ĐỀ THI CHỌN HSG QUỐC GIA VÒNG I,II VÀ THI HSG THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG NĂM 2012-2013 môn vật lý

b Tìm biên độ dao động cường bức và vẽ đồ thị biên độ A theo Cù - Nêu nhận xét về sự phụ thuộc của A vào  Bải 2.2,5đ: Một thanh đồng chất AB tiết diện đều, chiều dài AB = 21, khối lượng

§Ò THI HSG TP HẢI PHONG 2012-2013

KÌ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM HỌC 2012 - 2013

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ -VÒNG 1 Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao để)

a) Chứng minh vật dao động điều hòa với tần số .

b) Tìm biên độ dao động cường bức và vẽ đồ thị biên độ A theo Cù - Nêu nhận xét về sự phụ thuộc

của A vào 

Bải 2.(2,5đ): Một thanh đồng chất AB tiết diện đều, chiều dài AB = 21, khối

lượng m, đàu A tựa trên sàn nằm ngang, đàu B treo bàng dây OB

thẳng đứng, không giãn, khối lượng không đáng kể để AB tạo với sàn

góc  như hình 1 Tại một thời điểm nào đố dây bị đứt và thanh bắt

đàu chuyển động Xác định áp lực cửa thanh lên sàn ngay tại thời

điểm thanh bắt đầu chuyền động Cho gia tốc trọng trường là g.

Bài 3 (2,0đ): Dùng một máy lanh để làm đông đạc 2 kg nước thảnh nước đá ở 0°C- Biết nhiệt độ của

môi trường là 30°C; nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 334(kJ/kg) và nhiệt dung riêng của nước

là c = 4,18kJ/kg.K Tìm công tối thiểu cần tiêu thụ trong hai trường hợp:

a) Ban đàu nước có nhiệt độ 0°c.

b) Ban đầu nước có nhiệt độ bàng nhiệt độ của môi trường.

Bàị_4.(2,5đ): Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Trong đó các điện

trở có cùng giá trị R, các tụ điện có cùng giá trị C Đặt vào hai chốt

A, B một hiệu điện thế xoay chiều ổn riịnli Hãy xác định tần số góc

) của dòng điện xoay chiều nói trên để cho UMH đồng pha với U AB

Bài 5.(1,5đ): Cho các dụng cụ và linh kiện:

- Một thấu kính hội tụ;

- Một hệ giá đỡ phù hợp;

ĐÈ CHÍNH THỬC

- Một nguôn sáng đom sắc phù hợp có thể tạo ra chùm sáng song song;

- Một mần

ảnh Một tấm thuỷ tinh phảng, mọng, trong suốt;

- Một thước đo chiều dài chia tới milímet;

- Các vật liệu khác: kẹp, nước sạch (chiết suất của nước là nn).

Trình bày phương án thí nghiệm xác định bán Hnh cong của hai mặt thau lciTìh hội tụ và chiết suất

của chât làm thân lánh

HẾT

Họ và tên học sinh: , số báo danh:

Họ vả tên giám thị 1 , Họ và tên giám thị 2:

Giám thị không giải thích gi thêm.

ĐÁP ÁN VÀ BIÊU ĐIỂM BÀI THI CHỌN ĐỘI TUYÊN DỰ THI HSG

QUÓC GIA

NĂM HỌC 2012 - 2013 MÔN VẬT LÍ LỚP 12 - VÒNG I Bài

 Vật DĐ ĐH với tần số góc 

b) Từ (1) và (2)  Biên độ dao động: A =

F0m(ωt02−ωt2 (3)Nhận xét:

- Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của ngoại

lực và độ chênh lệch giữ tần số dao động riêng của tần số của ngoại

lực

- Đặc biệt khi xảy ra công hưởng (  0) thì biên độ của dao động

cưỡng bức tiến tới vô cùng lớn Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc vào

A theo  (Hàm (3))

Bài

2

2,5

- Vì ngoại lực theo phương ngang bằng không  khối tâm G

chuyển động với gia tốc a G theo phương thẳng đứng.

Có: mg - N = ma G (1)

đ - Phương trình chuyển động quay nhanh khối tâm

Nl cosα01

3ml

2 γ

(2)

chuyển được một đoạn đy

Có: dy = lsin 0 - lsin (0 - d)

 dy = l [(sin0 - (sin0cosd - cos0 sind)]

Vì d rất nhỏ nên: sin (d)  d; cos (d)  1

Hiệu suất của máy:

 dA min=dQ 2 T1−T

T (2) a) Nguồn lạnh là 2 kg nước ở 0 o C thì nhiệt độ T của nguồn không

đổi trong quá trình đông đặc:

Thay số được A min = 73,4 KJ

b) Muốn làm cho nước có nhiệt độ môi trường T 1 đông đặc thì

trước hết làm cho nước hạ nhiệt độ từ T 1 xuống T 0 , sau đó làm

cho nước đông đặc thành nước đá ở nhiệt độ T 0

T =mC (T0 −T1)+mCT 1lnT1

T0

 Thay số: m = 2kg, C = 4,18KJ/ Kg, T 0 = 273K, T 1 = 303K  A' min =

13,3KJ

 A 2min = A min + A' min = 73,4 + 13,3 = 86,7KJ

- Mạch điện được vẽ lại:

 U0ME = U0EB sin   I01R= I01ZCsin

Z C

Z C

√R2 +Z C2

 UUMN U= UUra Uđồng Upha Uvới UUAB U= UU Uvào Ukhi UR U= UZC U

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KỲ THI CHỌN ĐỘI DỰ TUYỂN THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM HỌC 2012-2013

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ -VÒNG 2 Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao để)

Đề gồm 02 trang, 5 bài.

Bài 1.(2,0đ):

Một vệ tinh chuvển động theo quĩ đạo tròn ở độ cao h = 200km quanh trái đất Tại

độ cao nói trên, mật độ khí quyển là  = 3.10-9 kg/m 3 Biết tiết diện ngang của vệ tinh là

S = lm 2 ; khối lượng vệ tinh là m = 10 3 kg; bán kính trái đất là R 0 = 6400km; khối lượng trái đất là M = 6.10 24 kg; hằng số hấp dẫn G = 6,67.10 -11 Nm 2 /kg 2

a) Xác định lực cản tác dụng lên vệ tinh.

b) Sau một vòng quay, vệ tinh ở độ cao bao nhiêu?

Bài 2.(2,0đ):

Một bóng đèn có thể tích V = 1 lít ờ nhiệt độ 20°c chứa khí H 2 ở áp suất p = 10

-4 mmHg Ở thời điểm t = 0, dây tóc có diện tích mặt ngoài 0,2cm 2 được đốt nóng đỏ, ở điều kiện đó, phân tử H 2 đập vào dây tóc bị phân li thành các nguyên tử H và dính vào thành ống thủy tinh của bóng đèn sau va chạm.

c) Tìm quãng đường tự do của phân tử H 2

-d) Tìm áp suất khí H 2 trong đèn ở thời điềm t.

e) Sau bao lâu áp suất khí trong đèn bóng bằng 10 -7 mmHg

Bỏ qua sự thay đổi nhiệt độ khí do bị đốt nóng Đường kính hiệu dụng của nguyên tử

ĐỀ CHÍNH THỨC

H là d = 2,3.10 -8 cm

Bài 3(2,0đ):

Một vật nhỏ, khối lượng m nằm trên mặt phẳng nghiêng

góc a so với mặt ngang Hệ số ma sát giữa m với mặt nghiêng

là k = tan  Ở thời điểm t = 0, truyền cho vật vận tốc v 0 theo

phương vừa song song với đáy mặt phẳng nghiêng vừa song

song với mặt nghiêng Cho gia tốc trọng trường là g Chọn trục

Ox nằm trên mặt phẳng nghiêng và vuông góc với véc tơ v 0 như hình 1

Hãy xác định vận tốc V của vật khi nó tạo với trục Ox một góc .

Bài 4.(2,0đ):

Thấu kính mỏng có 2 mặt cầu lồi bán kính R ls R 2 làm từ thủy tình, bề dày thấu kính

là d = 4(mm), đường kính D = 4(cm) Đặt thấu kính sao cho trục chính thẳng đứng, một phần ngập trong nước với quang tâm nằm ngay trên nước Khi mặt trời lên đến đỉnh đầu thì ảnh của nó

Hình 1

cho bởi thấu kính xuất hiện ở độ sâu h 1 = 20(cm) so với mặt nước Nếu đảo ngược thấu kính sao

cho phân trên ngập chìm trong nước thì ảnh của mặt trời lại xuất hiện ở độ sâu h 2 =

Trên mặt bàn nằm ngang nằm ngang nhẵn, cách điện, có hai điện tích điểm cùng khối

lượng m, được tích điện q -1 = -q 2 =q>0 Từ trường đều với ⃗B có phương thẳng

đứng hướng xuống Ban đầu các điện tích được giữ đứng yên Sau đó hai điện tích được thả tự do cùng lúc Hỏi ban đầu hai điện tích phải có khoảng cách L nhỏ nhất bao nhiêu để chúng không đâm vào nhau sau khi được thả tự do Bỏ qua tác dụng của trọng lực.

-Hết -

-Họ và tên học sinh: , số báo danh:

Họ và tên giám thị 1: , Họ và tên giám thị 2:

Giám thị không giải thích gì thêm.

ĐÁP UÁN UVÀ UBIỂU UĐIỂM UBÀI UTHI UCHỌN UĐỘI UTUYỂN UDỰ UTHI UHSG UQUỐC UGIA

NĂM UHỌC U2012-2013MÔN UVẬT ULÝ ULỚP U12 U- UVÒNG UII

Bài U1

2,0đ

a) UXét Ulượng Ukhí Umx Uva Uchạm Uvào Uvệ Utinh Utrong Ukhoảng Uthời Ugian Urất Unhỏ Ut.

Vận Utốc Uva Uchạm Ugiữa Umx Uvới Uvệ Utinh Ubằng Uvận Utốc Ucủa Uvệ Utinh U(bỏ Uqua Uvận

tốc Utrung Ubình Ucủa Ucác Uphân Utử Ukhí) UCoi Uva Uchạm Uhoàn Utoàn Uđàn Uhồi UVì Ukhối

lượng Uvệ Utinh Urất Ulớn Uso Uvới Ulượng Ukhí Uva Uchạm U(m>>mx) Unên Ucoi Uvận Utốc Ucủa

mx Usau Uva Uchạm Ucó Uđộ Ulớn Ukhông Uđổi

 UĐL UII UN Ucho Umx: U ⃗F t U= U2mx ⃗ v

Với: Umx U= USvt => UFt U= U2 USv 2

t => UF U= U2 USv 2 UVới: Uv U= U √GM R U=>F U= U2 US

Gia Utốc Ugóc: U γ =

dR

R =v

dR R

 Udv U= U −v

dR 2R U U U U U U U U U U U U U U(*) U U U U U(dR<0)Bảo Utoàn Ucơ Unăng:

2 R U=> UdR U= U- U

8πρ SR 2 m

 UBán Ukính Ulúc Usau: UR' U= UR U+ UdR U= UR- U

- UTrong Ukhoảng Uthời Ugian Udt, Uvận Utốc Ucủa Uvật Ubiến Uthiến Umột Ulượng Udv

 UGia Utốc Ucủa Uvật: U a=

dv dt

- UĐLIIN Ucho Uvật: U ⃗mg+⃗ N +⃗ F ms=⃗ma

Chiếu Utheo Uphương U ⃗ v :

 UMa U= Umgsin Ucos U- Ukmg Ucos U= Umgsin Ucos U- Umg Ucos.tan U= U Umgsincos U- Umgsin

R=mg sin α sin ϕI

Mặt Ukhác: Uv Udt U= UR.d U

√2 2

= v01+cos ϕI

UGọi Ukhoảng Ucách Utừ Umỗi Uđịnh Umặt Ucầu Ubán Ukính UR1, UR2 Utới Umặt Uphân Ucách U2 Unửathấu Ukính Ulần Ulượt Ulà Ux, Uy UTa Ucó

D28R2 = Ud U U

Từ U(1); U(2) Usuy Ura U n

19

12≈1,58;

Thay Un Uvào Uphương Utrình U(2):

Do Utính Uchất Uđối Uxứng Unên Uquỹ Uđạo Ucủa Uhai Uhạt Ulà Uđường Ucong Uđối Uxứng Unhau U

qua Utrung Utrực Ucủa UAB

Tại Umọi Uthời Uđiểm Uđường Uthẳng Unối Uhai Uhạt Uluôn Usong Usong Uvới Utrục UOx U ULực Uđiện U ⃗F d

0,50,50,5

0,5

L r=

B2(L−r ) 4m

4 km−B2−L2r−B2Lr 2

B2−Lr 2−B2L2+4 km=0 U U U U U U U(*)

Ta Ucoi Upt U(*) Ulà Uphương Utrình Ubậc U2 Uẩn Ulà Ur2, Udễ Uthấy Upt Unày Unếu Ucó Un0 Uthì Uđều U

thỏa Umãn Ur>0

Để Uhai Uđiện Utích Ukhông Uđâm Uvào Unhau Uthì Upt U(*) Uphải Ucó Unghiệm U U0

Bải 1.(1,5đ): Ba quả cầu nhỏ khối

lượng m 1 = m 3 = m, m 2 = M cùng mang

điện tích q nối với nhau bàng hai đoạn dây nhẹ không giãn, không dẫn điện, chiều dài như hình 1, Chọn trục tọa độ có gốc 0 trùng với vị trí của quả cầu M khi cân bans, trục Ox vuông góc với hai dây Tìm chu kì dao động nhỏ của hệ theo phương Ox (Bỏ qua ảnh hưởng của trọng lực).

Bải 2.(2,0đ): Cho mạch dao động của máy thu sóng điện

từ như hình 2: Co = 20pF; c v là tụ xoay; cuộn dầy có

độ tự cảm L = 4mH và điện trở thuần R = 10 3

a) Khi tụ xoay C v có giá trị Cv = 20pF thì mạch trên có

thể thu được sóng điện từ có bước sóng bao

nhiêu?

b) Phải tăng (giảm) giá trị của tụ xoay một lượng AC để dòng điện trong mạch có giá trị I = 10 -3 I max (I max là dòng điện trong mạch khi có cộng hưởng) Coi trong mạch được duy trì một suất điện động cảm ứng e và tần số f không đổi Khi đó mạch thu được sóng điện từ có bước sóng bao nhiêu?

Bải 3(2,0đ): Hai ray kim loại thẳng đứng

và song song với nhau và cách - A

nhau một khoảng l Thanh đồng khối

lượng m trượt không ma sát luôn tiếp xúc điện và vuông góc với hai rav tại M và N Hệ thống đặt Trong

góc với mặt phẳng chứa hai rav như hình 3 Bỏ qua điện trở hai ray, của thanh đồng và sức cản của không khí Tìm phương trình chuyển động của thanh đồng khi nối hai đầu A và

B của hai ray với

a) tụ C (chọn t = 0 khi q = 0)

b) cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm

L (chọn t = 0 khi i = 0)

Bài 4.(2,0): Có hai thấu kính hội tụ

L 1và L 3 đặt đồng trục cách nhau

70cm Vật sáng AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính

370cm (Hình 4) Đặt thêm thấu kính

L 2 trong khoảng giữa O 1 và O 3 cùng trục chính với hai thấu kính trên Với O 1 O 2 = 36 cm thì ảnh A'B' không đổi.

Với O 1 O 2 = 46 cm thì ảnh A'B' ra xa

vô cùng;

a) Tính f 1 và f3

lớn cửa A’B’ không đổi khi AB tịnh

Bải 5.(l,5đ): Một mol khí lí tưởng thực hiện chu trình

1231 mà đường biểu diễn trên đồ thị POT như hình

5 Trong đó: 12 là đường thẳng kéo dài qua gốc O;

23 là đường thẳng song song với trạc OT; 31 là cung parabol có đường kéo dài qua gốc O- Biết T 1 =

T 3 = 300K; T 2 = 400K.

b) Tính công sinh ra bởi mol khí trong chu trình trên.

Bải 6.(l,0đ): Cho các dụng cụ sau:

a) Một bình thửy tinh thể tích Vo cỡ khoảng 10 lít b) Một áp kế là ống thủy tinh có dạng chữ Ư trong chứa chất lỏng có khối lượng riêng  1

c) Ống hút (buret), ống cao su đủ dùng, giá thí nghiệm phù hợp

Băng các dụng cụ trên, hãy lập một phương án thí

nghiệm đê xác định khôi lượng phân tử ête.

HẾT

ĐÁP ÁN BIỂU ĐIỂM BÀI THI CHỌN HSG THÀNH PHỐ

NĂM 2012 - 2013 MÔN VẬT LÍ LỚP 12 - Bảng A 1

b) Để dòng điện trong mạch có giá trị I=10-3Imax phải chỉnh Cv Giả sử khi đó

a) Nối 2 đầu A, B với tụ C:

Chọn trục Ox có gốc O là vị trí ban đầu của MN

- Suất điện động cảm ứng trong MN: e = Blv

- Điện tích của tụ điện: q = Ce - CBlv

- Cường độ dòng điện trong mạch: i = q' = CBla

- Định luật II N cho MN chiếu lên Ox: mg - Bli = ma

E U= UBlvx U=> Utrong Umạch Ucó Udòng Uđiện Ui Uqua UL U=> Utrong UL Uxuất Uhiện USĐĐ Utự U

cảm Uetc U= UL

Do UR U= U0 Unên Uta Ucó: Uec U+ Uetc U= U0

 UBlvx U- UL U= U0

dt di

dt di

 UBl - UL U= U0 U=> U (Blx U- ULi) U= U0

 UBlx U- ULi U= Uconst

Theo Ugt: Ulúc Ut U= U0 Ucó Ux U= U0; Ui U= U0 U=> UBlx U- ULi U= U0

Hay: UBlx U= ULi U U U U U U U U U U U U U(1)

- UPhương Utrình UĐLII UN Uchiếu Ulên UOx: U U U U U Umg U- UBil U= Umx'' U U U U(2)

- UTừ U(1) Uvà U(2) Ucó: Umg U- U U= Umx'' Uhay: Ug U- U U= Ux''

Đặt Uy U= Ug U- U U=> Uy'' U= U- U

 Uy U= U- U U=> Uy'' U=- U

Đặt U U=> Uy" U= U- U 2y

Vậy UMN Udao Uđộng Uđiều Uhòa Uvới Utần Usố Ugóc Ulà U.

Phương Utrình Udao Uđộng Ucủa UMN: Uy U= UA Ucos( t +)

Tại Ut U= U0 Ucó: Ux U= U0 U=> Ug U= UAcos U

v U= U0 U=> Ux' U= U0 U=> U0 U= U- UAsin U

=> U U= U0; UA U= Ug U

Bài U4

2,0đ U

a) UTính Uf1 Uvà Uf3: U

- UKhi Uchưa Uđặt UL2 USơ Uđồ Utạo Uảnh: UAB U

x L

l

B2 2

''

2 2

x mL

l B

''

2

2 y l B

mL

y mL

2 2



 

x mL

l B

) cos (

2 2

2 2

t l

g l B

mL x x mL

l B

3 3

; 3 1 1

1 1

;

d d

L d

- UGt: Ud1 U+ U70 U+ Ud3 U= U370 U=> Ud1 U+ U (1); U

với Ud3 U= U70 U- Ud1' U= U70 U- U

- UĐặt Uthêm UL2: USơ Uđồ Utạo Uảnh: UAB U U

- UVới UO1O2 U= U36cm: Uảnh UA'B' Ukhông Uđổi U=> U = UA2B2 U= UA1B1

=> Ud2 U= U = U0 U=> U ; Ud3 U= U70 U- U36 U= U34cm U

- UThay U(1), U(4) Uvào U(3) Uđược: U

Thay Ud3 U= U34cm Uvà Ugiải Uđược: Ud1 U= U45cm; Uf1 U= U

b) UVới UO1O2 U= Ux, Uđể Uđộ Ulớn Ucủa Uảnh UA'B' Ukhông Uthay Uđổi Uvới Umọi Ud1 U=> Utia Utới U

hệ Usong Usong Uvới Utrục Uchính Uphải Ucho Utia Uló Ukhỏi Uhệ Ucũng Usong Usong Uvới Utrục U

300

3 3

3 3



 f d

f d

) 2 ( 1 1

1 1

f d

f d



6 3 3

3 1 1

1 6

3 1

' 3 ' 1

f d

d

d d

1 1

; 1

L d

3

; 3 2 2 2 2

; 2

' 1

'

1B A B A B

d d

L d

' 1

'

1B A

1

1 1 ' 1

36 1

36

d f d

f f

d

f d

1 300 1

cm d

d

d d

20 1

1

' 1

'

1 



; 255 1

d d

30

' 3 3

' 3

' 2

2  



chính U

=> Ud1 U= U U=> U = Uf1 U= U20cm; U = U U=> Ud3 U= Uf3 U= U30cm;

Mặt Ukhác: UO2O3 U= Ud1 U+ Ud2 U U+ U U+ Ud3 U U= U70 U=> Ud2 U+ U U= U20

=> Ud2 U+ U

Bài U5

1,5đ

a) UVẽ Ulại Uchu Utrình Utrong Uhệ Utrục UVOP U

- U12 Ulà Uqt Uđẳng Utích: U

Quá Utrình U31: UT Uhàm Ubậc U2 Ucủa UP: UaP2 U+ UbP U+ UC U(1)

Đồ Uthị Ucó Uđường Ukéo Udài Uqua Ugóc UO Unên UC U= U0

Mặt Ukhác: UPV U= URT U=> U U T =

PV R

=> UP Ulà Uhàm Ubậc Unhất Ucủa UV U=> Uđồ Uthị Ulà Uđường Uthẳng Utrong Uhệ Utrục UVOP

b) UCông Ucủa Uchu Utrình Ucó Uđộ Ulớn Ubằng Udiện Utích Utam Ugiác Ugiới Uhạn Ubởi Utru Utrình UChu Utrình Ungược Uchiều Ukim Uđồng Uhồ Unên Ucông Ucó Ugiá Utrị Uâm:

A U= U-0,5 U(P2 U+ UP1)(V2 U- UV3) U= U-0,5 U(P2V2 U- UP1V2 U- UP2V3 U+ UP1V3)

Trong Uđó: U+P2V2= URT2

' 2

d x cm d

cm d

x cm d

f d

f

10 2

' 1 10

2

20

2 2 2 2

Bài U6

1,0đ

- UDùng Uống Uhút U(buret) Ubơm Uvào Ubình Uthủy Utinh Ucỡ U2-3 Ucm3 Uete Ulỏng

- UGọi Uthể Utích Uete Ulỏng Ulà UV U ⇒ m ρ V UVới U ρ Ulà Ukhối Ulượng Uriêng Ucủa Uete Ulỏng

- UKhi Uete Ubay Uhơi Uhết Uthì Uthể Utích Uhơi Uete Ubằng Uthể Utích Ubình Uchứa UV0

Khối Ulượng Uriêng Uhơi Uete U ρ2=

với Uh Ulà Uđộ Uchênh Ulệch Umực Uchất Ulỏng Uáp Uchế U

ρ1 Ulà Ukhối Ulượng Uriêng Uchất Ulỏng Uáp Ulế

m0=pV

V0=kT

ρ1gh