Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2014 2015 sở GDĐT hà nội hệ không chuyên file word có lời giải chi tiết

Tìm tốc độ trung bình lớn nhất của chất điểm chuyển động trong 0,8s.. Chọn hệ trục tọa độ theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống dưới, gốc tọa độ trùng với vị trí cân bằng của v

SỞ GD&ĐT HÀ NỘI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT

NĂM HỌC 2014-2015

Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề

( Đề gồm 03 trang)

Câu 1 ( 4 điểm)

Một vật nhỏ dao động điều hòa trên trục tọa độ Ox với biên độ 10cm và đạt gia tốc lớn nhất tại li

độx Sau đó, vật lần lượt đi qua các điểm có li độ1 x x x x x x trong những khoảng thời 2, 3, 4, 5, 6, 7 gian bằng nhau t 0,1s Biết thời gian vật đi từ x đến1 x hết một nửa chu kỳ 7

1 Tìm khoảng cách nhỏ nhất và khoảng cách lớn nhất giữa hai điểm gần nhau liên tiếp

2 Tìm tốc độ trung bình lớn nhất của chất điểm chuyển động trong 0,8s

Câu 2 ( 5 điểm)

Hai con lắc lò xo giống nhau treo thẳng đứng, sát nhau trên cùng một giá nằm ngang gồm: lò xo nhẹ có độ cứng k= 0,2N/cm; vật nhỏ có khối lượng m Chọn hệ trục tọa độ theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống dưới, gốc tọa độ trùng với vị trí cân bằng của vật Lấyg10 /m s2 Kích thích cùng lúc cho hai vật dao động với phương trình của vật 1

3

x cos t  cm

  và phương trình của vật 2 là 2 6 3 20

6

x cos t  cm

1 Phải kích thích thế nào để hai con lắc dao động với hai phương trình trên

2 Tìm khoảng cách dài nhất giữa hai vật trong quá trình dao động

3 Tìm lực cực đại tác dụng lên giá treo con lắc

Câu 3 ( 4 điểm)

Một con lắc đơn gồm sợi dây có độ dài l, vật nhỏ có khối lượng m =100g, đang dao động điều

hòa Biết đồ thị hợp lực tác dụng lên vật theo thời gian F (t) biểu diễn trên hình bên Lấy2 10;g 10m s/ 2

1 Viết phương trình dao động của vật

2 Giả sử con lắc đang dao động thì người ta đặt một tấm ván dày nghiêng góc 1

50rad

  so với phương thẳng đứng Sau khi qua vị trí cân bằng vật va chạm đàn hồi với tấm ván Tìm chu kì dao động mới của con lắc

Câu 4 ( 3 điểm)

Bạn đang ở trong phòng thí nghiệm Vật lí của trường Trung học phổ thông Để xác định chính xác tiêu cự của một thấu kính phân kỳ, bạn cần những dụng cụ nào? Trình bay phương án thực nghiệm phù hợp

Câu 5 ( 2 điểm)

Không gian từ trường đều với cảm ứng từ B2.102T được giới hạn bởi 2 mặt phẳng song song (P) và (Q) cách nhau đoạn d=2cm Một electron không có vận tốc ban đầu được tăng tốc bởi điện

áp U rồi đưa vào từ trường trên tại điểm A theo phương vuông góc với mặt phẳng (P) (hình 2) Cho e 1, 6.1019C m; e 9,1.1031kg Hãy xác định thời gian electron chuyển động trong từ trường và phương chuyển động của electron khi nó ra khỏi từ trường trong các trường hợp:

Hình 2

1 U = 3,52kV

2 U = 18,88kV

Câu 6 (2 điểm)

Ba vật hình trụ mỏng giống nhau A,B, C cùng có bán kính R = 2cm nằm yên trên một mặt phẳng

ngang, khoảng cách giữa hai tâm của B và C là l Người ta truyền cho A vận tốc v= 10m/s để nó

chuyển động đến va chạm xuyên tâm đồng thời với cả B, C ( hình 3) Coi các va chạm hoàn toàn đàn hồi

Hình 3

1 Biết sau va chạm A dừng lại, tìm vận tốc của B và C sau va chạm

2 Xác định giá trị của l để sau va chạm, A tiếp túc tiến lên phía trước

SỞ GD&ĐT HÀ NỘI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT

NĂM HỌC 2014-2015

Câu 1 1.Dễ thấy chất điểm chuyển động mỗi khoang là

12

T

Khoảng cách xa nhất là 5

2

A cm



Khoảng cách gần nhất là: 3 1, 34

2

AA  cm

2 Để có vận tốc TB lớn nhất thì 2 lần vật qua VTCB:

30

Câu 2 1 Con lắc 1 Tại thời điểm t = 0 thì x0 Acos3cm v; 0  Asin60 3cm s/ Như vậy phải kéo vật xuống một đoạn dưới vị trí cân bằng 3cm rồi cấp cho vật vận

tốc 60 3 cm/s theo chiều hướng xuống dưới

Con lắc 2 Tại thời điểm t = 0 thìx0  Acos 9cm v; 0  Asin 60 3cm s/

Như vậy phải kéo vật xuống một đoạn dưới vị trí cân bằng 9cm rồi cấp cho vật vận

tốc60 3 cm/s theo chiều hướng lên trên

3

3 Lực tác dụng lên giá treo chính thức là lực đàn hồi:F F1F2   k( l01 x1)  k( l02 x2)

1 2

F  Pk x x  mgk cos tF  N

Câu 3.1 Từ đồ thị suy raT 2 ;s   rad s l/ ; 100cm

Vì F  m2x nên tìm đượcx0  2cmvà A= 4cm

Tại t =0 thì

2

A

 và hợp lực có xu thế tăng đến cực đại nên 2

3



 

3

x cos t  cm

2 Với A= 4cm nên 0 1

25

A

rad l

Khi tới vị trí 0

2



  thì quả bóng bị va chạm đàn hồi nên 4

3 3

i

u cu mo

c

T

Câu 4 Dụng cụ: vật sáng ; màn ảnh; hai thấu kính: một thấu kính hội tụ và một thấu kính phân

kì; thước thẳng có chia độ tới mm; giá quang học thẳng ( trên đó có giá đỡ vật sáng, thấu kính và màn ảnh)

Thiết kế thí nghiệm như hình vẽ để thu được ảnh rõ nét trên màn

Bỏ TKPKO , ta di chuyển S trên trục chính đến vị trí 1 S lại thu được ảnh rõ nét trên màn 1 S 1

chính là ảnh ảo của vật S cho bởi TKPK vớiSO1 d S O; 1 d'

Áp dụng công thức: 1 1 1

' f TKPK

f  d d  ( với các quy ước đã học)

Câu 5:

2 2

1

;

2 loren huongtam

mv

R

1 KhiU 3,52kV 3,52.10 ( )3 V  R 1(cm)

Do R<d nên quỹ đạo chuyển động của electron là nửa đường tròn, bán kính R = 1cm và ra khỏi

từ trường tại điểm A’, ngược với điểm vào từ trường Thời gian electron bat trong từ trường là: 1 2 9.10 10( )

2

2. 3

U  kV  V  R cm d cm Nên electron ra khỏi từ trường tại 1 điểm

trên mặt phẳng Q theo phương lệch góc xác định sin 2 0,86 60

2,3

d R

cung AB có độ dài bằng1

6 chu vi đường tròn nên thời gian:

10

1 2

Câu 6 Vì các vật tròn nên va chạm là xuyên tâm do đó B và C sẽ chuyển động theo các phương

đối xứng với nhau qua v Đặt l= N.2R

1 Va chạm đàn hồi luôn có:

2 2

2 '2

2 2 2 2

C B

B C mv

mv

mv mv

2

B C

v

v v   m s

2 Theo định luật bảo toàn động lượng: /

B C

mvmv mv mv Suy ra:mvmv' 2 mv cos B  (2)

Trong đóv B v C, góc giữa quỹ đạo của A và phương của chuyển động B hoặc C

Ta có:

cos

R

    ( vớiO O A B 2R ) (3)

Thay (2) vào (3)v v' v B 4N2 (4)

Kết hợp với (1) thì

2

2

2 '

6

N

N





Để A tiếp tục tiến lên phía trước thì

2

2

2 0 6

N N

Để A va vào B và C thì:N 2 suy ra2N  2nên4 2 l 8cm