Tìm hiệu điện thế giữa hai điểm A, B và công của lực điện trường trong quá trình điện tích dịch chuyển từ A đến B.. Đặt vật sáng AB vuông góc trục chính trước thấu kính hội t
Trang 1Trang 1/2
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
LÂM ĐỒNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
( Đề thi gồm có 02 trang)
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2013-2014
Môn thi: VẬT LÝ- Hệ THPT Thời gian làm bài: 180 phút Ngày thi: 6/3/2014
Câu 1: (2,0 điểm)
Một vật do có vận tốc đầu trượt lên rồi lại trượt xuống trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α = 20o so với mặt phẳng nằm ngang Tính hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng, biết thời gian đi xuống gấp 2,5 lần thời gian đi lên
Câu 2: (3,0 điểm)
a Một hạt mang điện tích q = 3µC di chuyển từ điểm A đến điểm B theo quỹ đạo là
đường xoắn ốc trong điện trường đều có cường độ điện trường là E = 5000 V/m Biết hai điểm A, B cách nhau 10cm và đều nằm trên đường sức điện trường hướng từ A đến B Tìm hiệu điện thế giữa hai điểm A, B và công của lực điện trường trong quá trình điện tích dịch chuyển từ A đến B
b Giữa hai bản kim loại đặt song song nằm ngang, tích điện bằng nhau và trái dấu, có một điện áp U1=1000( )V Khoảng cách giữa 2 bản là d = 1(cm) Ở chính giữa 2 bản có 1 giọt thủy ngân nhỏ nằm lơ lửng Đột nhiên, điện áp giữa hai bản giảm xuống còn U2 =995( )V Hỏi sau thời gian bao lâu kể từ lúc giảm điện áp, giọt thủy ngân rơi đến bản ở bên dưới? Cho g=10m/s2
Câu 3: (3,0 điểm)
a Đặt vật sáng AB vuông góc trục chính trước thấu
kính hội tụ thu được ảnh rõ nét trên màn cách vật 1,8m
Ảnh thu được bằng 1/5 vật Xác định tiêu cự thấu kính, vị
trí vật, vị trí ảnh và vẽ hình
b S là điểm sáng vật được đặt trước hệ gồm hai thấu
kính hội tụ bố trí như hình vẽ 1 Hai thấu kính đều có cùng
tiêu cự f Cho O1O2=2f; S trùng với tiêu điểm vật chính F1
của thấu kính L1 Tính khoảng cách từ S đến ảnh S’cho bởi hệ thấu kính
Câu 4: (3,5 điểm)
1.Một lò xo nhẹ có độ cứng k =50 /N m treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới treo vật nặng kích thước nhỏ có khối lượng m= 500g Kích thích cho vật dao động điều hòa theo
phương thẳng đứng Chọn gốc thời gian là lúc vật qua vị trí có li độ x= 2,5cm với tốc độ
25 3 cm / s theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới Chọn trục tọa độ Ox theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng lên trên, gốc O trùng với vị trí cân bằng của vật Lấy
2
10 /
g = m s
a) Viết phương trình dao động của vật
b) Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x1 = −2,5cm đến vị trí có li
độ x2 =2,5cm
c) Tính quãng đường đi được của vật kể từ lúc bắt đầu dao động đến khi tới vị trí có động năng bằng thế năng lần thứ hai
2 Một vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox, gọi ∆t là khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp vật có động năng bằng thế năng Tại thời điểm t vật qua vị trí có tốc độ 8π 3cm s/
O1 F
1 s
O2 α
(L1)
(L2)
HÌNH 1
Trang 2Trang 2/2 Trang 2/2
Câu 5: (3,0 điểm)
Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L và một bộ tụ điện gồm tụ điện có điện dung C0 không đổi mắc song song với tụ xoay
Cx Tụ xoay Cx có điện dung biến thiên từ C1 = 100pF đến C2 = 250pF khi góc xoay biến thiên
từ 450 đến 1200 Mạch thu được sóng điện từ có bước sóng nằm trong dải từ λ1 = 20m đến λ2 = 30m Cho biết điện dung của tụ xoay là hàm bậc nhất của góc xoay
a Tính độ tự cảm L của cuộn dây và điện dung C0 của tụ
b Để thu được sóng điện từ có bước sóng λ3 = 25m thì góc xoay của bản tụ bằng bao nhiêu?
Câu 6: (3,5 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ 2 gồm điện trở R, tụ
điện C và cuộn cảm có điện trở thuần mắc nối tiếp
Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều
120 os(100 t)V
AB
u = c π Bỏ qua điện trở của dây nối và
của khoá K
1 Ban đầu khoá K đóng, điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn AM và MB lần lượt là:
1 40 ; 2 20 10
a) Tính hệ số công suất của đoạn mạch AB
b) Viết biểu thức của điện áp tức thời hai đầu điện trở R
2 Điện dung của tụ điện C =10−3 F
π Khoá K mở thì điện áp hiệu dụng giữa hai điểm M, B
là U MB =12 10 V Tính giá trị của điện trở R và độ tự cảm L
Câu 7: (2,0 điểm ) Phương án thực hành
Cho một khối gỗ hình hộp có cạnh BC dài hơn đáng
kể so với cạnh AB đặt trên một tấm ván nằm ngang như
hình vẽ 3, với một cái bút chì và một cái thước Hãy tìm
cách làm thí nghiệm và trình bày cách làm để xác định
gần đúng hệ số ma sát giữa khối gỗ và tấm ván Giải
thích cách làm
-HẾT -Họ và tên học sinh: ………… Số báo danh
Giám thị 1: ……….Ký tên:
Giám thị 2: Ký tên:
K
HÌNH 2
HÌNH 3
C
C
C
Trang 3F1 P
d
Trang 1/4
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO
LÂM ĐỒNG
ĐÁP ÁN ĐỀ CHÍNH THỨC
(Gồm có 04 trang)
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2013-2014 Môn thi: VẬT LÝ- Hệ THPT Thời gian làm bài: 180 phút Ngày thi: 6/3/2014
ĐÁP ÁN , HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu 1
(2,0 đ) + Chọn chiều dương là chiều chuyển độngGiai đoạn vật đi lên chậm dần đều đến khi dừng lại :
v2 - v02=2a1.S => v0=
1.2
a S
− (1)
Thời gian vật đi lên: t1 = -vo/a1 (2) Với a1= -gsinα-µgcosα (3) Giai đoạn vật đi xuống nhanh dần đều
Thời gian vật đi xuống: t2=
2
2S
a (4) Với a2= gsinα- µgcosα (5)
Ta có t2 = 2,5t1 =>
2
2S
1
2,5.v
a
−
1
5
2 2,
a S a
−
−
<=> 2,52 a2 = (-a1) (6) Thay (3),(5) vào (6)
<=> 2,52 (gsinα - µgcosα) = gsinα + µgcosα Thay số vào giải phương trình ta được µ= 0,26
0,25 0,25 0,25 0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 2
(3,0 đ)
a 1,50 đ
b 1,50 đ
a Xác định hiệu điện thế U và công lực điện trường
UAB = E.d = 500V + Do công của lực điện trường không phụ thuộc vào dạng quỹ đạo đường đi chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối
Nên: A= qEd = 1,5.10-3J
b Xác định thời gian chuyển động + Khi điện áp 2 bản là U1 Điều kiện cân bằng của giọt thủy ngân là 1
1
d
U
d
+ Khi giảm điện áp giữa 2 bản tụ còn U2: Hợp lực của F P→ →2; truyền cho giọt thủy ngân 1 gia tốc làm cho giọt thủy ngân chuyển động có gia tốc xuống dưới Phương trình định luật II Niu tơn:
2
F→ →+ =P m a→ ⇒ −P q E2 =ma
2
U
d
⇒ − = (2)
* Lại có: 1 2
at t
a
= ⇒ = (3)
0,5 0,5 0,5
0,5
0,25 0,25
Trang 4O1 F
1 S
O2 α
(L1)
(L
2)
S’
F
1’
F2
F
2’
I
M
- 5
2,5
5
-2,5
• α
d
mg
1
(1 U )
a g
U
Thay vào (3) ta có: 2
1
d t
U g U
=
0,25
0,25
Câu 3
(3,0 đ)
a 1,75 đ
b 1,25 đ
a Gọi vị trí vật là d; vị trí ảnh là d’ Ảnh thu được trên màn là ảnh thật => d+d’=1,8m (1) k= ' 1
5
d d
Từ (1) và (2) ta được : d=150cm d’=30cm
'
25 '
d d
d d
Vẽ hình thể hiện đúng tính chất và tỷ lệ vật ảnh (ảnh nhỏ hơn vật)
b.vẽ hình xác định ảnh S’
SS’= SM=IO1=2f.sinα MS’=MI+IO2+ O2S’=f + 2f.cosα +f/ cosα =f.(1+ 2cosα+1/ cosα)
=>SS’=
0,25 0,25
0,25 0,25 0,25 0,5
0,5
0,25 0,25 0,25
Câu 4
(3,5đ)
1 2,5 đ
2 1,0 đ
1 a Tần số góc k 50 10rad / s
Biên độ : A = 5 cm Tại t = 0, ta có pha ban đầu :
3
π
ϕ =
→Phương trình dao động x 5cos(10t ) (cm)
3
π
1.b Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí có li độ x1 = -2,5cm đến vị trí có li độ x2 = 2,5cm
3.10 30
ω
0,25
0,25 0,25 0,5
0,5
Trang 5Trang 3/4
1.c Quãng đường vật đi từ vị trí ban đầu tới
vị trí có động năng bằng thế năng lần thứ 2
2 2 d
2 t
s 7,5 5 2,5 2 12,5 2,5 2 8,96cm
−
2 Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp động năng bằng thế năng
4
T t
Tại thời điểm t : 12 12 2
A
ω +ω =
Sau ∆t vật có vận tốc v2 thì : 2 2 2 2
1 2 max ( ) (2)
Từ 1;2 ta tính được A= 4 3cm
0,25 0,5
0,25 0,25 0,5
Câu 5
(3,0 đ)
a 1,5 đ
b 1,5 đ
a Tính L và C0 Bước sóng của sóng điện từ mà mạch chọn sóng thu được: λ =2πc LC
⇒ λ1=2πc L C( 0+C1) 20= m ; λ2 =2πc L(C0 +C2) =30m
2
2 0
C C
λ λ
+
+ ⇒ C0 = 20pF
) (
4
7
0 2 2
2
C C c
+
= π
λ
b Góc xoay của bản tụ
Vì điện dung của tụ là hàm bậc nhất của góc xoay ⇒ Cx = aα + b Khi α = 450: C1 = a.45 + b (1)
Khi α = 1200: C2 = b + a.120 (2)
Từ (1) và (2) ⇒b = 10 (pF) và a = 2 pF/độ
Vậy: Cx = 2α + 10 (pF) (1)
Để thu được sóng có bước sóng λ3 thì: λ3 =2πc L(C0 +C x) ⇒ 12 0 1
2
3 0
16 25
x
λ λ
+
+ ⇒ Cx = 167,5 pF Thay vào (1): 2α + 10 = 167,5 ⇒ α = 78,750
0,25 0,25 0,5
0,5
0,25
0,5
0,5 0,25
Câu 6
(3,5 đ)
1 2,0 đ
2 1,5 đ
1.a.Khóa K đóng, cuộn dây có điện trở hoạt động r (Ur+UR)2+UL2= U2 <=> (Ur+40)2+UL2= 2.602
U22=Ud2 = Ur2 +UL2 <=> Ur2+UL2=10.202 Giải hệ phương trình ta thu được kết quả
Ur=20 V
UL=60 V
=> Hệ số công suất cosφ = 1.b Độ lêch pha uAB và uR ( uR cùng pha với i )
0,25 0,25
0,25 0,25 0,5
0,25
O
5
- 5
2,5 2
2,5
P Q
(Lần 1)
(Lần 2)
Trang 6C D
B
b A
M F
P a
α
B
b A
M F
P a
α
B
K A
L
=>u AM =40 2 os(100c π πt− / 4)( )V
2 Xác định R;L + Dung kháng của tụ điện: Z C = 1 =10( )Ω
C
ω
Từ các giá trị UL;UR;Ur ở câu 1.a => R=2r; ZL=3r thay vào biểu thức trên
ta được:
r
Từ đó suy ra: R= Ω10 ;Z L = Ω → =15 L 0,15 / ( )π H
0,25 0,25 0,25 0,25 0,5
Câu 7
(2,0 đ) Dùng bút chì kẻ đường KL chia đôi mặt bên khối gỗ Đặt mũi bút chì trên đườngKL và đẩy nhẹ nhàng khối gỗ bằng một lực theo phương ngang, song song với cạnh
nhỏ nhất AB của nó (hình vẽ)
Ban đầu, điểm đặt của bút chì ở gần K Khi đó nếu đẩy nhẹ khối gỗ thì nó sẽ trượt chậm trên mặt tấm ván Dịch chuyển dần điểm đặt của bút chì dọc theo đường KL về phía L và đẩy như trên thì sẽ tìm được một điểm M mà nếu điểm đặt của lực ở phía dưới nó thì khối gỗ sẽ trượt, còn nếu điểm đặt của lực ở phía trên nó thì khối gỗ sẽ bị
đổ nhào mà không trượt Dùng thước đo AB = a; KM = b Khi đó hệ số ma sát sẽ được xác định theo công thức
b
a
2
=
Giải thích: Nếu đẩy nhẹ cho khối gỗ trượt được thì lúc đó lực đẩy F bằng độ lớn của lực ma sát trượt giữa khối gỗ và mặt ván Nếu hợp lực của trọng lực P của khối gỗ và lực đẩy F có giá trị còn rơi vào mặt chân đế của khối gỗ thì nó sẽ trượt, còn nếu hợp lực này có giá lệch ra bên ngoài mặt chân đế thì nó sẽ bị đổ Khi điểm đặt của lực đúng vào điểm M thì giá của hợp lực sẽ đi qua mép của chân đế (hình vẽ) Khi đó:
2b
a mg
mg P
F
tgα = = µ =µ =
(Mỗi hình 0,25 đ)
0,25
0,25
0,25
0,25
0,5
0,5
* Chú ý:
+ Học sinh làm cách khác nhưng hợp lý vẫn cho điểm tối đa ứng với từng phần.
+ Học sinh thiếu đơn vị ở đáp số hay quên ghi đơn vị ở kết quả đề hỏi thì trừ 0,25 điểm cho mỗi đơn vị; nhưng chỉ trừ tối đa 0,5 điểm cho toàn bài thi.
+ Nếu học sinh đưa ra cách làm đúng nhưng do biến đổi không đến kết quả cuối cùng thì có thể chấm điểm chiếu cố nhưng không quá 50% số điểm của câu đó.