Đề và đáp án chọn HSG 12 môn vật lý năm học 2015 2016

Đề và đáp án chọn HSG 12 môn vật lý năm học 2015 2016 Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương. Đề và đáp án chọn HSG 12 môn vật lý năm học 2015 2016 Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương. Đề và đáp án chọn HSG 12 môn vật lý năm học 2015 2016 Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương.

SỞ GD&ĐT HẢI DƯƠNG ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH

LỚP 12 THPT – NĂM HỌC 2015-2016

MÔN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 180 phút

(Đề này gồm 05 câu, 02 trang)

Câu 1 (1,5 điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ Hiệu điện thế ở hai đầu mạch điện không đổi UMN = 8V, các điện trở R1 = 8 và R2 = 4 Dây điện trở đồng nhất AB có chiều dài 1m, mỗi cm chiều dài có điện trở r = 0,08 Điện trở của ampe kế và các

dây nối không đáng kể

a Tính điện trở của dây AB

b Dịch chuyển con chạy C sao cho AB =

3.BC Tính cường độ dòng điện qua ampe kế

c Xác định vị trí con chạy C để cường độ dòng

điện qua ampe kế IA = 0,8A và có chiều từ C đến D

Câu 2 (2,5 điểm)

1 Cho mạch điện như hình vẽ: nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r; cuộn

dây thuần cảm, có độ tự cảm L; thanh kim loại MN khối lượng là m, chiều dài l, điện trở không đáng kể có thể trượt không ma sát dọc theo 2 thanh ray x, y là hai thanh dẫn điện Hệ thống được đặt trong một mặt phẳng nằm ngang trong một

từ trường đều cảm ứng từ B hướng thẳng đứng xuống

dưới Ban đầu khoá K đóng Khi dòng điện trong cuộn dây

ổn định người ta ngắt khoá K Bỏ qua điện trở của các

thanh ray và điện trở tiếp xúc giữa MN và các thanh ray

a Chứng minh thanh MN dao động điều hòa

b Tính vận tốc cực đại và biên độ dao động của thanh MN

2 Theo định luật cảm ứng điện từ, từ thông qua một ống dây dẫn kín biến thiên thì

trong ống dây sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng Giả sử trong phòng thí nghiệm của nhà trường

có đầy đủ các thiết bị thí nghiệm cần thiết Em hãy nêu 4 phương án thí nghiệm khác nhau (có hình vẽ và dự đoán kết quả về chiều của dòng điện cảm ứng) để kiểm chứng định luật cảm ứng điện từ này

Câu 3 ( 1,5 điểm)

Cho thấu kính hội tụ L có quang tâm O, tiêu cự 12cm và một điểm sáng S cách trục chính của L 2cm và cách L 16cm tạo ảnh S’

a Tìm vị trí của S’

b Cho S chuyển động ra xa thấu kính, theo phương song song với trục chính với tốc

độ không đổi 4cm/s Xác định quĩ đạo chuyển động và tốc độ trung bình của ảnh S’ trong thời gian 0,5s kể từ khi S bắt đầu chuyển động

ĐỀ CHÍNH THỨC

D

R2

R1

+ U

A

c Cho S dao động điều hòa với phương trình 2cos(2 )

2

x t  cm

theo phương vuông góc với trục chính của thấu kính quanh vị trí là giao quĩ đạo của S với trục chính Hãy viết phương trình dao động của ảnh S’

Câu 4 (2,5 điểm)

Một lò xo có độ cứng K = 100 N/m đầu trên gắn vào một giá đỡ, đầu dưới gắn vật có khối lượng m = 100g Chọn trục tọa độ phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên, gốc O trùng vị trí cân bằng của vật Lấy g = 10 m/s2, π2 = 10

1 Tại thời điểm t0 = 0, đưa vật tới vị trí lò xo dãn 2cm rồi truyền cho vật vận tốc có độ lớn 10 3 cm/s, chiều hướng xuống dưới Coi vật dao động điều hòa

a Viết phương trình dao động của vật

b Xác định thời điểm vật có vận tốc v10(cm/s)lần thứ 2015, kể từ thời điểm t0 = 0

c Tìm quãng đường vật đi được kể từ thời điểm ban đầu đến khi gia tốc của vật đổi chiều lần thứ nhất

2 Giả sử, tại thời điểm ban đầu vật đang đứng yên ở vị trí lò xo không biến dạng cho hệ rơi tự do thẳng đứng theo trục của lò xo Tại thời điểm 0,0544s (Lấy gần đúng bằng

100

3



s) người ta giữ cố định đầu trên của lò xo Tìm tốc độ cực đại của vật sau đó

Câu 5 (2 điểm)

Một con lắc đơn lý tưởng có chiều dài l = 1m Quả cầu con lắc có kích thước nhỏ và khối lượng m = 0,1 kg được tích điện dương q = 1,2.10-6C Người ta treo con lắc trong một điện trường đều có cường độ E = 105V/m và phương nằm ngang hướng sang phải Cho g = 10m/s2, 2 = 10 Bỏ qua mọi ma sát

a Tại vị trí cân bằng của vật, tìm góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng

b Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng về bên phải sao cho dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 120 rồi thả nhẹ Coi vật dao động điều hòa Tìm chu kì dao động và

cơ năng của con lắc trong điện trường

c Giả sử con lắc đang đứng yên ở vị trí cân bằng, đột ngột đổi chiều điện trường đồng

thời giảm cường độ điện trường đi một nửa so với ban đầu Hãy tính vận tốc cực đại của quả cầu

Hết

-Họ và tên thí sinh: Số báo danh

Chữ kí giám thị số 1: Chữ kí giám thị số 2:

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12

MÔN : VẬT LÝ

(Hướng dẫn chấm gồm 05 trang)

Câu 1

(1,5đ)

a Áp dụng công thức tính điện trở R  r l ;

b Khi AB = 3BC

=> AC 2

BC

R  BC  (1)

Mặt khác: 1

2

2

R

R  (2)

Từ (1) và (2) suy ra: 1 2

R  R

=> mạch cầu cân bằng

c Đặt RAC = x ( ĐK : 0  x 8 ) ta có RBC = (8 - x )

Tìm được UAC = 3,2V; UCB = 4,8V

0,25đ

Tìm được x = 2

Suy ra: BC = 3.AC

0,25đ

Câu 3

(1,5đ)

a ( 0,5 điểm)

Vị trí của ảnh:

f d

df

12 16

12 16







d

d h

b ( 0,5 điểm)

SS1 = v.t = 4 0,5=2cm ; S1H1 = 2cm ; d1= S1I = 18cm

Nhận xét: Khi S di chuyển đến S1 tia sáng S1I vẫn song song với trục

chính nên tia ló đi qua F’quỹ đạo chuyển động của S’ là đường thẳng

IF’

0,25đ

Ảnh di chuyển cùng chiều với vật nên ảnh S’1 của S1 sẽ đến gần (L) hơn

trên đường IF’

cm f

d

df

12 16

12 16







f d

f d

12 18

12 18 '

1

1







cm d

d H

S

H

18

36 2

' '

'

1

1 1

1

1

S H S H  d d      cm K

S K

S

S

1 2

1 1 2

1 2

Tốc độ trung bình của S’ là: cm s

t

S S

5 , 0

17 , 12 ' ' 1







0,25đ

c ( 0,5 điểm)

+ Khi S dđđh với biên độ 2cm thì ảnh S’ dao động theo hướng

ngược lại với biên độ cm

d

d A

16

48 2

' '

1



+ x = 6 cos(2t

-2

 ) cm

0,25đ

0,25đ

a ( 1 điểm)

10 rad / s

     ; Điều kiện cân bằng P Fr r odh 0r

40



O

I

’ H

H

1

H’1

S’1

S’

S

S1

L

K

Câu 4

(2,5 đ)

Tại t0 = 0:

lò xo dãn 2cm

l

0,25đ

2 / 3



�

�  

� → phương trình dao động x 2cos 10 t 2 cm

3



0,5đ

b (0,5 điểm)

Trong 1 chu kì vận tốc v 10cm/shai lần

Trong 2015 lần thì 2014 lần sau hết thời gian t2 = 1007T = 201,4s 0,25đ

Kể từ thời điểm ban đầu đến thời điểm v 10cm/slần thứ nhất hết

s T

T T

4 12 6

Vậy t = t1+t2 = 201,45s

0,25đ

c.( 0,5 điểm)

+ Gia tốc đổi chiều khi vật qua VTCB

+ Quãng đường vật đi được s = 3cm 0,25đ 0,25đ d.(0,5 điểm)

+ Sau thời gian s

100

3

 vận tốc của vật là v = gt = 10 3cm / s 0,25đ

+ Thời điểm đó vật cách VTCB một đoạn m cm

k

mg

l0  0,01 1

 + Dùng công thức độc lập thời gian tìm được A = 2cm

+ Tốc độ cực đại của vật: vmax A 20 62,8cm/s 0,25đ

Câu

5

(2điể

m)

a.(0,5điểm)

+ Vẽ hình:

+ Gọi góc lệch của con lắc so với VTCB là 

Ở VTCB: PF C F 0

<=> P hd PF F C

tan F P mg qE

=>  =0,12 rad 70

0,25đ

0,25đ b.(1 điểm)

+ Ta coi con lắc chịu tác dụng của trọng lực hiệu dụng:

m

F g g

g m F P P

hd

hd hd













0,25đ

P

F hd P

C F



Từ hình vẽ: Phd=

0

g g

P

hd 

T'=2 T cos0 

g

l

hd

+ Có biên độ góc 120 70 50 0,09rad



Do đó cơ năng của vật là W mg l 02 4,05.10 3J

2



0,25đ c.(0,5 điểm)

+ Khi đột ngột đổi chiều điện trường và giảm cường độ điện trường đi

một nửa thì VTCB mới O' của vật sẽ ở bên trái đường thẳng đứng và

hợp với phương thẳng đứng 1 góc 'với rad

mg

qE P

F

06 , 0 '

' '

+ Vậy coi như ta thả vật không vận tốc đầu

từ vị trí có góc lệch 0  '0,18rad

0,25đ

+ Vật sẽ đạt vmax khi qua VTCB O'

Chọn gốc thế năng tại VTCB mới O' Áp dụng định luật bảo toàn cơ

năng cho vật tại VTCB và vị trí thả vật:

2

1 m.v2 max=mg'h =>

vmax  2 ' (1 cosg l  0)

=> vmax= 0,57 m/s

0,25đ