ÔN tự LUẬN GIẢI CHI TIÊT HSG vật lí 12 THI TỈNH

tập hợp các bài tự luận có giải chi tiết môn Vật lí 12 thi cấp tỉnh. Nội dung cập nhật theo các đề thi, mới lạ và cấu trúc ôn phù hợp. tập hợp các bài tự luận có giải chi tiết môn Vật lí 12 thi cấp tỉnh. Nội dung cập nhật theo các đề thi, mới lạ và cấu trúc ôn phù hợp

HSG TỰ LUẬN 03/03/2020 Câu 1:

1 Một con lắc đơn gồm quả cầu nhỏ khối lượng m = 100 g, sợi dây có chiều dài l 1m Khi vật nhỏ con lắc đang nằm cân bằng người ta kéo nó ra sao cho phương sợi dây hợp với phương thẳng đứng một góc 90 rồi buông nhẹ cho vật dao động điều hòa Lấy gia tốc trọng trường g = 2

 = 10 m/s2

a Chọn trục tọa độ trùng với phương dao động, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương cùng chiều

kéo vật Chọn gốc thời gian lúc vật qua cân bằng lần thứ nhất Viết phương trình li độ dài của con lắc

b Tính quãng đường lớn nhất mà vật đi được trong thời gian 4

3

 

2 Một con lắc đơn, sợi dây có chiều dài l 1m, vật nặng bằng kim loại

có khối lượng m = 20g, mang điện tích q 106

 C Khi con lắc đang nằm cân bằng, thiết lập một điện trường đều có cường độ E 2.105 (V/m), có

phương hợp với phương của véctơ gmột góc  300, bao quanh con lắc,

khi đó vị trí cân bằng mới của con lắc hợp với phương thẳng đứng góc  Bỏ

qua mọi lực cản Lấy g = 10 m/s2

a Xác định 

b Kích thích cho con lắc dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng mới.

Tính chu kỳ dao động của con lắc

Câu 2: Trên hai đường ray bằng kim loại song song, nằm ngang người ta

đặt một thanh kim loại MN có khối lượng m= 100g và điện trở R = 0,5

Chiều dài của thanh MN bằng khoảng cách giữa hai đường ray (MN = l =

10cm) Hai đường ray nằm trong một từ trường đều có cảm ứng từ B,

hướng vuông góc mặt phẳng chứa hai thanh ray Hai thanh ray nối với nhau

bởi một tụ điện có điện dung C = 0,1 (F), được tích điện đến hiệu điện thế

ban đầu U0 = 5V Bỏ qua độ tự cảm của hệ; điện trở của thanh ray và khóa

K, bỏ qua ma sát

1 Nếu B = 0,1 (T)

a Ngay sau khi đóng khóa K, thanh kim loại bắt đầu chuyển động sang phải (đi ra xa tụ điện) Hãy xác

định chiều và độ lớn dòng điện khi đó

b Tính gia tốc của thanh ngay sau đóng khóa K.

c Giả sử hai thanh ray đủ dài, sau thời gian t thanh đạt đến vận tốc tới hạn vgh Tính vận tốc vgh đó

2 Với giá trị nào của cảm ứng từ B thì vận tốc tới hạn của thanh đạt cực đại? Tính giá trị cực đại vmax

Câu 3:

a Vật sáng AB qua thấu kính L1 cho ảnh A1B1 cùng chiều và bằng

3

1

AB Giữ nguyên thấu kính L1, dịch chuyển vật AB 9cm thì thu được ảnh A2B2 bằng nửa AB Tính tiêu cự f1 của L1?

b Đặt vật AB ở vị trí qua L1 cho ảnh bằng

3

1

AB, sau L1 đặt thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự 18cm, đồng trục với L1 và lúc đầu cách L1 9cm Bây giờ giữ nguyên vật AB và thấu kính L1, dịch chuyển thấu kính

L2 ra xa dần thấu kính L1 thì ảnh cuối cùng cho bởi hệ thống sẽ dịch chuyển định tính như thế nào?

Câu 4: Đặt điện áp u U cos( t 0   )(V) vào hai đầu

đoạn mạch R, L, C nối tiếp Trong đó cuộn cảm thuần có

độ tự cảm L thay đổi được Hình bên là đồ thị biểu diễn

sự phụ thuộc của điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm UL

và hệ số công suất của mạch cos  theo cảm kháng ZL

của cuộn dây Khi ZL  3 thì điện áp hiệu dụng ở hai

đầu tụ điện bằng bao nhiêu?

Câu 5:

C k

l

M

N

1 Nêu định nghĩa, cấu tạo và hoạt động của máy biến áp.

2 Cho một máy biến áp lí tưởng (lõi không phân nhánh): Số vòng dây cuộn sơ cấp, thứ cấp lần lượt là

2000 vòng, 1000 vòng Nối hai đầu cuộn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều ổn định có biểu thức 1

u 220 2 cos(100 t) V Tính tần số và giá trị hiệu dụng của điện áp ở hai đầu cuộn thứ cấp khi để hở

3 Một máy biến áp có lõi đối xứng gồm 3 nhánh có quấn 2 cuộn dây

(Hình vẽ) Khi nối cuộn dây (1) với một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu

dụng U1 = 200 V thì ở hai đầu cuộn dây (2) để hở có giá trị điện áp hiệu

dụng là U2 Nếu nối hai đầu cuộn dây (2) với điện áp có giá trị hiệu dụng

U2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây (1) để hở bằng bao nhiêu?

Biết từ thông không bị mất mát (chỉ phân bố trong lõi sắt), tiết diện ngang

của 3 nhánh bằng nhau, điện trở các cuộn dây là không đáng kể

HƯỚNG DẪN HSG TỰ LUẬN 03/03/2020

2

1

a Ta có g (rad s/ )

l

  

0

0

0

s

rad v















s c t m

0,25

0,25

0,25

b



+ Quãng đường lớn nhất:

Smax = 2S0 + 2 0

2

S

= 3S0 = 3

( ) 47,1( )





0,25

0,25

2

a Khi vật nhỏ nằm cân bằng

T P F  d 0

Chiếu lên hệ trục 0xy ta có

os os







6 5.

6 5.

0

.sin tan

os

10 2.10 sin 30 tan

0,02.10 10 2.10 os30 15

F

mg F c

c





















b Ta có P F d P/

( ) 2 os 19,3( / )



Chu kỳ dao động: T./ 2 l/ 1, 43( )s

g



0,25

0,25

0,25

3

F hướng sang phải

MN có chiều từ M đến N (hình vẽ)

giữa hai bản tụ vẫn là U0

 Cường độ dòng điện trên thanh 0

R

0,25

0,25

b.

 /

P 

 

 0

y

x

C

M

N I

+ Lực từ tác dụng lên thanh

0 0,1( )

F B I l  N

+ Gia tốc a F 1( / )m s2

m

0,25

0,25

c.

+ Định luật II Niuton v

t





m v Bl I t Bl q

m v B l q q BlC U U

+ Khi v = vgh thì không còn dòng điện nữa, nên hiệu điện thế giữa hai bản tụ bằng suất điện động cảm ứng

U U Bl v (2)

2 2

gh

CBlU v

m CB l

0,25

0,25

2

+ Từ

2 2

2

m

B

+ Theo BĐT cosi ta có (m C B l ) 2 .2 l m C

+ Dấu "=" xảy ra khi 1

m 10( )

0

2

m

m

0,25

0,25

Câu4

(4đ)

a

Từ các công thức thấu kính ta có :d f 1 1

k

Ở vị trí lúc sau của vật : '

1

Ở vị trí ban đầu của vật : d 2f1

2

Khoảng di chuyển của vật   d d d' f1 Vậy f1 9cm

b Ở vị trí ban đầu của L2 ta có : ' 1

2

d

d  f  cm d2  l d1' 15cm f2

Khi dịch chuyển L2 ra xa L1:

Ban đầu d tăng dần đến 2 f , thì ảnh cuối cùng là ảnh ảo lùi ra xa thấu kính L2 1

và khi khoảng cách giữa hai thấu kính bằng 12 cm thì ảnh cuối cùng ở vô cực

Khi khoảng cách giữa hai thấu kính lớn hơn 12cm thì

'

Ảnh cuối cùng là ảnh thật

Khoảng cách từ ảnh cuối cùng đến thấu kính L1

' 2

18

l



Lấy đạo hàm theo l ta được :

2 '

2

18 1

12

l

l

  

 Khi 12cm l 30cm thì   thì ảnh thật di chuyển về thấu kính Ll' 0 1

Khi l 30cm thì   thì ảnh thật di chuyển ra xa thấu kính Ll' 0 1

cos  theo ZL.

L





   

 



2 2

2 2 C L

C

U

R

Z











(3)

1 điểm

2

L C

UZ

R (Z Z )

 

0,5 điểm

Bài 3 MÁY BIẾN ÁP (4,0 điểm)

1

Định nghĩa: Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều). 0,5

Cấu tạo: Gồm 2 bộ phận chính

- Lõi biến áp: là một khung bằng sắt non có pha silic

- Cuộn dây: 02 cuộn có điện trở nhỏ, độ tự cảm lớn quấn trên cùng một khung

Cuộn được nối vào nguồn phát điện, gọi là cuộn sơ cấp, cuộn được nối ra các cơ

sở tiêu thụ điện gọi là cuộn thứ cấp

0,5

Hoạt động:

- Nguyên tắc: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

- Hoạt động: Cuộn sơ cấp nối với một điện áp xoay chiều làm trong lõi sắt xuất

hiện một từ thông biến thiên và tạo ra trong cuộn thứ cấp một suất điện động cảm ứng

0,25 0,25

2

1

u 220 2 cos(100 t) V  1 220 2

2

1

100

Tần số của điện áp ở cuộn thứ cấp: f2 = f1 = 50 Hz

0,25

0,25

0,5

3 Khi mắc hai đầu cuộn dây 1 vào điện áp U1

Do các cuộn dây có điện trở thuần không đáng kể, ta có

1

t



 (1)

2

t



 (2)



  (3)



 (4)

Từ (1) và (4)  2 2

U 2N (5)

0,25

0,25

0,25 Tương tự khi mắc hai đầu cuộn dây 2 vào điện áp U2, ta có:

'

U 2N (6)

Từ (5) và (6) 

'

' 1

1

0,25

0,5

HSG TỰ LUẬN 06/03/2020

Bài 1 Cho một hệ hai lò xo L1 và L 2 có độ cứng lần lượt là k 1 = 150N/m và k 2 = 250N/m ghép với vật nặng M có khối lượng m 1 = 1kg ; người ta đặt lên M một vật N có khối

lượng m 2 = 0,6 kg Bỏ qua ma sát; coi kích thước của các vËt không đáng kể

và biến dạng của các lò xo là biến dạng đàn hồi Lấy g = 10m/s2 ,  2 = 10.

1 Vật M và N gắn chặt vào nhau Từ vị trí cân bằng của hệ, người ta kéo

vật nặng M ra một đoạn sao cho lò xo L 1 giãn 4,5 cm còn lò xo L 2 nén

0,5 cm rồi thả nhẹ cho hệ dao động Chọn trục Ox có phương trùng với

đường thẳng AB, chiều dương từ A đến B, gốc toạ độ tại vị trí cân bằng của M, gốc thời gian là lúc thả vật.

a Chứng minh rằng hệ dao động điều hoà

b Lập phương trình dao động của hệ vật

2 Vật N có thể trượt trên vật M Hỏi hệ số ma sát nghỉ cực tiểu giữa M và N phải có giá trị như thế nào để N luôn nằm yên trên M trong quá trình dao động?

A M B

k 1 k 2

N

Bài 3 Người ta thực hiện giao thoa sóng trên mặt nước bằng hai nguồn kết hợp S1 và S 2 có phương trình dao động lần lượt là u1 5.cos 200 (cm; s)t và u2 5.sin 200 (cm; s)t Biết khoảng cách S 1 S 2 = 25cm; vận tốc truyền sóng

là 6m/s Coi biên độ sóng là không đổi.

1 Thiết lập phương trình dao động tổng hợp tại điểm M trên mặt nước cách S 1 một khoảng d 1 = 30,5cm

và cách S 2 một khoảng d 2 = 30cm

2 Gọi O là trung điểm của S 1 S 2 Tìm vị trí của điểm N thuộc đường trung trực của S 1 S 2 , gần O nhất,

và dao động cùng pha với O?

3 Tính số điểm dao động với biên độ cực đại trong khoảng S 1 S 2 ?

Bài 3 Một quả cầu nhỏ được đặt trên bề mặt của một thấu kính hội tụ nằm ngang có độ tụ Giữ cố định thấu kính, quả cầu được truyền vận tốc có độ lớn và hướng thẳng đứng đi lên dọc theo trục chính của thấu kính Bỏ qua lực cản của không khí và lấy Tính thời gian mà ảnh của quả cầu qua thấu kính

là ảnh thật trong quá trình chuyển động của quả cầu.

Bài 4 Hình vẽ bên (Hình 1) mô phỏng một đoạn của một sợi dây

đang có sóng dừng ổn định, ở hai thời điểm khác nhau Đường cong

M 1 N 1 là đoạn sợi dây ở thời điểm thứ nhất, đường cong M 2 N 2 là

đoạn sợi dây đó ở thời điểm thứ hai Biết tỉ lệ các khoảng cách

1) Xác định giá trị của trên hình vẽ.

2) Biết khoảng cách lớn nhất giữa hai đầu của đoạn sợi dây này bằng 15,7 cm Xác định biên độ dao động của hai phần tử tại hai đầu đoạn sợi dây này.

Bài 5 Cho một đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ bên (Hình 2) Trong đó có một biến trở , một cuộn cảm có

điện trở thuần và độ tự cảm , một tụ điện có điện dung

thay đổi được Đặt vào hai đầu A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu

1) Đặt giá trị của biến trở bằng giá trị điện trở thuần của cuộn cảm (

), điều chỉnh điện dung của tụ điện sao cho điện áp trên đoạn AN cùng pha với điện áp trên đoạn MB Tính điện dung của tụ

điện khi đó.

Hình 1

Hình 3

2) Đặt biến trở ở giá trị và thay đổi điện dung của tụ điện (dung kháng của tụ điện luôn nhỏ hơn cảm kháng cuộn cảm) Độ lệch pha giữa điện áp trên đoạn MB so với điện áp trên đoạn AB là Sự phụ của (rad) vào được biểu diễn bằng đồ thị như hình vẽ bên Xác định giá trị của biến trở và điện trở thuần của cuộn cảm.

Bài 6: Một vật sáng phẳng, nhỏ AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kì, A ở trên trục chính, cho ảnh

A 1 B 1 Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính một đoạn 10cm dọc theo trục chính, cùng phía ban đầu đối với vật thì cho ảnh

A 2 B 2 Biết A 2 B 2 = 2

3A1B1 và A2B2 cách A1B1 một đoạn

25 cm

3 Tìm tiêu cự của thấu kính

HƯỚNG DẪN GIẢI HSG 06/03/2020

Bài 1

P

0,5

+ Xét hệ (M + m) ở VTCB

Q + P + F 01 + F 02 = 0

chiếu trên trục 0x: F 02 - F 01 = 0 hay k 1 l1 = k2 l2 (1) 0,5

+ Xét khi hệ ở li độ x giả sử cả 2 lò xo đều giãn

Q + P + F 1 + F 2 = (m 1 + m 2 ) a

chiếu trên 0x : - k 1 (l1 + x ) + k2 (l2 - x ) = (m1 + m2) x,, (2)

0,5 + Thay (1) vào (2) ta đợc: (m 1 + m 2 ) x ,, = - (k 1 + k 2 ) x

x ,, = - x

m m

k k 2 1

2 1





đặt  =

2 1

2 1 m m

k k





ta suy ra x ,, = -  2 x (3) 0,25

+ Kết luận:

Giải pt (3) ta đợc nghiệm tổng quát x = A cos (t +  ) , chứng tỏ hệ

1b Lập phơng trình dao động

2 Giá trị hệ số ma sát nghỉ cực đại để vật N nằm yên trên M khi dao động

+ Vật N nằm yên trên N và dao động đh nên  1 =  = 5 rad/s

và hệ ( m 1 + m 2 ) dao động điều hoà cùng gia tốc

a 1 = -  1 A cos ( 1 t + ) = -  1 x

+ Xét trong hệ quy chiếu gắn với M, vì m nằm yên trên M nên hợp lực

0 1

1    

với F qt = m 1 a qt = - m 1 a 1 = m 1  1 x

có: F ms  Fmsnmax =  Q1 =  m1g > m1g  m11x

0,5 0,5

g

2



vì - A  x  A >  A

g

2 1 ω

Tìm đợc   0,5

0,5 Bài 3 1 Phương trỡnh súng tổng hợp tại M.

M



2

M



+ Phương trỡnh súng tổng hợp tại M:

0,5 0,5 0,5

F01 F02

M

M





+ Thay số: d 1 = 30cm; d 2 = 30,5cm; v 6cm

f

u M 5 3.cos(200t 10,33 ) ( cm s; )

0,5

2 Tìm điểm N trên trung trực S 1 S 2 gần O dao động cùng pha với O

+ Trung điểm O của S 1 S 2 có phương trình sóng:

u O 5 2.cos(200t 4, 42 ) ( cm s; )

+ Điểm N thuộc đường trung trực của S 1 S 2 có pt:

N

+ Do N gần O nhất và dao động cùng pha với O nên:   2 (2)

Giải hệ pt (1) và (2) ta được: d = 18,5cm = S 1 N = S 2 N

 ON min = 13,64cm

3 Số điểm dao động cực đại trên S 1 S 2

+ Xét điểm P bất kỳ, pt có dạng:

P

+Những điểm dao động với biên độ cực đại là những điểm thoả mãn đk

2 1

2 1

2 1

4

4 ( ) 6 1,5 (4)







+ Vì P thuộc S 1 S 2 nên : 25 6 k1,525 (5)

3,9 k 4, 4 (kZ) => k 0; 1; 2; 3; 4   

+ Vậy trong đoạn S 1 S 2 có 8 cực đại.

0,25 0,25

0,25 0,25

0,25

0,25

0,25 0,25

3

(1,0)

Chọn trục Ox thẳng đứng hướng lên, gắn với thấu kính, gốc O tại quang tâm, t = 0 lúc quả

cầu được ném lên.

Phương trình chuyển động của quả cầu

Ảnh của quả cầu qua thấu kính là ảnh thật nếu x > f, hay

0,25 0,25

0,25

Thay số g = 10 m/s2, v0 = 5 m/s, ta được

Tức là thời gian ∆t = 0,95 – 0,05 = 0,9 s

0,25

6

(2,0)

1

(1,0)

Từ hình vẽ dễ thấy khoảng cách nhỏ nhất từ các đầu dây M, N đến một nút sóng lần lượt là và , nên biên độ dao động của các phần tử tại hai điểm này lần lượt là

Trong đó, là biên độ dao động của bụng sóng.

Hai điểm M, N thuộc hai bó sóng cạnh nhau nên dao động ngược pha nhau:

Theo bài ra thì

Suy ra

0,25

0,25

0,25 0,25

2

(1,0)

Khoảng cách lớn nhất 15,7 cm giữa hai điểm M, N đạt được khi sợi dây dãn mạnh nhất, tức là các phần tử sợi dây ở biên Khi đó

Theo ý 1 thì , kết hợp ta tính được

0,25 0,25 0,25 0,25

7

(2,0)

1

(1,0)

Từ mạch điện, ta vẽ được giản đồ vectơ:

Điện áp trên các đoạn AN và MB cùng pha, tức là các cạnh AN và MB song song nhau, ta có

Tức là

0,25 0,25 0,25

0,25

(1,0)

Vẽ lại giản đồ vectơ, từ đó ta có được

Từ hình vẽ ta có

Trên đồ thị, suy ra hai giá trị

Áp dụng định lí Viet ta có

0,25

0,25

0,25 0,25

6

(1,5

đ)

Vì ảnh sau khi dịch chuyển có kích thước nhỏ hơn nên thấu kính đã dịch

chuyển ra xa vật nên ta có : d2 = d1 + 10(cm) (1)

Số phóng đại ảnh lúc đầu:

'

1 1 1 1

1

Số phóng đại ảnh sau khi dịch chuyển thấu kính:

'

2 2 2 2

2

Từ (2) và (3) suy ra:

'

2 2 2 2 1

'

1 1 1 1 2

k A B d d 3 (4)

1 1

d f d



2 2

d f d



 (6)

2

2 3





 (7) Thay (1) vào (7): d1 = f + 20 (cm) (8)

chuyển thấu kính ta có:

0,25

0,25

'

1 1 1

2 2 2

25

3

TỰ LUẬN HSG 02/03/2020 Câu 1: Cho hệ hai thấu kính đặt đồng trục, coi O1 trùng với O2

như vẽ bên Thấu kính O1 có bán kính rìa là R1 = 0,5 cm, tiêu cự

là f1 = 20 cm, thấu kính O2 có bán kính rìa R2 = 1 cm, tiêu cự f2 =

20 cm Đặt trên trục chính của hệ một nguồn sáng điểm S, cách

hệ thấu kính 1 m Ở phía bên kia của hệ thấu kính, đặt một màn

chắn vuông góc với trục chính Tìm vị trí đặt màn để kích thước

vệt sáng thu được trên màn có diện tích nhỏ nhất

Câu 2 Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự 10cm Ban đầu, vật

sáng AB phẳng mỏng, cao 1cm đặt vuông góc với trục chính

của thấu kính, A nằm trên trục chính, cách thấu kính một

khoảng bằng 15cm (Hình vẽ 2)

a Xác định vị trí, tính chất, chiều và độ cao của ảnh Vẽ

ảnh

b Để được ảnh cao bằng bốn lần vật, phải dịch chuyển

vật dọc theo trục chính từ vị trí ban đầu đi một khoảng bao nhiêu, theo chiều nào?

c Để vật ở vị trí cách thấu kính 15cm và giữ vật cố định Cho thấu kính chuyển động tịnh tiến

ra xa vật, dọc theo trục chính sao cho trục chính không thay đổi Khi thấu kính cách vật 25cm thì

quãng đường mà ảnh đã đi được trong quá trình trên là bao nhiêu?

Câu 3.

1 Ba vật nhỏ khối lượng lần lượt là m1, m2 và m3 (với

gam

m

m

2

3

2

1    ) được treo vào 3 lò xo lí tưởng có

độ cứng lần lượt k1, k2, k3 (với k k k 40 N/m

2

3 2

vị trí cân bằng, ba vật cùng nằm trên một đường thẳng nằm

ngang và cách đều nhau (O1O2 O2O3 1,5cm) như hình

vẽ 3 Kích thích đồng thời cho cả ba vật dao động điều hòa

theo các cách khác nhau: Từ vị trí cân bằng truyền cho m1 vận tốc 60cm/s hướng thẳng đứng lên trên;

m2 được thả nhẹ nhàng từ một điểm phía dưới vị trí cân bằng, cách vị trí cân bằng một đoạn 1,5cm Chọn trục Ox hướng thẳng đứng xuống dưới, gốc O tại vị trí cân bằng, gốc thời gian (t 0) lúc các vật bắt đầu dao động

a Viết các phương trình dao động điều hòa của vật m1 và vật m2 Nếu vào thời điểm t vật m1 ở

vị trí có li độ x1 2cmvà đang giảm thì sau đó s

20



vật m2có tốc độ là bao nhiêu?

b Tính khoảng cách lớn nhất giữa m1 và m2 trong quá trình dao động

c Viết phương trình dao động của vật m3 để trong suốt quá trình dao động ba vật luôn nằm trên cùng một đường thẳng?

2 Một con lắc lò xo có độ cứng k 40 N/m, vật nhỏ khối lượng m100( )g đặt trên mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt bàn là  0,16 Ban đầu giữ vật sao cho lò xo bị

nén 10(cm) rồi thả nhẹ Lấy g10( / )m s2 Xác định:

a Tốc độ của vật lúc gia tốc của nó đổi chiều lần thứ 4

O

A

B

Hình vẽ 2

m1 O1 m2 O2 m3 O3

Hình vẽ 3

1 O2