HSG 12 HAI DUONG 2017

bTrong mặt phẳng thẳng đứng đi qua điểm treo và song song với vectơ cường độ điện trường, kéo vật nhỏ theo chiều của  vectơ cường độ điện trường sao cho dây treo hợp với vectơ gia tốc t[r]

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016 – 2017 MÔN THI:VẬT LÝ Thời gian làm bài : 180 phút Ngày thi: 8/10/2016 (Đề thi gồm câu 02 trang) Câu 1: (2,5 điểm) Một lò xo có khối lượng không đáng kể, hệ số đàn m m2 k hồi k = 100(N/m) đặt nằm ngang, đầu giữ cố định, đầu còn lại gắn với chất điểm m = x 0,5 (kg) Chất điểm m1 gắn với chất điểm thứ hai O m2 = 0,5(kg) Các chất điểm đó có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang Chọn hệ trục tọa độ hình vẽ, gốc O vị trí cân hệ vật Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật vị trí lò xo nén 2cm buông nhẹ Bỏ qua ma sát, sức cản môi trường 1) Xem các chất điểm luôn gắn chặt với quá trình dao động, chọn gốc thời gian buông vật a) Viết phương trình dao động hệ vật b) Vẽ đồ thị động theo c) Tính khoảng thời gian ngắn để vật từ li độ x1=1(cm) đến x2= (cm) t1   7 (s) t  (s) 40 đến thời điểm d) Tìm quãng đường mà vật từ thời điểm e) Khi vật li độ x = 1(cm) thì giữ chặt điểm chính lò xo Tìm biên độ dao động hệ vật sau đó 2) Chỗ gắn hai chất điểm bị bong lực kéo đó đạt đến 0,5(N) Tìm vị trí chất điểm m2 tách khỏi chất điểm m1 và tính vận tốc cực đại m1 sau đó Câu 2: (2,0 điểm) 1)Một lắc đơn gồm dây treo có chiều dài 1(m) và vật nhỏ có khối lượng m = 400(g) mang điện tích q = 4.10-5(C) Treo lắc đơn này điện trường với vectơ cường độ điện trường hướng theo phương ngang và có độ lớn E = 105(V/m) a)Vật đứng yên vị trí cân bằng, tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng b)Trong mặt phẳng thẳng đứng qua điểm treo và song song với vectơ cường độ điện trường, kéo vật nhỏ theo chiều  vectơ cường độ điện trường cho dây treo hợp với vectơ gia tốc trường g góc 55o buông nhẹ cho lắc dao động điều hòa Chọn trục toạ độ có gốc O trùng với vị trí  vật mà dây treo lệch theo hướng cường độ điện trường và hợp với g góc 500 , chiều 2 dương hướng theochiều kéo vật, gốc thời gian là lúc thả vật.Lấy g  10(m / s ) Viết phương trình li độ dài vật c) Tìm tỉ số độ lớn gia tốc vật vị trí mà dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 450 với độ lớngia tốc vật vị trí thấp quỹ đạo 2)Treo lắc đơn nói trên lên trần toa xe trượt không ma sát trên đường dốc, góc nghiêng dốc so với mặt phẳng nằm ngang là α = 30 Bỏ qua ma sát, lấy g 10(m / s ) Tìm chu kì dao động nhỏ lắc trường hợp trên Câu 3: (1,5 điểm) Đặt vật phẳng nhỏ ABtrước thấu kính mỏng và vuông góc với trục chính thấu kính Trên màn vuông góc với trục chính phía sau thấu kính thu ảnh rõ nét lớn vật, cao 4(mm) Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính 5(cm) phía màn thì màn phải dịch chuyển 35(cm) lại thu ảnh rõ nét cao 2(mm) 1) Tính tiêu cự thấu kính 2) Vật AB, thấu kính và màn vị trí có ảnh cao 2(mm) Giữ vật và màn cố định, hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính phía nào, đoạn bao nhiêu để lại có ảnh rõ nét trên màn? Câu 4(2,0 điểm) 1) Cho dụng cụ gồm các đèn giống nhau, biến trở có trị số thay đổi được, khóa K, nguồn điện có thông số E,r 0phù hợp, cuộn dây có độ tự cảm L và có điện trở rvà các dây nối có điện trở không đáng kể.Thiết kế phương án thí nghiệm tượng tự cảm (vẽ hình, nêu vai trò dụng cụ, dự đoán kết thí nghiệm và giải thích) 2) Một khung dây dẫn ABCD có khối lượng m, chiều dài BC = a, chiều rộng AB = b giữ đứng yên mặt phẳng thẳng đứng với cạnh AB nằm ngang Khung  đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng khung, không gian sát phía cạnh đáy không có từ trường Ở thời điểm t = người ta thả khung không vận tốc đầu Giả sử khung có điện trở R, độ tự cảm khung không đáng kể Chiều dài a đủ lớn cho khung đạt tới vận tốc tới hạn trước khỏi từ trường Tìm vận tốc giới hạn khung và nhiệt lượng tỏa trên khung kể từ thời điểm t = đến cạnh AB bắt đầu khỏi từ trường Câu 5: (2,0điểm) Cho mạch điện hình vẽ Biết E = 18V, r = 4, A Đ R1 = 12,R2 = 4, R4 = 18, R5 = 6, RĐ = 3, C= 2F B E A 1) Biết trở R = 21 Tính điện tích tụ điện và số chỉ R1 R3 ampe kế A C R2 2) Dịch chuyển chạy biến trở R để điện tích trên tụ C Tìm R3 Biết điện trở ampe kế và dây nối không đáng kể E,r F R4 D ====================Hết===================== Câu 1:(2,5 điểm) R5 SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016 – 2017 MÔN THI: VẬT LÝ Thời gian làm bài : 180 phút Ngày thi: 8/10/2016 (Đề thi gồm câu 02 trang) ĐỀ CHÍNH THỨC 1) (1,5đ) a)  0,25 k 10rad / s m1  m2 0,25 Tại t=0  x0  A  2cm    rad Suy phương trình dao động: x 2 cos(10t   ) cm b) Ta có: Wđ Wd W  Wt Ta có: W  k.A 0, 02(J) ; 0,5 Wt 0, 02(J) Khi Wt =0(J) thì Wđ =0,02(J) Khi Wt =0,02(J) thì Wđ =0(J) với góc quét t      60 s Góc quét:  Wt O  6 d) Vị trí vật thời điểm t1 là 1 t1       c) Thời gian ngắn để vật dđ đh từ x1 đến x2 tương 0,25 ứng vật chuyển động tròn từ M1 đến M2   0,02 0,25 0,02  rad  .t 8,5 8  Quãng đường 0,25 được: S = 8.2A + S0 Từ vòng tròn lượng giác, suy S0 = A 2 Suy S = 16A + A = 34,83 ( m) e) Ngay sau giữ:  ' 10 2rad / s , x’ = 0,25 0,5cm, v = 10 cm/s  A’  2) (1,0 đ) 1,322cm Vị trí vật m2bong khỏi vật m1thoả 0,25 mãn: FC = m2  x =0,5 (N) x = 1cm Ngay sau bong:  ' = K 10 m1 rad/s, v’ 0,25 = 10 cm/s, x’ =1cm  10  10  A’    1,581cm  =  10   v Max A '   Câu 2: (2,0 điểm) 1) (1,5 đ) 10 10 10 22,36cm / s a)Tại vị trí cân góc lệch dây treo là: tan   0,5 Fđ 1   45o P b) Vì gốc tọa độ O cách vị trí cân lúc đầu vật đoạn: 0,25  d .1  (m) 180 36 Phương trình dao động có dạng: 0,25  s   S0cos(t  ) 36 Với:  g' 0,25  (rad / s) l Lúc t = 0,  0,25   S0 cos()  s  36 36   v  .S0 sin  0  0    S0   m   18  Phương trình dao động li độ dài là: s     cos( 2t) (m) 36 18 c) Tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 450, thì trùng VTCB lúc đầu, ta có: a1 a n  v2 (S0 ) l (1) Tại vị trí thấp là vị trí biên âm: a a t 2S0 (2) Từ (1) và (2), suy ra: a1  S0  0,174 a2 18 2) (0,5 đ) Xe trượt xuống dốc 0,25 với gia tốc: a g sin 300 5(m / s ) Con lắc đơn chịu 0,25 tác dụng trọng lực biểu kiến:    P ' P  Fqt Khi đó gia tốc biểu kiến có độ lớn: g’= g  a qt2  2ga qt cos1200 5  m / s  2 l g' T= =2,135(s) Câu : (1,5 điểm) 1) (1,0đ) Ảnh thu là ảnh thật : d’ >0 ; k <0 Vị trí : d1'  d1f f ; k1  d1  f f  d1 0,25 Vị trí : 0,25 d d1  5(cm)  f  ' ' d  d  40(cm) (1); k  2  f  d2  0,5 Từ giả thiết : k k1;  d f  5(cm) (2) Từ (1)  (d1  5)f df   40 d1   f d1  f Thay (2) vào (3), ta : f = 20cm ; d1 = 25cm 2) (0,5đ) Vị trí ảnh cao 2(mm), ta có: 0,25 (3) d d1  30(cm);d '2 60(cm) Khoảng cách từ ảnh đến vật là : L = 90(cm) Ta có : d  d ' 90(cm) 0,25  d  Ld  Lf 0 Giải phương trình,  d 30cm  ta :  d 60cm Vị trí mà thấu kính dịch chuyển đến là : d = 60cm Vậy TK dịch chuyển xa vật đoạn : d 60  30(cm) Câu 4: (2 điểm) 1) (1,0 đ) 2) (1,0 đ)  Vẽ hình 0,25  Nêu đúng và đủ vai trò 0,25 các linh kiện  Nêu quá trình và kết thí nghiệm  Giải thích kết + Chọn trục oy có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc O là vị trí cạnh AB thời điểm ban đầu + Khi buông tay, tác dụng trọng lực khung 0,25 rơi theo phương thẳng đứng xuống + Cạnh CD không chịu tác dụng lực từ + Cạnh AD và BC chuyển động từ trường không cắt các đường sức từ nên không tạo suất điện động cảm ứng + Xét chuyển động AB theo phương Oy 0,5 Tại thời điểm t, suất điện động cạnh AB tạo là ξc = Bvyb với i = 0,25 ξc/R = Bvyb/R Lực từ tác dụng lên 0,5 AB có chiều chống lại chuyển động AB nên chiều hình vẽ và có độ lớn Ft = Bib = B2b2vy/R h h2  F  P d  B + y r Áp dụng định luật Niuton cho khungABCD ta P – Ft = may ↔ mg - B2b2vy/R = may Khi khung đạt vận tốc giới hạn thì ay = nên vgh = mgR/B2b2 Chọn gốc vị trí AB bắt đầu khỏi từ trường Áp dụng định luật bảo toàn lượng cho khung ABCD quá trình chuyển động, kể từ thời điểm t = tới cạnh trên AB bắt đầu khỏi từ trường: Q = mga - mv2gh/2 Suy ra: m g.R Q mg(a  ) 2B4 b Câu 5: (2,0 điểm) 1) (1,0 đ) R AB  R 1R 3D 8  R ABF R AB  R 12 R  R 3D R 45 R  R 24 0,25  RN  R ABF R 45 8 R ABF  R 45 E 1,5A  U N U AF IR N 12V Rn  r U I  N 1A  U AB0,25 I R AB 8V R ABF U U I3 I D  AB  A  I1 I R  AB  A R 3D R1 I 0,25 U C U ED U EA  U AD  4V  q CU 8.10 C I A I  I1 1,5  2) (1,0 đ) 0,83A 0,25 Đặt R3=xR3D = x+3 R N R AF  48(x  6) 0,25 E 9(5x  57)  I   5x  57 R N  r 2(17x  129) U N U AF IR  I4  216(x  6) U 27(x  15)  I  N  17x  129 R ABF 2(17x  129 0,25 I R UN 9(x  6) 162   I D  AB  R 45 17x  129 R 3D 17x  129 q= nên UED=0 UEF=UDF UEB+UBF=UDF RDID+I2R2=I4R4 Giải tìm được: x=3  10 0,25 0,25