Khi chuyển các hộp từ cách mắc nối tiếp thành cách mắc song song mà tổng trở của mạch vẫn không thay đổi thì điều đó chỉ có thể xảy ra trong trường hợp khi trong một hộp có cuộn cảm, còn[r]
(1)SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ (Dành cho học sinh THPT chuyên) Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Câu Một khối khí lí tưởng với số đoạn nhiệt (=Cp/CV) thực chu trình thuận nghịch gồm các quá trình đoạn nhiệt, đẳng áp và đẳng tích Hình Tính hiệu suất chu trình Biết quá trình biến đổi đoạn nhiệt thể tích chất khí giảm n lần Câu Cho hai hộp đen X, Y Trong hộp có ba linh kiện: điện trở thuần, tụ điện, cuộn dây cảm Khi mắc X nối tiếp Y và mắc vào nguồn điện xoay chiều có tần số góc ω = 1 và có điện áp hiệu dụng hai cực không đổi, thì dòng điện hiệu dụng là I Khi mắc X song song với Y và mắc vào nguồn điện nói trên, thì dòng điện hiệu dụng mạch chính là I Với mạch mắc song song, ta thay đổi tần số góc nguồn điện thì cường độ dòng điện hiệu dụng mạch chính lúc đầu giảm xuống sau đó lại tăng lên đến ω = 2 thì dòng điện hiệu dụng mạch chính lại I Tính 2 theo 1 Câu Cho hệ Hình Vật khối lượng m nối với lò xo nhẹ, độ cứng dao động trên mặt nghiêng nêm Góc mặt nghiêng nêm với phương ngang là Nêm có khối lượng M và có thể chuyển động tự trên mặt phẳng ngang Tìm chu kì dao động nhỏ hệ Bỏ qua ma sát k Câu Một đĩa tròn mỏng, tâm O, bán kính R, khối lượng M chuyển động tịnh tiến thẳng không ma sát với vận tốc v0=10m/s trên mặt sàn nằm ngang (mặt phẳng đĩa coi là trùng với mặt sàn) Từ độ cao h=5m so với mặt sàn, người ta thả rơi vật nhỏ khối lượng m=M/4 Vật chạm vào đĩa tâm O sau đó nảy lên đến độ cao 0,81h Hệ số ma sát vật và đĩa là =0,2 Cho g=10m/s2 Tính tầm xa vật saần va chạm đầu tiên Tìm bán kính nhỏ đĩa để vật rơi trở lại đĩa lần rơi Ở lần rơi này, hãy xác định độ lớn góc hợp vận tốc vật với hướng chuyển động đĩa trước vật chạm đĩa Câu Cho hệ hai thấu kính đặt đồng trục, coi O1 trùng với O2 Hình Thấu kính O1 có bán kính rìa là R1=0,5cm, tiêu cự là f1=20cm, thấu kính O2 có bán kính rìa là R2=1cm, tiêu cự là f2=20cm Đặt trên trục chính hệ nguồn sáng điểm S, cách hệ thấu kính 1m Ở phía bên hệ thấu kính, đặt màn chắn vuông góc với trục chính Tìm vị trí đặt màn để kích thước vệt sáng thu trên màn có diện tích nhỏ -Hết Thí sinh không sử dụng tài liệu Cán coi thi không giải thích gì thêm Họ và tên thí sinh:……….……… …….…….….….; Số báo danh……………… (2) SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC (Đáp án có 04 trang) KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÝ 11 (Dành cho học sinh THPT chuyên) I LƯU Ý CHUNG: - Hướng dẫn chấm trình bày cách giải với ý phải có Khi chấm bài học sinh làm theo cách khác đúng và đủ ý thì cho điểm tối đa - Điểm toàn bài tính đến 0,25 và không làm tròn II ĐÁP ÁN Câu Ý Nội dung Điểm 2đ Trong chu trình: - Nhiệt lượng khí nhận được: Q1 = Cp(T3 – T2) …………………………… 0,5 Nhiệt lượng mà khí tỏa ra: Q2 = Cv(T3 – T1) …………………………… 0,5 Hiệu suất chu trình Q Q2 Q H 1 Q1 Q1 T 1 C (T T ) T3 0,5 H 1 v 1 Cp (T3 T2 ) T2 T3 ………………………… 2đ Ta có V2 V3 V1 T2 T3 T3 , T1V1 T2 V2 và theo đề V = V = nV Thay vào biểu thức H 1 n 1 1 n ……………………………… H= - HS lý luận X, Y là L và C………………… (Khi chuyển các hộp từ cách mắc nối tiếp thành cách mắc song song mà tổng trở mạch không thay đổi thì điều đó có thể xảy trường hợp hộp có cuộn cảm, còn hộp có tụ điện.Ta ký hiệu độ tự cảm cuộn dây là L, điện dung tụ điện là C, tần số máy phát trước thay đổi là ) U I L Khi mắc nối tiếp thì: 0,5 0,25 I U ;I C L C Tương tự, mắc song song, ta có: 0,5 ……………… …… U I= − UωC ………… ωL | | 0,25 ……………… Từ đó, ta nhận được: 1 1 C LC 3 LC 1 L LC LC L C …… 2 Ta ký hiệu LC = x, ta nhận phương trình: x – 3x + = … …… 0,25 0,25 (3) x2 - x+1 = (loại vì không thay đổi) Tỷ số các tần số tỷ số các nghiệm phương trình này: 1 x 3 2, 62 2, 2 x2 0,38 3 , ω2 = 2,6.ω1 0,5 2đ O x1 F y2 Y X x2 N P - Chọn hệ tọa độ hình vẽ, gốc O vị trí cân m Tại vị trí cân mg sin k …………………………… ……………………… 0,25 lò xo giãn : - Xét hệ thời điểm t bất kỳ, đó m có tọa độ (x 2, y2), còn M có tọa độ x Động lượng hệ theo phương ngang bảo toàn: 0,25 M.x1 + m.x2 = …………… - Mối liên hệ các tọa độ m và M : lo m 1 M y2 = (x2 – x1).tan y2 = x2.tan m 1 M …………… … a2y = a2x.tgα 0,5 - Xét vật m: chịu lực tác dụng Phương trình định luật II Niutơn cho m: m.a2 N mg F - Chiếu lên hai trục tọa độ : 0,25 ma 2x N sin Fcos ma 2y mg Ncos Fsin F=kΔl x x x m l l0 l0 cos cos M ………………… đó : 0,25 0,25 - Từ các phương trình trên ta có : a 2x k Mm x x ''2 m M m.sin m M m sin T 2 Vậy chu kỳ dao động là : 0,25 k M m v 2gh Vận tốc vật trước va chạm = 10m/s Sau va chạm vật nẩy lên đến độ cao cực đại 0,81h; vận tốc theo phương Oy v ' 2g.0,81h 0, 9v1 có độ lớn = 9m/s Giả sử thời gian va chạm là t Gọi v1’, vx là các thành phần vận tốc theo phương thẳng đứng và nằm ngang sau va chạm so với đất, ta có : 0,25 (4) Py mv1 ; P 'y mv '1 Nt P 'y Py N.t 1,9mv1 Px 0; P 'x mv x Fms t mv x hay Nt mv x 1,9mv1 v x 1,9v1 0,5 1,8v1 t g = 1,8s Thời gian chuyển động vật sau va chạm là nên tầm xa vật là 1,8v1 3, 42v 3, 42.2gh 6,84h g g g L = vxt = =6,84m F' t Mv Mv Với đĩa ms Chiếu lên trục Ox ta có: F 'ms t Mv Mv0 hay F 'ms t Mv Mv Fms t 1,9v1 0,25 Do Nt mv x Mv Mv mv x 1,9mv1 v v 1,9 m v1 M Với vận tốc v sau thời gian t tâm O đĩa s0 = vt Để vật rơi vào đĩa thì |L- s0| ≤R 1,8v R 8,55h 2gh g =9,45m 0,25 0,25 0,25 Vận tốc vật hợp với đĩa góc mà: 0,9 2gh 0,9 2gh v1' tan v x v 1,9 2gh (1 m ) v 2,375 2gh v 0 M hay α ≈ 60 (Nếu HS giải với trường hợp cụ thể thì cho đủ điểm) 2đ 0,25 P M A S S1 S2 I B N Q Ánh sáng phát từ S qua hai phần thấu kính: phần rìa là đơn thấu kính O và phần là hệ thấu kính O1≡ O2 ghép sát (O1≡ O2≡O) Phần thấu kính ghép sát tương đương thấu kính có tiêu cự fo=10cm Phần đơn thấu kính O2 cho ảnh S2, phần thấu kính hệ cho ảnh S Từ hình vẽ ta thấy diện tích vết sáng trên màn là nhỏ đặt màn I - Sử dụng công thức thấu kính ta có: S2 cách O đoạn S2O=25cm, S1 cách O đoạn S1O=100/9cm S2 I MI S1 I MI ; PO2 S1O AO - Xét cặp tam giác đồng dạng ta được: S2O PO 2 AO - Vì S1 I SI S1 I 6,54cm S1O S 2O …………………………… 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 (5) Vậy cần đặt màn cách O đoạn là: O I O S1 S1I 17, 65cm ……………… -HẾT (6)