đề và đáp án thi HSG môn vật lí 1

Biết N là duy nhất... Theo định luật Len-xơ dòng điện cảm ứng có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó nên dòng điện trong nhánh 2 không tăng lên nhanh chóng.

Trang 1

SỞ GD - ĐT NGHỆ AN

TRƯỜNG THPT QUỲNH LƯU III

ĐỀ THI GIÁO VIÊN GIỎI TRƯỜNG

Năm học: 2012 - 2013

MÔN THI: VẬT LY

Thời gian 150 phút ( không kể thời gian giao đề )

Câu 1 (6 điểm):

1) Thầy (cô) hãy nêu các bước chuẩn bị soạn một giáo án?

2) Thầy (cô) hãy tiến hành bố trí và giải thích thí nghiệm về hiện tượng tự cảm khi đóng, ngắt mạch điện trong qua trình nghiên cứu bài hiện tượng tự cảm

3) Dụng cụ thí nghiệm gồm: một cuộn dây đồng, một cái cân, một ắc quy, một vôn kế, một ampe kế và một cuốn sổ tra cứu về vật lý Thầy (cô) hãy nêu một phương án thí nghiệm đê xác định thê tích của một căn phòng hình hộp chử nhật

Câu 2 (5 điểm): Thầy (cô) giải bài toàn và nêu hệ thống câu hỏi định hướng đê hướng dẫn học

sinh giải bài toán sau:

Một vật nhỏ khối lượng m = 0,1kg trượt không vận tốc đầu, không ma sát từ điêm cao nhất A của một bán cầu có bán kính R = 1m, khối lượng M = 1kg, đặt trên mặt sàn nằm ngang như hình 1 Lấyg =10m/s2

a) Bán cầu được giữ cố định trên mặt sàn Xác định vị trí của vật lúc bắt đầu rời bán cầu b) Không giữ bán cầu cố định trên mặt sàn Khi vật trượt tới điêm B với A OˆB=100 thì bán cầu bắt đầu trượt trên mặt sàn Tìm hệ số ma sát giữa bán cầu và mặt sàn

Câu 3 (4 điểm): Cho hệ gồm hai thấu kính mỏng hội tụ O1, O2 đặt đồng trục cách nhau 70cm Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính tại A và cách thấu kính O1 một khoảng 45cm Ảnh cuối cùng cho bởi hệ nằm sau thấu kính O2 và cách thấu kính O2 một khoảng 255cm Nếu đặt thêm thấu kính mỏng O vào trong khoảng giữa hai thấu kính O1 và O2 đồng trục thì nhận thấy có hai vị trí M và N của thấu kính O thỏa mãn tính chất sau:

+ Khi thấu kính O ở M thì ảnh qua hệ không thay đổi và O1M = 36cm

+ Khi thấu kính O ở N thì ảnh qua hệ có độ phóng đại không đổi với mọi vị trí của vật

AB trước thấu kính O1 Biết N là duy nhất Tính tiêu cự của các thấu kính và đoạn O1N

Câu 4 (5 điểm):

1) Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương có phương trình:

) )(

2

cos(

1

1 A t cm

x = π và x2 =2,5 3cos(2π +t ϕ2)(cm) Phương trình dao động tổng hợp thu được là: x=2,5cos(2π +t ϕ)(cm) Biết ϕ <ϕ2 và A1 đạt giá trị lớn nhất Xác định A1(max) , φ2 và φ

2) Một con lắc lò xo treo thẳng đứng như hình 2 Vật có khối lượng m = 1kg, lò xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m Đặt giá B nằm ngang đỡ vật m đê lò xo có chiều dài tự nhiên Cho giá

B chuyên động xuống nhanh dần đều không vận tốc đầu với gia tốc a = 2m/s2 Lấyg =10m/s2

a) Tính thời gian từ khi giá B bắt đầu chuyên động cho đến khi vật m rời giá B

b) Sau khi rời giá B thì vật m dao động điều hòa Viết phương trình dao động của vật Chọn trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng của vật

m, gốc thời gian là lúc vật m đi qua vị trí lò xo giãn 7cm hướng về vị trí cân bằng

c) Xác định thời điêm vật đi qua vị trí có động năng gấp 3 lần thế năng lần thứ 2013

-

HẾT -R

O Hình 1

B m

k

Hình 2

Trang 2

SỞ GD - ĐT NGHỆ AN

TRƯỜNG THPT QUỲNH LƯU III

ĐÁP ÁN ĐỀ THI GIÁO VIÊN GIỎI TRƯỜNG

Năm học 2012 - 2013 MÔN THI: VẬT LY

Câu 1

(6điêm) 1) Các bước chuẩn bị soạn một giáo án?- Lượng hóa các mục tiêu kiến thức và kỹ năng

- Chia bài học thành những đơn vị kiến thức tương đối độc lập

- Hoạch định các hoạt động học tập của học sinh thích hợp cho việc nắm bắt từng đơn

vị kiến thức, chú ý mục tiêu của từng hoạt động kê cả các hoạt động tình huống, củng

cố bài, ra bài về nhà

- Tìm những hình thức học tập phù hợp với mỗi đơn vị kiến thức (tìm hiếu cá nhân,

hoạt động nhóm, làm thí nghiệm )

- Hoạch định các hoạt động hỗ trở của giáo viên tương ứng với mỗi hoạt động của học

sinh, dự kiến tình huống sư phạm có thê xãy ra

- Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động

- Xác định các điều kiện chuẩn bị cho tiết học: đồ dùng thiết bị thí nghiệm, thiết bị hỗ

trở

2) Sơ đồ thí nghiệm:

+ Hiện tượng tự cảm khi đóng mạch.

- sơ đồ:

- Hiện tượng:

Đóng K thì đèn Đ1 sáng lên ngay còn đèn

Đ2 sáng lên từ từ mặc dù điện trở thuần ở

hai nhánh giống nhau

- Giải thích:

Khi đóng K dòng điện trong cả hai nhánh

tăng từ 0 đến I Nhưng trong nhánh (2)

dòng điện tăng làm từ thông qua ống dây thay đổi

⇒ Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng Theo định luật Len-xơ dòng điện

cảm ứng có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó nên dòng điện trong nhánh (2)

không tăng lên nhanh chóng Vì vậy Đ2 sáng lên từ từ

+ Hiện tượng tự cảm khi ngắt mạch.

- Sơ đồ:

- Hiện tượng:

Khi ngắt K bóng đèn Đ không tắt ngay mà

lóe sáng rồi sau đó mới tắt

- Giải thích:

Khi ngắt K dòng điện trongmạch giãm

từ I đến 0 làm từ thông qua ống dây thay đổi

⇒Trong ống dây xuất hiện dòng điện cảm ứng

Theo định luât Len-xơ dòng điện cảm ứng cùng chiều với dòng điện trong mạch do

nguồn gây ra, dòng điện này đi qua đèn Đ Mặt khác trong thời gian ngắt K thì thời

gian xãy ra sự biến thiên từ thông rất nhỏ nên cường độ dòng điện cảm ứng sinh ra rất

lớn do đó làm đèn Đ lóe sáng lên rồi mới tắt

3) Đo thể tích của căn phòng.

* Lần 1: Lấy sợi dây đồng có chiều dài l1 bằng chiều dài của căn phòng

- Mắc sơi dây đồng vào mạch điện như hình ve

- Từ thí nghiệm ta xác định được I và U của cuộn dây

- Điện trở của đoạn dây:

I

U

- Mặt khác ta có: 1 1 (1)

I

US l I

U S

l R

ρ

=

- Dùng cân xác định khối lượng của đoạn dây là m: (2)

1 1

Dl

m S S Dl

2

R Đ

1

L,R

r

Đ

2

1

K

Đ E,r

L,R

V A

Trang 3

- Từ (1) và (2) ta có:

DI

mU l

ρ

= 1

- Dùng bảng tra vật lý tra được điện trở suất ρ và khối lượng riêng D của đồng từ đó tìm được chiều dài của căn phòng là l1

* Lần 2: Lấy sợi dây đồng có chiều dài l2 bằng chiều rộng của căn phòng và làm như lần 1 ta tìm được l2

* Lần 3: Lấy sợi dây đồng có chiều dài l3 bằng chiều cao của căn phòng và làm như lần 1 ta tìm được l3

- Vậy thê tích của căn phòng được xác định: V = l1.l2.l3

Câu 2

(5điêm)

a) Bán cầu được giữ cố định trên mặt sàn.

- Chọn mốc thế năng tại mặt sàn

- Phương trình chuyên động của vật m

trên mặt bán cầu: P+N =m a (1)

- Giả sử tại C vật bắt đầu rời bán cầu

- Chiếu (1) lên hướng CO ta có:

R

v m N

R

v g

m

- Vật rời bán cầu khi N = 0 ⇔ cos 0

2

=

−

R

v

- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng, ta có:

C

A W

2

mgR mv

Từ (3) và (4) ⇒

3

2 cosα = (5)

- Vậy vật rời bán cầu tại độ cao hC so với mặt sàn là:h C R R 0,67m

3

2

b) Không giữ bán cầu cố định trên mặt sàn.

- Chọ mốc thế năng tại mặt sàn

- Xét vật m tại vị trí G trên cung AB

( khi bán cầu chưa trượt trên sàn) với A ˆ O G =β

- Phương trình chuyên động của vật m

trên mặt bán cầu: P+N =m a

- Chiếu lên hướng GO ta có:

R

v m N

2 cosβ − =

2

R

v g

m

N = β − G (7)

- Mặt khác áp dụng định luật bảo toàn cơ năng, ta có:

G

A W

2

mgR mv

mgR= G + ⇒ v G2 =2gR(1−cosβ) (8)

- Từ (7) và (8) ta có: N =mg(3cosβ−2) (9)

- Phương trình động lực học của bán cầu M khi đứng yên:

0 1 1



= + +

- Chiếu phương trình lên hệ xOy:







+

= +

=

β β

cos cos

sin sin

1

N Mg N

Mg Q

N N

F ms

(10)

- Khi bán cầu bắt đầu trượt thì: β =θ =100và Fms= μQ (11)

- Từ (10) và (11) ta có: µ(Mg+Ncosθ)=Nsinθ

015 , 0 cos ) 2 cos 3 (

sin ) 2 cos 3 ( cos

− +

−

= +

=

⇒

θ θ

θ

θ θ

θ µ

m M

m N

Mg N

* Hệ thống câu hỏi định hướng:

α

A

C

O

P 

N 

R

O

θ

P 

A

B

Q 

N 

1

N 

1

P 

y

x

ms

F 

Trang 4

Câu 3

(4điêm)

Xác định tiêu cự của các thấu kính.

- Sơ đồ tạo ảnh:

2 2

/ 1 1

2 2 1

1

2 1

d d

B A B

A

3 3

/ /

1 1

3 3

/ 2

/ 2 1

1

2 1

d d

B A B

A B

A

+ TH1: Khi O ở M

- Do ảnh cuối cùng không đổi nên TK O không có tác dụng

0 / /

2

/ 2 1

1 1

1

/

1 O O O M d O M d cm d

1 1

/ 1 1

d d

+

=

- Ta có: d/ +d3 =OO2 =34(cm)⇒d3 =34(cm) / 30( )

3 3

/ 3 3

d d

+

=

⇒ + TH2: Khi O ở N

- Đê độ phóng đại ảnh qua hệ không đổi bất chấp vị trí của AB thì tia tới hệ song song với trục chính cho tia ló ra khỏi hệ song song song với trục chính

- Tia tới hệ song song với trục chính nên vật AB ở vô cùng

) ( 20 1

/ 1

) (

/ 1

/ 1 1 1

/

1 O O d O O d x d x x O O O N d

- Tia ló ra khỏi hệ song song song với trục chính

) ( 30 2 3

/

x x

d x O O d x O O O O d

2 1 2

/ 3

40

1 20

1 1

1

x x

d d

−

+

−

= +

=

f

20 800 ( 900

- Do N là duy nhất nên (*) có một nghiệm⇒∆/ =0⇒100−20f =0⇒ f =5(cm)

- Vậy: x = O1N = 30(cm)

Câu 4

(6điêm)

1) Xác định A 1(max) , φ 2 và φ

- Từ giãn đồ véc-tơ ta có :

) sin(

sin

) sin(

sin

2 1

ϕ π α

−

=

⇒

−

=

A A

- Do: A và sin(π −ϕ2) không đổi

nên đê A1(max) khi sinα = 1

2

π

α =

- Lúc đó ta có: 2 2 5( )

2 max

max 1 2

π ϕ

π ϕ π ϕ

A A

- Pha ban đầu của dao động tổng hợp: φ = φ2 – α = π/3

2) Bài toán con lắc lò xo.

a) Tìm thời gian từ lúc chuyển động đến lúc vật rời giá B.

- Phương trình động lực học của vật m: P + N + F = mar r rdh r

- Chiếu lên Ox: mg - N - k l∆ = ma ⇒ N = m(g – a) - k l∆

- Khi vật rời giá thì N = 0

) ( 08 , 0 ) ( 2 2

1 )

s ka

a g m t

at k

a g m

∆

⇒

b) Viết phương trình dao động.

- Phương trình dao động: x= Acos(ϖ +t ϕ)

m k

P 

N

Fdh



B O x

2

A 

1

A 

φ

α

O

x

Trang 5

- Tần số góc: 10(rad/s)

m

= ϖ

- Khi vật m ở VTCB: P+Fđh0 =0⇒mg−k∆l0 =0⇒ m cm

k

mg

- Quãng đường vật đi được cho đến khi rời giá B là:

2 at

S = = 0,08 m

- Ly độ của vật m khi rời giá B là: x = 8 - 10 = -2 cm

- Vận tốc của vật khi rời giá B là: v = at = 40 2 cm/s

- Biên độ dao động của vật m: A= x2 + v22 =6cm

- Khi t = 0

3

2 0

sin

2 / 1 cos

0

3 10 7 0

0

ϕ

−

=

⇒







<

−

=

⇒







>

−

=

−

=

∆

−

∆

=

⇒

v

cm l

l x

- Phương trình dao động: ) ( )

3

2 10 cos(

c) Thời điểm vật qua vị trí có W đ =3W t lần 2013 :

- Khi

) ( 3 2

4 3

cm

A x

W W W

±

=

±

=

⇒

=

⇒

=

- Khi t = 0







>

−

=

⇒

0

3 0

0

v

cm x

⇒Ứng với điêm M0 trên vòng tròn

- Khi vật qua vị trí có Wđ = 3Wt

lần đầu tiên ứng với điêm M1 trên vòng tròn

- Góc quét ứng với thời điêm vật qua vị trí

có Wđ = 3Wt lần thứ 2013 là:

π α ϕ

∆

4

1 2013

; 3 2

1

A

α

30

3019 3

3019 2

503 3 3

2

s

ϖ

ϕ π

π π

π

∆

Chú ý: Các Thầy (cô) có thể giải theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa.

A -A

M1

M0=M

4

M3 Š

M2

Định dạng
Số trang	5
Dung lượng	296,5 KB