá B bắt đầu chuyển động vật rời giá B b Chọn trục tọa độ có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ vị trí cân vật, gốc thời gian lúc vật rời giá B Viết phương trình dao động điều hịa vật Câu (2 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, hai nguồn kết hợp S1, S2 cách 8cm dao động pha với tần số f = 20Hz Tại điểm M mặt nước cách S1, S2 khoảng d1 = 25cm, d2 = 20,5cm dao động với biên độ cực đại, M đường trung trực AB có hai dãy cực đại khác a Tính tốc độ truyền sóng mặt nước b N điểm thuộc đường trung trực đoạn thẳng S1S2 dao động ngược pha với hai nguồn Tìm khoảng cách nhỏ từ N đến đoạn thẳng nối S1S2 c Điểm C cách S1 khoảng L thỏa mãn CS1 vng góc với S1S2 Tính giá trị cực đại L để điểm C dao động với biên độ cực đại Câu 3: (2,5 điểm) Trên mặt nước có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B dao động theo phương trình: u A 2 cos(20t )cm u B 2 cos(20t   )cm Coi biên độ sóng khơng đổi, tốc độ sóng 60cm/s a Viết phương trình sóng tổng hợp điểm M cách A, B đoạn là: MA = 9cm; MB = 12cm b Cho AB = 20cm Hai điểm C, D mặt nước mà ABCD hình chữ nhật với AD = 15cm Tính số điểm dao động với biên độ cực đại đoạn AB đoạn AC c Hai điểm M1 M2 đoạn AB cách A đoạn 12cm 14cm Tính độ lệch pha dao động M1 so với M2 Câu 4: (2 điểm) Cho quang hệ đồng trục gồm thấu kính phân kì O thấu kính hội tụ O2 Một điểm sáng S nằm trục hệ trước O đoạn 20cm Màn E đặt vng góc trục hệ sau O2 cách O2 đoạn 30cm Khoảng cách hai thấu kính 50cm Biết tiêu cự O 20cm hệ cho ảnh rõ nét Thấu kính phân kì O có dạng phẳng - lõm, bán kính mặt lõm 10cm a Tính tiêu cự thấu kính phân kì O1 chiết suất chất làm thấu kính b Giữ S, O1 E cố định, người ta thay thấu kính O thấu kính hội tụ L đặt đồng trục với O1 Dịch chuyển L từ sát O đến vệt sáng khơng thu nhỏ lại thành điểm, L cách 18cm đường kính vệt sáng nhỏ Tính tiêu cự thấu kính L Câu (1 điểm) Cho dụng cụ sau: Hai hộp đen kín có hai điện cực, bên ngồi hồn tồn giống nhau, bên hộp có đèn sợi đốt hộp điện trở; - Một nguồn điện (pin acquy); - Một ampe kế vôn kế; - Một biến trở dây nối Hãy trình bày giải thích phương án thực nghiệm để xác định hộp chứa đèn, hộp chứa điện trở HƯỚNG DẪN CHẤM ĐÁP ÁN CÂU ĐIỂM a Tìm thời gian  Khi vật VTCB lò xo giãn: Δl = Tần số dao động: ω = r r r mg = 0,1 m k k k = 10 rad/s m m  Fdh  N  P r  Vật m: P + N + Fdh = ma B O Chiếu lên Ox: mg - N - k l = ma Khi vật rời giá N = 0, gia tốc vật a = m/s2 x  Suy ra: m(g - a) at = k 2m(g - a) � t= = 0,283 s ka Δl = b Viết phương trình at = 0,08 m  Quãng đường vật rời giá S = Tọa độ ban đầu vật là: x0 = 0,08 - 0,1 = - 0,02 m = -2 cm Vận tốc vật rời giá là: v0 = at = 40 cm/s  Biên độ dao động: A  x02  v02 = cm 2 Tại t = 6cos  = -2 v  suy  = -1,91 rad Phương trình dao động: x = 6cos(10t - 1,91) (cm) a Tính tốc độ truyền sóng:  Tại M sóng có biên độ cực nên: d1 – d2 = k    d1  d k - Giữa M trung trực AB có hai dãy cực đại khác  k 3  Từ   1,5cm , vận tốc truyền sóng: v = f = 30 cm/s b Tìm vị trí điểm N  Giả sử u1 u2 a cos t , phương trình sóng N: 2d   u N 2a cos t      Độ lệch pha phương trình sóng N nguồn:   2d  Để dao động N ngược pha với dao động nguồn   2d  (2k  1)  d  2k  1   Do d  a/2   2k  1   a/2  k 2,16 Để dmin k=3 2 dmin= xmin a     xmin 3,4cm  2 c Xác định Lmax  Để C có cực đại giao thoa thì: L2  a  L  k ; k =1, 2, a = S1S2 Khi L lớn đường CS1 cắt cực đại giao thoa có bậc nhỏ (k bé), ứng với giá trị lớn L để C có cực đại k =1  Thay giá trị cho vào biểu thức ta nhận được: L2 max  64  Lmax 1,5  Lmax 20,6cm a)+ Phương trình sóng A,B truyền tới M là: 2d   u1 a cos(t   ) V 60 với    6(cm)  f 10  u a cos(t  2d   )   + Phương trình dao động tổng hợp M là:  � �  � � uM  u1  u2  2a.cos �  d1  d   � cos � t   d1  d   �  2� �  2� � uM  cos(20 t  3 )(cm)  4.cos(20 t   )(cm) ( Hoặc uM  4.cos(20 t   )(cm) ) b.+ Vị trí điểm dao động với biên độ cực đại thoả mãn:  1   cos   d  d    1  d1  d  k   2 2   + Các điểm đoạn AB dao động với biên độ cực đại thoả mãn: � AB AB � 1� d1  d  � k �  �   �k �  � �  � 2� ��  � � � k �Z d1  d  AB � � � k  2; ;3 Suy đoạn AB có điểm cực đại giao thoa + Các điểm đoạn AC dao động với biên độ cực đại thoả mãn:   AD  BD d  d  k     AB  với k  Z   � � 1� 15  25 �� k � �20 � �� � 2� � k �Z � � k  1;0;1; 2;3 suy AC có điểm cực đại c) + M1 cách A,B đoạn d 12cm; d 8cm ; M2 cách A,B đoạn d 14cm; d 6cm + Phương trình dao động tổng hợp M1 M2 tương ứng là: � 2 5 5 �2  � � 5 � uM  4.cos �  � cos � t  cos(t  )  2 3.cos(t  )(cm) � 4.sin � � 6 � �3 � � � 4 5 5 �4  � � 5 � � uM  4.cos �  � cos � t  � 4.sin cos(t  )  3.cos(t  )(cm) � � 6 �3 � � � chứng tỏ hai điểm M1 M2 dao động biên độ ngược pha nhau, nên độ lệch pha M1 so với M2    a O O  S1   S2 + Sơ đồ tạo ảnh qua hệ: S  + Ta có d1 = 20cm; ảnh rõ nét nên d 2/ f d 30cm  d  60cm d2  f2 / + Mặt khác: d  d 1/ O1 O2  d 1/ O1 O2  d 50  60  10cm + Tiêu cự thấu kính phân kì là: f  d d 1/  20.( 10)  20(cm) 20  10 d  d 1/ 1 R  10 ( n  1)  n 1  1  1,5 + Mặt khác: f1 R f1  20 d 2/ M P S1 O1 L S Q d2 N S2 x 50cm b)+ Từ sơ đồ tạo ảnh ta có S;O1 cố định nên S1 cố định, đặt khoảng cách từ thấu kính L đến E x + Ta có: S PQ đồng dạng S MN , nên: 1  1 PQ d 2/  x x   1  x.    1  / 1  x.  / MN d2 d2  f a x  f d2  / với a  80  d1  90cm PQ x x a a x a 1      MN f a x a x f f Theo bất đẳng thức Côsy: a a x a PQ a a a a  2  2   PQ MN (2  ) a x f f MN f f f f Suy PQ a ax (a  x) (90  18)  �f    57, 6cm ax f a 90 ( theo gt x = 18cm PQ nhỏ nhất) - Mắc mạch điện khảo sát phụ thuộc I vào U cho hộp đen Từ vẽ đường đặc trưng Vơn – Ampe cho trường hợp - Khi có dịng điện chạy qua, nhiệt độ điện trở tăng không nhiều, nên điện trở thay đổi theo nhiệt độ Vì vậy, đường đặc trưng Vôn – Ampe gần đường thẳng - Khi có dịng điện chạy qua, nhiệt độ dây tóc bóng đèn lớn, nên điện trở dây tóc bóng đèn thay đổi theo nhiệt độ nhiều Vì vậy, đường đặc trưng Vơn – Ampe có dạng đường cong - Dựa vào đặc tuyến Vôn – Ampe vẽ ta xác định hộp ...  d 1/ O1 O2  d 1/ O1 O2  d 50  60  10 cm + Tiêu cự thấu kính phân kì là: f  d d 1/  20.( 10 )  20(cm) 20  10 d  d 1/ 1 R  10 ( n  1)  n ? ?1  ? ?1  ? ?1, 5 + Mặt khác: f1 R f1 ... = -2 cm Vận tốc vật rời giá là: v0 = at = 40 cm/s  Biên độ dao động: A  x02  v02 = cm 2 Tại t = 6cos  = -2 v  suy  = -1 , 91 rad Phương trình dao động: x = 6cos (10 t - 1, 91) (cm) a Tính tốc... tốc vật a = m/s2 x  Suy ra: m(g - a) at = k 2m(g - a) � t= = 0,283 s ka Δl = b Viết phương trình at = 0,08 m  Quãng đường vật rời giá S = Tọa độ ban đầu vật là: x0 = 0,08 - 0 ,1 = - 0,02 m = -2