Đang tải... (xem toàn văn)
2.Tìm biên độ dao động lớn nhất của m để m 0 không trượt trên bề mặt nằm ngang của m.. Bài 3.[r]
(1)TRƯỜNG THPT TÂN KÌ
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ 12 -NĂM HỌC 2010-2011 THÒI GIAN LÀM BÀI 180 PHÚT
Bài (2 điểm)
Cho hệ gồm thấu kính( TK) gương phẳng (GP)
đặt sau, vng góc với trục TK, mặt phản xạ quay phía TK, gương cách TK đoạn a = 20cm
Chiều chùm sáng song song với trục vào TK, đặt mắt trước TK nhìn qua TK ta thấy có điểm sáng chói nằm mặt gương G .( Hình 1) Hãy xác định tiêu cự TK Xác định loại thấu kính Bài (4 điểm)
Cho hệ dao đônhj hình vẽ (H2), Khối lượng vật tương ứng m = kg, m0 = 250g, lò xo có
khối lượng khơng đáng kể, độ cứng k = 50 N/m Ma sát m mặt phẳng nghiêng không đáng kể Hệ số ma sát m m0 0, 2.Cho g = 10(m/s2), 2 10
1 Kéo vật m khỏi vị trí cân sang phải 4cm thả nhẹ cho hệ dao động diều hòa
a Viết phương trình dao động.Tính chu kỳ dao động hệ b Tính lực đàn hồi, lực phục hồi cực đại ,
cực tiểu tác dụng vào hệ hai vật
c Tìm thời điểm mà động hai vật ba lần lò xo
2.Tìm biên độ dao động lớn m để m0 không trượt bề mặt nằm ngang m
Bài (2 điểm)
Một lắc đơn dao động với chu kỳ T0 chân không chu kỳ T chất khí Biết T khác T0
chỉ lực đẩy Ácsimet
1a Chứng minh T = T0.(1+1
2) Trong
0
D D
; D0 khối lượng riêng chất khí, D khối
lượng riêng nặng làm lắc
1b Tính chu kỳ T chất khí Biết T0 = 2s, D0 = 1,300 kg/m3, D = 8450 kg/m3
2 Để T= T0 phải tăng hay giảm nhiệt độ chất khí bao nhiêu? Biết hệ số nở dài treo
lắc 1,7.10 (5 K 1)
Bài (2 điểm)
Cho lò xo có cấu tạo đồng đều, khối lượng khơng đáng kể, chiều dài tự nhiên l0 = 45cm, hệ số đàn hồi k0 = 200 N/m Cắt lò xo thành hai lị xo L1, L2 có chiều
dài hệ số đàn hồi l1, k1 l2, k2; l2 = 2l1
1 Chứng minh k1/k2 = l2/l1 Tính k1, k2
2 Bố trí hệ hình vẽ (H3) Các dây nối khơng dãn, khối lượng không đáng kể, bỏ qua khối lượng rịng rọc kích thước m
Kéo m xuống khỏi VTCB theo phương thẳng đứng đoạn nhỏ buông không vận tốc đầu
Chứng minh m dao động điều hịa Tính chu kỳ dao động
(2)ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 12
NĂM HỌC 2010-2011
BÀI CÁC Ý NỘI DUNG ĐIỂM GHI CHÚ
Bài 1 (2,0đ)
1
* SĐTA
0,5 3,0
2 Chùm tia tới song song (ở vô cực) : d1 = ; d1' = f
Ta có : d2 = a - d1' = a - f
d'2 = - d2 = f - a
d3 = a - d'2 = a - (f - a) = 2a - f
d'3 =
f a
f af f
f a
f ) f a ( f d
f d
2 2 2 2
2
3
1,0
3
A3 G A3 ảnh ảo nên d'3 = - a
Do :
f a
f af
2 2
2
= - a 2af - f2 = - 2a2 + 2af
Thay số , tính f = 20 2cm Cả thấu kính hội tụ
thấu kính phân kỳ thỏa mãn
0,5
Bài 2 (4,0 đ)
1 1a Viết PTDĐ
0
m m
k
; A= 4cm; x = 4cos2.t (cm)
1
1b Fdh= Fph ; Fdhmax= Fphmaxx = kA = 4.10-2 50 =1 N
Fdhmin =Fphmin =
1 1c Các thời điểm wd = 2wt sin2 2.t = cos22.t
t t k
3
2 tan
2 k
t
(s)
1 Có thể giải cách khác
2 Khi m0 khơng trượt bề mặt m hệ hai vật dao động
như vật (m = m0) Lực truyền gia tốc cho m0 lực ma
sát nghỉ xuất hai vật
2
0
msn
f m a m x
Giá trị lớn lực ma sát nghỉ :
2
( )
msn
f Max m A (1)
Khi m0 không trợt bề mặt m hai vật dao động
nh lµ mét vË-t( m+m0 ) Lùc trun gia tốc cho m0 lực ma
sát nghỉ xt hiƯn gi÷a hai vËt
fmsn m a0 m0 .2 x
- Nếu m0 trượt bề mặt m lực ma sát hai vật
ma sát trượt
0
mst
f m g (2)
0,5 đ
- Để m0 không trượt m ta phải có
2
0
( )
msn mst
f Max f m A m g
2
.g A
; mà
0
k m m
, nên ta có
0,5 đ
(3)0 . 0,05 5
m m
A g A m A cm
k
Bài 3 (2,0 đ)
1 1a Cm
Trong chân không
g l
T0 2 ; k2 g/
l T
g/ = g -
D g D g m gV D g m
f 0
= g(1- 0)
D D T T
1+
2 ) 1 (
0
T T
0,75
1b Biết T0 = 2s, D0= 1,300kg/m3, D = 8450kg/m3
T= 2( 1+ ) 8450 , 2,000154(s) 0,25
2 5 1
1,7.10 (K )
Để T= T0
2 t 10 , 8450 ,
t = -9(k)
1 Cm k1/k2= l2/l1
Dùng ngoại lực F kéo đầu lò xo, đầu giữ cố định Lò xo dãn , l Các đoạn lị xo có độ dãn l 1, l2 Lực
truyền nguyên vẹn, lò xo dãn , ta có
2
1
1 ; l
l l l l l l
l
; k1l1 k2l2
1 2 0 2 1 l l k k l k l k l
k
1
2 - Chọn trục Ox
- Khi vật cân : mg = k2 1
2
l k
l
(a)
- Khi vật VTCB đoạn x, lõ xo giãn x1, x2 ,
ta có
+ x = 2x1+ x2 (b)
+ F = mg – k2(l 2 x2)= mg- ( )
2
1 1 l x
k
F = - k2x2 = -2 1
1
x
k x1 = - ;
2
1
k F
x2 = -
k F
(c) Từ a,b,c x =
-2 k F k F
= (4 )
2 k
k
F
Hay F =
2 1 k k x
Đặt k =
2 1 k k ta có F = -kx Vật dao động điều hòa
0,75đ
(4)