ĐỀ VÀ ĐÁP ÁN CHI TIẾT MÔN VẬT LÝ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2013 -2014

Các chất điểm đó có thể dao động không ma sát trên trục Ox nằm ngang gốc O ở vị trí cân bằng của hai vật hướng từ điểm cố định giữ lò xo về phía các chất điểm m1, m2.. Xem các chất điểm

Trang 1

Bùi Sỹ Khiêm THPT Tĩnh Gia 2- Tĩnh Gia –Thanh Hóa DĐ: 0972549023

SỞ GD&ĐT THANH HÓA ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG

TRƯỜNG THPT TĨNH GIA 2 NĂM HỌC 2013 – 2014

Môn thi: Vật lý

Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu 1: (5 điểm)

Một lò xo có khối lượng không đáng kể, hệ số đàn hồi k = 100N/m được đặt nằm ngang, một đầu được giữ cố định, đầu còn lại được gắn với chất điểm m1 = 0,5 kg Chất điểm m1 được gắn với chất điểm thứ hai m2 = 0,5kg (Hình 1) Các chất điểm đó có thể dao động không ma sát trên

trục Ox nằm ngang (gốc O ở vị trí cân bằng của hai vật) hướng từ điểm cố định

giữ lò xo về phía các chất điểm m1, m2 Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật ở vị trí

lò xo nén 2cm rồi buông nhẹ Bỏ qua sức cản của môi trường

1 Xem các chất điểm luôn gắn chặt với nhau trong quá trình dao động, chọn gốc thời gian khi buông vật.

a) Viết phương trình dao động của chúng

b) Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ li độ x1=1 cm đến x2= 2 cm

c) Tính quãng đường mà vật đi được từ thời điểm t1 =

40s

π

đến thời điểm t2 = 7

8 s

π

d) Tính vận tốc của vật ở li độ x = 1 cm

2 Chỗ gắn hai chất điểm bị bong ra nếu lực kéo tại đó đạt đến 1N Hỏi chất điểm m2 có thể bị tách khỏi chất điểm m1 không? Nếu có thì tách ở toạ độ nào? Viết phương trình dao động của chất điểm m1 sau khi chất điểm m2 tách khỏi nó Mốc thời gian vẫn lấy như cũ

Câu 2: (3 điểm)

Một ống thủy tinh hình trụ, một đầu kín được dùng làm ống Tôrixenli để

đo áp suất khí quyển như hình 2 Chiều cao của ống so với mặt thủy tinh chậu là

không thay đổi và bằng l=81cm Vì có một số ít không khí trong ống nên khi áp

suất khí quyển là p0 =760mmHgvà có nhiệt độlà t=270C thì chiều cao cột thủy

ngân trong ống là 75,3cm

a) Lập biểu thức tính áp suất khí quyển khi nhiệt độ là t(0C) với chiều cao

cọt thủy ngân là h

b) Tính chiều cao h1 của cột thủy ngân ở nhiệt độ t1=310C biết rằng khi đó áp suất khí quyển là

1 751

p = mmHg

Câu 3:(5 điểm)

Cho mạch điện như hình 3: u = U 2cosωt V , ωAB ( )

thay đổi được, R = 2 L

C Bỏ qua điện trở dây nối, điện trở

các vôn kế rất lớn

1 Chứng minh rằng điện áp hai đầu các vôn kế vuông pha nhau

Hình 1

m1 m

2

l h

Hình 2

V 1

C

L r

V 2

B

R M

Hinh 3

Trang 2

a) Tìm hệ thức liên hệ giữa ω và 1 ω 2

b) Tìm hệ số công suất của mạch biết số chỉ của hai vôn kế V , 1 V lần lượt là 2 U và 1 U 2

Áp dụng: L = 1,6H

π ; C = 10-3F

9π ; U = 150V ; 1 U = 200V.2

Câu 4:(5 điểm)

Hai thấu kính mỏng O1, O2 đặt trong không khí, có độ tụ lần lượt D1, D2 đặt cách nhau khoảng l và

cùng trục chính Một vật phẳng nhỏ AB đặt trước thấu kính O1 (Hình 4), ta được số phóng đại ảnh cuối cùng qua hệ là k1 Giữ vật cố định, đổi chổ hai thấu kính thì số

phóng đại ảnh qua hệ là k2

a) Tìm hệ thức liên hệ giữa D1, D2, k1, k2 và l.

b) Biết k1 = 1, k2 = 4, l = 25cm và hai thấu kính trên làm bằng

cùng một chất có chiết suất n; được giới hạn bởi một mặt phẳng –

mặt cầu lồi với bán kính mặt cầu của O2 lớn gấp 1,25 lần bán kính

mặt cầu của O1 Tính các độ tụ D1 và D2

Câu 5:(2 điểm)

Cho một số dụng cụ như sau: Tụ điện, một điện áp xoay chiều không đổi và thông thường, một vôn kế xoay chiều, một điện trở có các giá trị đã biết và các dây dẫn

Hãy thiết lập mạch điện và trình bày phương án tiến hành thí nghiệm và tìm công thức xác định điện dung của tụ điện

……… Hết………

A

B

2

Hình 4

Trang 3

ĐÁP ÁN

Câu 1

(5đ)

1 a)

1 2

k

rad s

m m

+

Tại t=0 ⇒x0 = − = −A 2cm⇒ =ϕ πrad

Suy ra phương trình dao động: x=2cos(10t+π)cm.

0,25

0,25 0,5

b) Thời gian ngắn nhất để vật dđ đh đi từ x1 đến x2 tương ứng vật chuyển động tròn

đi từ M1 đến M2

1

1 os

x c

A

π

2

2 os

x c

A

π

12

π

α ϕ ϕ

∆ = − = Suy ra,

120

t α π s

ω

∆

0,25 0,25 0,25 0,5

c) Vị trí của vật ở thời điểm t1 là 1 1

4

2

Quãng đường đi được: S = 8.2A + S0

Từ vòng tròn lượng giac,

suy ra S0 = 2 2

2

A

Suy ra S = 16A + A 2 = 34,83 ( m)

0,25

0,25 0,25

2 Xét chuyển động của m2, lực tương tác giữa m1 và m2 làm cho m2 dđđh

Áp dụng định luật II Niu tơn: F = m2a = -m2ω2x

Vật có xu hướng bị tách khi lực Fr hướng theo chiều âm, ⇒ >x 0

Điều kiện để vật bị tách F ≥1 2

mω x

2

x cm

⇒ ≥ , Vật bị tách tại li độ x = A = 2cm

- Phương trình chuyển động của m1 sau khi m2 bị tách ra

1

0,25 0,25

x

x2

x1

x

x2 x

1

Trang 4

Tại t=t0, thì x0 = A và v0 = 0, suy ra ϕ =0

Phương trình dao động x1 =2 os 10 2c  (t−π/10) cm với t t≥ 0 0,25

Câu 2

(3đ)

a) Gọi S là tiết diện của ống Xét khí trong ống Ở trạng thái ban đầu ta có:

p = p − =h − = mmHg ; T1=27+273=300(K); V1=57S(mm3)

Ở trạng thái sau: p2 = p kq−h mmHg( ); T2=t+273 (K); V2=S(810-h) (mm3)

Áp dụng pt trạng thái ta có:

2

273

810

+

−

810

kq

t

h

+

0,25 0,25

0,75 0,75

b) Theo bào ra ta có pt: 751 1,3331 273 (*)

+

−

Giải pt(*) ta có nghiệm h=744,8 mm

0,5 0,5

Câu 3

(5đ)

a) Gọi góc lệch pha giữa điện áp của mạch AC, CB với dòng điện lần lượt là ϕ1,

2

ϕ

1

R

ϕ =

L

Z Z C

⇒2 điện áp hai đầu vôn kế vuông pha với nhau

0,5

0,5 0,5 0,5

2 a) ) Ta có:

cos

ϕ

1 2

0

L C L C

ω ω





1 2

1 0

L C LC

LC

ω ω



⇒





0,5

b) Ta có: U R2+U C2 =U12, U R2+U L2 =U22, R2 L

C

(loại)

Trang 5

2

U U U

1

2 2 2

R R

R

U

U U

−

U U U U U U

1 2

R

U U U

U U

=

+

1 2

AB

2 2

1 2

AB

ϕ

+

0,5

Câu 4

(5đ)

a) Trường hợp O1 trước O2 với d1 = x ta có:

' 1

1

xf d

x - f

x - f x - f

l l

1

x - f d - f x(l f f ) lf f f

Suy ra: k1x(l – f1 – f2) = k1lf1 – k1f1f2 + f1f2 (1)

Tương tự trường hợp O2 ở trước O1 ta có:

k2x(l – f1 – f2) = k2lf2 – k2f1f2 + f1f2 (2)

Chia (1) và (2) cho nhau để khử x và biến đổi ta được:

k1k2l(f2 – f1) = f1f2(k2 – k1)

Kết quả: D1 – D2 = 2 1

1 2

0,5 0,5

b) Gọi R là bán kính mặt cầu của O1. Với bán kính của mặt cầu của O2 lớn gấp 1,25

lần bán kính mặt cầu của O1 ta có:

D1 = (n – 1) 1

R và D2 = (n – 1)

1 1,25.R

Tỉ số: 1

2

D

1, 25

D = (3)

Từ các số liệu đề cho: D1 – D2 = 3 (4)

Giải hệ (3) và (4) ta được: D1 = 15 dp và D2 = 12 dp

0,5

0,5 0,5 0,5

Câu 5

(2đ)

Mắc mạnh điện như hình vẽ Điện áp xoay chiều không đổi và thông thường có tần

số f

- Dùng vôn kế xoay chiều đo điện áp lần lượt:

UR; UC

- Xác định điện dung của tụ điện theo công thức

thiết lập được

- Công thức xác định C:

Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là:

R

U

I

R

= (1)

C

U

= = (2)

C

π

0,25

0,5 0,5 0,5 A

B V

Trang 6

……… Hết………

Định dạng
Số trang	6
Dung lượng	272,5 KB