DE THI THU HSG VAT LY LOP 12 TU LAN 1 DEN 5(05 DE CO DU DAP AN)

ĐẦY ĐỦ TỪ LẦN 1 ĐẾN 10. ĐÂY TRÍCH TỪ 1 ĐẾN 5 ĐỀ CƠ BẢN DÙNG ĐƯỢC TRƯỜNG THPT THANH HÓA DE DE XUAT CAP TINH KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 Môn thi: VẬT LÍ Lớp 12 THPT Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Đề này có 2 trang, gồm 10 câu. Câu 1 (2,0 điểm): Một lò xo nhẹ có độ cứng k = 50 Nm được treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới gắn vào vật khối lượng m = 500 g. Di chuyển vật theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo dãn 12 cm rồi thả nhẹ. Chọn trục tọa độ Ox có chiều dương hướng xuống dưới, gốc O tại vị trí cân bằng, gốc thời gian lúc thả vật, bỏ qua mọi ma sát, coi vật dao động điều hòa, lấy g = 10 ms2. a) Viết phương trình dao động của vật. b) Sau thời gian bao lâu kể từ lúc bắt đầu thả thì vật đi được quãng đường s = 17 cm. Tính tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian đó. Câu 2 (2,0 điểm): Cho cơ hệ như hình vẽ, các lò xo nhẹ có độ cứng tương ứng là k1 = 120 Nm, k2 = 60 Nm, m = 400 g. Bỏ qua mọi ma sát. Kéo vật theo phương ngang để hệ lò xo dãn tổng cộng 12 cm rồi thả nhẹ để vật dao động điều hòa dọc theo trục các lò xo. a) Tính thời gian từ lúc thả tay đến lúc vật qua vị trí lò xo k2 dãn 4 cm lần thứ 2. b) Khi vật đi qua vị trí có động năng bằng thế năng, người ta giữ chặt điểm nối giữa hai lò xo. Tính biên độ dao động điều hòa của vật sau đó. Câu 3 (2,0 điểm): Tại hai điểm A, B trên mặt nước đặt hai nguồn sóng giống nhau, AB = 16 cm. Hai sóng truyền đi có bước sóng λ = 4 cm. Đường thẳng xx′ thuộc mặt nước và song song với AB, cách AB một đoạn 8 cm. Gọi C là giao điểm của xx′ với đường trung trực của AB. a) Tìm khoảng cách ngắn nhất từ C đến điểm dao động với biên độ cực đại nằm trên xx′. b) Đoạn thẳng PQ = 20 cm thuộc mặt nước nhận AB làm trung trực và cắt AB tại K. Biết K cách trung điểm I của AB một đoạn 5 cm. Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại trên PQ. Bài 4 (2,0 điểm): Hai nguồn sóng kết hợp đặt tại hai điểm A và B trên mặt chất lỏng dao động theo phương trình uA = uB = 4cos10πt (mm). Coi biên độ sóng không đổi, tốc độ truyền sóng là 15 cms. Hai điểm M1, M2 cùng nằm trên một elip nhận A, B làm tiêu điểm có AM1 BM1 = 1 cm và AM2 BM2 = 3,5 cm. a) Tính độ lệch pha của dao động tại M1 và M2. b) Khi li độ của M1 là 3 mm thì li độ của M2 là bao nhiêu? Câu 5 (2,5 điểm): Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m = 100(g) và lò xo nhẹ có độ cứng k = 100(Nm). Nâng vật nặng lên theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo không bị biến dạng, rồi truyền cho nó vận tốc (ms) thẳng đứng hướng lên. Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật nặng. Chọn trục tọa độ Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ O ở vị trí cân bằng. Lấy g = 10(ms2); . a) Nếu sức cản của môi trường không đáng kể, con lắc lò xo dao động điều hòa. Tính: Độ lớn của lực đàn hồi mà lò xo tác dụng vào vật lúc t = 13(s). Tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian 16(s) đầu tiên. b) Nếu lực cản của môi trường tác dụng lên vật nặng có độ lớn không đổi và bằng FC=0,1(N). Hãy tìm tốc độ lớn nhất của vật sau khi truyền vận tốc. Câu 6 (2,0 điểm): Mạch điện AB gồm đoạn AM nối tiếp với MB. Đặt vào hai đầu mạch AB hiệu điện thế (V). Điện áp ở hai đầu đoạn mạch AM sớm pha hơn cường độ dòng điện một góc . Đoạn mạch MB chỉ có tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng (UAM + UMB) đạt giá trị cực đại. Hỏi khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụ điện là bao nhiêu? Câu 7 (2,5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ, E = 4V, r = 4 , hai tụ điện giống nhau cùng điện dung C, cuộn dây có độ tự cảm L = 104 H. Ban đầu cả hai khóa k1 và k2 đều đóng, trong mạch có dòng điện không đổi. Ngắt khóa k1 để có dao động điện từ tự do trong mạch với hiệu điện thế cực đại giữa hai đầu cuộn dây đúng bằng suất điện động E của nguồn. Bỏ qua điện trở thuần của cuộn dây, dây nối và các khóa k1, k2. a, Xác định điện dung C của mỗi tụ điện và điện tích cực đại của mỗi tụ điện trong quá trình dao động b, Khi năng lượng từ trường trong cuộn dây bằng năng lượng điện trường trên bộ tụ điện, ngắt k2. Xác định hiệu điện thế cực đại giữa hai đầu cuộn dây sau đó. Câu 8 (2,0 điểm): Trong thí nghiệm IÂng về giao thoa ánh sáng, hai khe S1, S2 cách nhau một đoạn a = 2mm, được chiếu bởi ánh sáng trắng có bước sóng nằm trong khoảng từ đến . Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe S1, S2 đến màn quan sát là D=2m. a. Tính bề rộng quang phổ bậc ba. b. Tính khoảng cách nhỏ nhất từ vị trí có 4 bức xạ sáng trùng nhau tới vân trung tâm. Câu 9 (1,0 điểm): Một tế bào quang điện có công thoát electron của kim loại làm catode là 3,50 eV. Người ta đặt vào hai đầu anode (A) và catode (K) một điện áp xoay chiều , sau đó dùng ánh sáng hồ quang có bước sóng chiếu vào catode. Hỏi trong 2s sau khi đã chiếu ánh sáng, khoảng thời gian không có dòng quang điện chạy trong tế bào quang điện là bao nhiêu? (Cho điện tích, khối lượng của electron là e = 1,6.1019C, m = 9,1.1031kg, vận tốc ánh sáng c = 3.108 ms, hằng số Plăng h = 6,625.1034 J.s) Câu 10 (2,0 điểm): Hết

TRƯỜNG THPT

THANH HÓA

DE DE XUAT CAP TINH

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12

Môn thi: VẬT LÍ Lớp 12 THPT

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

Đề này có 2 trang, gồm 10 câu.

Câu 1 (2,0 điểm):

Một lò xo nhẹ có độ cứng k = 50 N/m được treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới gắn vào vậtkhối lượng m = 500 g Di chuyển vật theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo dãn 12 cm rồi thả nhẹ.Chọn trục tọa độ Ox có chiều dương hướng xuống dưới, gốc O tại vị trí cân bằng, gốc thời gian lúc thảvật, bỏ qua mọi ma sát, coi vật dao động điều hòa, lấy g = 10 m/s2

a) Viết phương trình dao động của vật

b) Sau thời gian bao lâu kể từ lúc bắt đầu thả thì vật đi được quãng đường s = 17 cm Tính tốc

độ trung bình của vật trong khoảng thời gian đó

Câu 2 (2,0 điểm):

k1 = 120 N/m, k2 = 60 N/m, m = 400 g Bỏ qua mọi ma sát

thả nhẹ để vật dao động điều hòa dọc theo trục các lò xo

a) Tìm khoảng cách ngắn nhất từ C đến điểm dao động với biên độ cực đại nằm trên xx′

b) Đoạn thẳng PQ = 20 cm thuộc mặt nước nhận AB làm trung trực và cắt AB tại K Biết Kcách trung điểm I của AB một đoạn 5 cm Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại trên PQ

Bài 4 (2,0 điểm):

Hai nguồn sóng kết hợp đặt tại hai điểm A và B trên mặt chất lỏng dao động theo phương trình uA =

uB = 4cos10πt (mm)t (mm) Coi biên độ sóng không đổi, tốc độ truyền sóng là 15 cm/s Hai điểm M1, M2 cùngnằm trên một elip nhận A, B làm tiêu điểm có AM1 - BM1 = 1 cm và AM2 - BM2 = 3,5 cm

a) Tính độ lệch pha của dao động tại M1 và M2

b) Khi li độ của M1 là 3 mm thì li độ của M2 là bao nhiêu?

Câu 5 (2,5 điểm):

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m = 100(g) và lò xo nhẹ có độ cứng k

= 100(N/m) Nâng vật nặng lên theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo không bị biến dạng, rồi truyềncho nó vận tốc 0,1 30 (m/s) thẳng đứng hướng lên Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vậtnặng Chọn trục tọa độ Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ O ở vị trí cân bằng Lấy

g = 10(m/s2); πt (mm)2 10

a) Nếu sức cản của môi trường không đáng kể, con lắc lò xo dao động điều hòa Tính:

- Độ lớn của lực đàn hồi mà lò xo tác dụng vào vật lúc t = 1/3(s)

- Tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian 1/6(s) đầu tiên

b) Nếu lực cản của môi trường tác dụng lên vật nặng có độ lớn không đổi và bằng FC=0,1(N) Hãy tìmtốc độ lớn nhất của vật sau khi truyền vận tốc

Câu 7 (2,5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ, E = 4V, r = 4,

= 10-4 H Ban đầu cả hai khóa k1 và k2 đều đóng, trong mạch có

dòng điện không đổi Ngắt khóa k1 để có dao động điện từ tự do

trong mạch với hiệu điện thế cực đại giữa hai đầu cuộn dây đúng

bằng suất điện động E của nguồn Bỏ qua điện trở thuần của

cuộn dây, dây nối và các khóa k1, k2

a, Xác định điện dung C của mỗi tụ điện và điện tích cực đại của mỗi tụ điện trong quá trình dao

k1

k2

C

Hình cho câu7

Trong thí nghiệm I-Âng về giao thoa ánh sáng, hai khe S1, S2 cách nhau một đoạn a = 2mm, được chiếu bởi ánh sáng trắng có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,40m đến 0,75m Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe S1, S2 đến màn quan sát là D=2m

a Tính bề rộng quang phổ bậc ba

b Tính khoảng cách nhỏ nhất từ vị trí có 4 bức xạ sáng trùng nhau tới vân trung tâm

Câu 9 (1,0 điểm):

Một tế bào quang điện có công thoát electron của kim loại làm catode là 3,50 eV Người ta đặt vào

hai đầu anode (A) và catode (K) một điện áp xoay chiều 3 os(4 ) ( )

3

AK

u  c t  V , sau đó dùng ánh sáng

hồ quang có bước sóng 0, 248 m chiếu vào catode Hỏi trong 2s sau khi đã chiếu ánh sáng, khoảng

thời gian không có dòng quang điện chạy trong tế bào quang điện là bao nhiêu? (Cho điện tích, khối lượng của electron là e = -1,6.10 -19 C, m = 9,1.10 -31 kg, vận tốc ánh sáng c = 3.10 8 m/s, hằng số Plăng

ĐỀ THI CHÍNH THỨC

Môn thi: VẬT LÍ Lớp 12 THPT

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

m rad/sTại VTCB lò xo dãn là: Δl==0,1ml=mgk =0,1m

Biên độ dao động: A=2 cm

b(1đ) S=17 cm=8A +1 Vậy li độ của vật ở thời điểm đó là x=1 cm

Từ mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều ta xác định được thời gian kể từ lúcvật bắt đầu dao động đến lúc vật qua vị trí x=1 cm là:

13πt (mm) 13πt (mm)α=ωt+φ)t= t= 1,36s

a(1đ) Biên độ dao động của hệ sau khi buông tay là A=12 cm

Chọn chiều dương hướng từ vị trí cân bằng của vật đến vị trí buông tay

 Vật cách vị trí cân bằng 6 cm và đang chuyển động theo chiều dương

Độ cứng tương đương của hệ: k=k1.k2/(k1+k2) = 40 N/m (k1,k2 ghép nối tiếp)

2

O 1

M x

Gọi cơ năng dao động của hệ trước khi giữ chặt điểm nối hai lò xo là W.

Khi động năng bằng thế năng thì: t

W

W =2Khi đó thế năng đàn hồi của lò xo k1 là:

t2

1 1 2 2 t1

 Trên đoạn PK có 1 điểm cực đại và không trùng với P, K

 Có 2 điểm cực đại trong đoạn PQ

12

O 6

M x

B A

P

K I Q

Hình câu a Hình câu b

Câu 4

a (1đ)

Giả sử hai điểm M1; M2 cách các nguồn các khoảng d1, d2; d1’, d2’

Hai nguồn giống nhau có  =3 cm

Hai điểm nằm trên cùng một elip nên: d +d =d' +d'1 2 1 2

 Hai điểm M1, M2 dao động ngược pha

Quãng đường vật dao động điều hòa

đi được sau 1/6s là:

S= 2A+ 2HM = 2A + A=3A=6cm

+ Tốc độ trùng bình :

2 3



3



x o

Vtb=

636( / )1

kx mv

Dùng định lí hàm sin trong tam giác AMB:

sin sin sin sinsin

1

U C r

E L

W W

W W

W

4

12

Sau khi ngắt k2 thì mạch dao động gồm L và một tụ C với năng lượng điện từ

W W W W

W

4

34

121

Hay: CU o C b U o CU o U o U o E 4,9V

2

32

3'2

2

1.4

32

1.4

3'2

b (1đ) - Khi làm thí nghiệm giao thoa với ánh sáng trắng, trên màn quan sát ta thu được các dải

màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Dải màu của bậc này có một phần chồng lên dải màu của bậc khác

- Gọi 4 bức xạ trùng nhau gần vân trung tâm nhất thuộc các giải màu bậc k, k+1, k+2, k+3 ở cùng một phía so với vân trung tâm ở O , (k  N) ………

Đặt: 1 tim 0, 40m; 2 do 0,75m ; 1  2

)3

k

k a

D k a

D k

)3(

1 2

1 1

2 1

k k

1,52

- Như vậy khi u AK1,5V thì không có dòng quang điện

- Suy ra, trong 1 chu kì (T=1/2 s) thời gian dòng quang điện bằng 0 là: T/3

- Phân tích t = 2s =4.T, ta có thời gian dòng quang điện bằng 0 là 4 2

Thời điểm vật bắt đầu trượt trên bàn, lò xo dãn : Δl==0,1mlo = µ.m.g/k = 4,0cm

Xét trong hệ quy chiếu gắn với C – hệ quy chiếu quán tính, ván chuyển

động với tốc độ vo Khi vật bắt đầu trượt, vận tốc của vật cũng bằng 20cm/

s

So sánh cơ hệ trên với con lắc lò xo thẳng đứng : Fms là lực có độ lớn và phương chiều không đổi đóng vai như trọng lực P

=> Cơ hệ dao động điều hòa với tần số góc :  k/m

Biên độ dao động của con lắc là : A = vo/ωt+φ) = vo m/k = 4,0cm

Lò xo sẽ dãn cực đại khi vật đi đến vị trí biên : Δl==0,1ml max = Δl==0,1ml o + A = 8,0cm

b (1đ) Thời gian từ lúc kéo đến lúc vật bắt đầu trượt : Δl==0,1mto = Δl==0,1mlo/vo = 0,20s

Từ lúc bắt đầu trượt (vị trí cân bằng) đến khi lò xo dãn cực đại lần đầu (vị trí biên) mất thời gian T/4

Thời gian từ lúc kéo đến khi lò xo dãn cực đại lần đầu :

Δl==0,1mt = Δl==0,1mto + T/4 = 0,20 + 2πt (mm) 1/25/4 ≈ 0,514s

voC

Fmsv

o

C

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THANH HOÁ

DE THI DE XUAT

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

Môn thi: VẬT LÝ Lớp 12 THPT

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

Đề này có 08 câu, gồm 02 trang

Câu 1:(3điểm) Cho cơ hệ như hình vẽ Lò xo nhẹ có độ cứng k = 40N/m

mang đĩa có khối lượng M = 60g Thả vật khối lượng m = 100g rơi tự do

từ độ cao h = 10cm so với đĩa Khi rơi chạm vào đĩa, m sẽ gắn chặt vào

đĩa và cùng đĩa dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Lấy g = 10m/s2

a Tìm biên độ và chu kỳ dao động của hệ

b Tính khoảng thời gian lò xo bị giãn trong một chu kỳ

Hình 1

Câu 2 (3 điểm): Hai chất điểm M, N dao động điều hòa dọc theo hai đường thẳng song song kề nhau

và song song với trục tọa độ Ox Vị trí cân bằng của M và của N đều ở trên một đường thẳng qua gốc tọa độ và vuông góc với Ox Phương trình dao động của chúng lần lượt là x1 = 10cos2πt (mm)t cm và x2 = 10

3cos(2πt (mm)t +

2

) cm Hai chất điểm gặp nhau khi chúng đi qua nhau trên đường thẳng vuông góc với trục Ox

Xác định thời điểm hai chất điểm gặp nhau lần thứ 2013 ?

Câu 3: (2điểm) Trên mặt nước có hai nguồn sóng giống nhau A và B, hai nguồn cùng pha, cách nhau

khoảng AB = 10 cm đang dao động vuông góc với mặt nước tạo ra sóng có tốc độ truyền sóng 20cm/s

và tần số 40Hz

a Tính bước sóng và số điểm dao động cực đại trên đoạn AB

b C và D là hai điểm khác nhau trên mặt nước, CD vuông góc với AB tại M sao cho

MA = 3 cm; MC = MD = 4 cm Tính số điểm dao động cực đại trên CD

Câu 4 (2 điểm): Trong một thí nghiệm giao thoa với hai nguồn phát sóng giống nhau tại A và B trên

mặt nước Khoảng cách AB=16cm Hai sóng truyền đi có bước sóng λ=4cm Trên đường thẳng xx’song song với AB, cách AB một khoảng 8 cm, gọi C là giao điểm của xx’ với đường trung trực của

AB Tính khoảng cách ngắn nhất từ C đến điểm dao động với biên độ cực tiểu nằm trên xx’

Câu 5: (3 điểm) Một đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm

một điện trở thuần, một cuộn dây và một tụ điện ghép nối

tiếp như trên hình vẽ Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch có (Hình2)

dạng u = 175 2cos100πt (mm)tAB (V) Mạch điện có tính dung kháng (ZC > ZL)

a Giả sử cuộn dây thuần cảm Sử dụng một vôn kế, hãy trình bày cách xác định góc lệch pha giữa u và

i với số lần đo tối thiểu

b Biết các hiệu điện thế hiệu dụng UAM = UMN = 25V, U = 175VNB Tìm hệ số công suất của đoạn mạch AB

Câu 6 ( 3điểm): Cho mạch điện như hình vẽ 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  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 U140 ;V U2 20 10 V

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 10 3

U V Tính giá trị của điện trở R và độ tự cảm L

Câu 7(2điểm): Hai điểm nằm cùng một phía của nguồn âm, trên cùng một phương truyền âm cách

nhau một khoàng bằng a, có mức cường độ âm lần lượt là LM=30dB và LN=10dB Biết nguồn âm là đẳng hướng Nếu nguồn âm đó dặt tại điểm M thì mức cường độ âm tại N bằng bao nhiêu?

Câu 8(2điểm): Cho mạch điện như hình 4, trong đó R là điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm có độ tự

cảm L thay đổi được, tụ điện có điện dung C biến thiên Đặt vào hai đầu AB một điện áp xoay chiều cógiá trị hiệu dụng không đổi U = 120 V và tần số f = 50 Hz

a Điều chỉnh L = L1 , C = C1 thì các điện áp hiệu dụng giữa hai điểm A, N và N, B là UAN = 160 V,

UNB = 56 V và công suất tiêu thụ của mạch điện là P = 19,2 W Tính các giá trị R, L1 và C1

b Điều chỉnh C = C2 rồi thay đổi L, nhận thấy khi L = L2 = 9,6

πt (mm) H thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại Tìm giá trị của C2 và giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng đó

L R

A

Hình 4

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THANH HOÁ

DE THI DE XUAT

HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH

GIỎI CẤP TỈNH Môn thi: VẬT LÝ Lớp 12 THPT

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

Đề này có 08 câu, gồm 02 trang

Câu 1:(3điểm) a/ Tìm biên độ và chu kỳ dao động – 2điểm

+ thời gian lò xo giãn là thời gian

đi hết cung  5 10 rad s/ ; t = 2 1 ar cos A x

0.50.5

0.50.5

0.250.250.5

Câu 2 (3 điểm) x1 = x2  10cos(2πt (mm)t)= 10 3cos(2πt (mm)t +

2

) cm = - 10 3sin(2πt (mm)t)

 t = -

12

1+ 2

Câu 3: (2 điểm) a Bước sóng là 0,5 cm và 19 cực đại.

b Số điểm dao động cực đại trên CD là Xét Tại M trên AB :BM-AM = kλ (1)

kM =(7-3)/0,5 = 8 => Tại M là cực đại bậc 8

Xét Tại C trên AB :BC-AC = kc λ

=> kC = 6,1 vậy cực bậc 6 tại C1 gần C ( trong CM) Vậy trên CD có 5 cực đại

1.0

1,0

Câu 4 (2điểm) : Gọi M là điểm thỏa mãn yêu cầu và đặt CM=x,

Khoảng cách ngắn nhất từ C đến điểm dao động với biên độ cực tiểu nằm trên xx’ thì M thuộc cực tiểu thứ nhất k=0

cm x

x x

k d d

42 , 1

2 ) 8 ( 8 ) 8 ( 8

) 2

1 (

2 2

2 2

2 1

+ Hệ số công suất của đoạn mạch : R r

0.5

Câu 6( 3điểm) : 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 ) tgφ= UL/(UR+Ur) =1 => φ = φU - φUR =πt (mm)/4

=>u AM 40 2 os(100c t / 4)( )V

2 Xác định R;L+ Dung kháng của tụ điện: Z C  1 10( )

1 1

1    

R

a R

a R

1

= - 20.lg9 = - 19,1dB Vậy LN/ ≈ 11dB

0.5

0.50.5

Câu 8( 2 điểm) a Tính các giá trị R, L 1 và C 1

* Ta vẽ giản đồ véc tơ như hình bên:

L = = 2,04 H ωt+φ) 100πt (mm)

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

Đề này có 2 trang, gồm 08 câu

Câu 1 (4,0 điểm)

Một lò xo nhẹ có chiều dài l 0, độ cứng k = 16 N/m được cắt ra thành hai lò xo, lò xo thứ nhất có chiều

dài l 1 = 0,8 l 0 , lò xo thứ hai có chiều dài l 2 = 0,2 l 0 Hai vật nhỏ 1 và 2 có khối lượng bằng nhau m1 = m2 = 500 g

đặt trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang và được gắn vào tường nhờ các lò xo trên (hình 2) Khoảng cách giữa hai

vật khi hai lò xo chưa biến dạng là O1O2 = 20 cm Lấy gần đúng πt (mm)2 = 10

a Tính độ cứng k1 và k2 của mỗi lò xo.

b Người ta kích thích cho hai vật dao động dọc theo trục x:

Vật thứ nhất bị đẩy về bên trái còn vật thứ hai bị đẩy về bên

phải rồi đồng thời buông nhẹ để hai vật dao động điều hòa

Biết động năng cực đại của hai vật bằng nhau và bằng 0,1(J)

Kể từ lúc thả các vật, sau khoảng thời gian ngắn nhất là bao

nhiêu khoảng cách giữa chúng là nhỏ nhất, tính khoảng cách

nhỏ nhất đó

Câu 2 (3,0 điểm)

Tại hai điểm A và B trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng cơ kết hợp cùng pha cách nhau AB = 8

cm, dao động với tần số f = 20 Hz Một điểm M trên mặt chất lỏng, cách A một khoảng 25 cm và cách B mộtkhoảng 20,5 cm, dao động với biên độ cực đại Giữa M và đường trung trực của AB có hai vân giao thoa cựcđại Coi biên độ sóng không suy giảm khi truyền đi

a Xác định tốc độ truyền sóng và tìm số điểm dao động cực đại trên đoạn AB (không kể A và B).

b Gọi O là trung điểm của AB; N và P là hai điểm nằm trên trung trực của AB về cùng một phía so với O

thỏa mãn ON = 2 cm; OP = 5 cm Trên đoạn NP gọi Q là điểm trên đoạn NP và Q dao động cùng pha với O.Xác định khoảng cách từ Q đến O

Câu 3 (3,0 điểm)

Cho mạch điện như hình 2, trong đó R là điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi

được, tụ điện có điện dung C biến thiên Đặt vào hai đầu AB một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khôngđổi U = 120 V và tần số f = 50 Hz

a Điều chỉnh L = L1 , C = C1 thì các điện áp hiệu dụng giữa hai điểm A, N và N, B là UAN = 160 V,

UNB = 56 V và công suất tiêu thụ của mạch điện là P = 19,2 W Tính các giá trị R, L1 và C1

Hình 1

B

C N

L R

A

Hình 2

b Điều chỉnh C = C2 rồi thay đổi L, nhận thấy khi L = L2 = 9,6

πt (mm) H thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn dâyđạt giá trị cực đại Tìm giá trị của C2 và giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng đó

Câu 4 (3,0 điểm)

Cho mạch dao động như hình 4: C1 và C2 là các điện dung của hai tụ điện, L là độ tự cảm của một cuộncảm thuần Biết C1 = 4 F, C2 = 8 F, L = 0,4 mH Điện trở khóa K và các dây nối là không đáng kể.

a Ban đầu khóa K đóng, trong mạch có dao động điện từ với điện tích

cực đại trên tụ C1 là q0 = 1,2.10-5 C Tính chu kỳ dao động riêng của mạch và

cường độ dòng điện cực đại trong mạch

b Tại thời điểm điện áp giữa hai bản của tụ C1 đạt cực đại người ta mở

khoá K Xác định độ lớn cường độ dòng điện trong mạch tại thời điểm điện

áp giữa hai bản của tụ C1 bằng không

Câu 5 (3,0 điểm)

Hai trọng vật A và B có khối lượng lần lượt là M1 = 9 kg, M2 = 40 kg đặt trên mặt phẳng nằm ngang Hệ

số ma sát giữa mặt phẳng ngang và A, B đều là  = 0,1 Hai vật được nối với nhau bằng một lò xo nhẹ có độ

cứng k = 150 N/m, B tựa vào tường thẳng đứng (Hình 4) Ban đầu hai vật nằm yên và lò xo không biến dạng.

Một vật có khối lượng m = 1 kg bay theo phương ngang với vận tốc v đến cắm vào trong A (coi va chạm xảy ratức thì và hoàn toàn mềm) Lấy g = 10 m/s2

a Cho v = 10 m/s Tìm độ nén cực đại của lò xo.

b Tìm vận tốc nhỏ nhất vmin của vật m để vật B có thể dịch chuyển sang trái

C = 0,12

πt (mm) μFF Trong mạch có dao động điện từ với điện áp cực đại giữa hai bản tụ của tụ điện là 5 V

a Tính chu kỳ riêng và năng lượng điện từ của mạch

b Vào thời điểm điện áp trên tụ có giá trị 2,5 V thì điện tích trên tụ và cường độ dòng điện chạy trong mạch

là bao nhiêu ?

Câu 8 (1,0 điểm)

Có hai hộp kín, biết bên trong một hộp chứa điện trở thuần R, một hộp chứa tụ C Hãy lập một phương

án thí nghiệm đơn giản ( có giải thích ) để chỉ ra hộp nào chứa R, hộp nào chứa C với các dụng cụ sau: một vôn

kế nhiệt có điện trở rất lớn, một ống dây thuần cảm có độ tự cảm L (ZL ≠ ZC), một nguồn điện xoay chiều u = U

2 cos2πft (V) (U, f không thay đổi) ft (V) (U, f không thay đổi)

TRƯỜNG THPT

THANH HÓA

HƯỚNG DẪN CHI TIẾT ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH

GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 Môn thi: VẬT LÍ Lớp 12 THPT

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

b Xác định khoảng cách cực tiểu và khoảng thời gian tương ứng: (2,0đ)

* Biên độ của mỗi vật: A1=

1 02

k

W

= 0,1m = 10cm; A2=

2 02

x1 = A1cos(ωt+φ)1t +φ1) = 10cos(ωt+φ)t – πt (mm)) (cm)

x2 = A2cos(ωt+φ)2t +φ2) = 5cos(2ωt+φ)t) (cm

* Khoảng cách hai vật tại một thời điểm bất kỳ (tính theo cm):

d = |O1O2 + x2 – x1 = 20 + 5cos(2ωt+φ)t) - 10cos(ωt+φ)t – πt (mm))| (cm)

* Biến đổi toán học:

d = | 20 + 5(2cos2ωt+φ)t – 1) + 10cosωt+φ)t = 15 + 10(cos2ωt+φ)t + cosωt+φ)t)|

 d = |15 + 10(cos2ωt+φ)t + 2

2

1.cosωt+φ)t +

4

1 ) – 2,5| = |12,5 + (cosωt+φ)t +

* Để tìm khoảng thời gian kể từ lúc thả đến khi đạt khoảng cách cực tiểu lần đầu tiên ta giảiphương trình trên: cosωt+φ)t = -

hoặc t = -1/3 + k ( k = 1; 2; ) Từ đó ta lấy nghiệm : tmin = 1/3 (s)

2 (3,0đ) a Tìm tốc độ truyền sóng và số cực đại trên AB (1,5đ)

* Điều kiện để tại M dao động cực đại: d - d = k.λ2 1  kλ = 25 - 20,5 = 4,5 (cm)

Vì giữa M và đường trung trực của AB có 2 vân giao thoa cực đại Tại M là vân dao thoa cựcđại thứ 3 nên k = 3 Từ đó λ = 1,5 (cm)  v = λ.f = 20.1,5 = 30 (cm/s)

* Điều kiện để tại M’ trên AB có dao động cực đại:

d2 – d1 = k λ (với k = 0; 1; 2 ) và d1 + d2 = AB nên: d1 = (k AB) / 2

Điều kiện 0 < d1; d2 < AB hay 0 < (kλ + AB)/2 < AB

Thay số vào tìm được: - AB

 < k < AB

 hay: -5,33 < k < 5,33

Suy ra: k = - 5; - 4; - 3; - 2; - 1; 0; 1; 2; 3; 4; 5  11 điểm dao động cực đại.

b Tìm đoạn QO: (1,5đ)

* Phương trình dao động của hai nguồn: u1 = u2 = Acos2ft

Điểm Q nằm trên trung trực của AB cách A khoảng d dao động theo phương trình: u =

2Acos(2ft - 2d

)  Độ lệch pha của điểm này so với O:  = 2d d O



L = = 2,04 H ωt+φ) 100πt (mm)

4 (3đ) a Xác định chu kỳ T và cường độ I 0 của mạch: (1,5 đ)

* Do khóa K đóng nên tụ C2 bị nối tắt, mạch dao động gồm L nối kín với C1 Chu kỳ dao độngcủa mạch được tính theo công thức: T = 2 L C 1

Thay số ta được T= 8.10-5s hay T  0,25ms

* Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng điện từ của mạch :

0 0 1

b Xác định cường độ i khi khóa K mở và u 1 =0 (1,5 đ)

* Khi điện áp giữa hai tấm của tụ C đạt giá trị cực đại U1 0 thì cường độ dòng điện trong mạchbằng 0 , vậy lúc đó sự mở khóa K không gây ra hiệu ứng gì Vào lúc vừa mở K, điện tích tụ C1

là q1= q0, điện tích tụ C là q2 2 = 0 Cụ thể lúc đó điện tích tấm bên phải của C là q1 0 và điệntích tấm bên trái của C là q2 2 = 0

* Vì tổng điện tích của hai tấm này không đổi nên đến thời điểm điện tích tụ C bằng 0 thì điện1

tích trên tấm trái của C là q2 0 đồng thời lúc đó trong mạch có dòng điện cường độ i Năng lượngmạch lúc đầu bằng năng lượng tụ C1: W0

2 0 1

q2C

 ; lúc sau năng lượng mạch gồm năng lượng điệntrường trên tụ C2 và năng lượng từ trường trên cuộn cảm, theo ĐLBT năng lượng của mạch

2 2