Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lý lớp 12 năm học 2011-2012 – Sở Giáo dục và Đào tạo Thái Nguyên (Đề chính thức) cung cấp những kiến thức bổ ích cho các bạn trong quá trình học tập nâng cao kiến thức trước khi bước vào kì thi tuyển chọn học sinh giỏi sắp đến.
Trang 1UBND T NH THÁI NGUYÊNỈ
S GD&ĐTỞ
C NG HÒA XÃ H I CH NGHĨA VI T NAMỘ Ộ Ủ Ệ
Đ c l p T do H nh phúcộ ậ ự ạ
L P 12Ớ MÔN: V T LÍ – Năm h c 2011 2012Ậ ọ
Th i gian: 180 phút (Không k th i gian giao đ ) ờ ể ờ ề
Bài 1
Con l c đ n g m qu c u nh kh i lắ ơ ồ ả ầ ỏ ố ượng m1 = 100g và s i dâyợ
lý tưởng chi u dài là ề l = 1,0m. Con l c lò xo g m lò xo có kh i lắ ồ ố ượ ng
không đáng k , đ c ng k = 25ể ộ ứ N
m và qu c u nh kh i lả ầ ỏ ố ượng m2 = m1 (hình v bên). L y g = 10ẽ ấ m2;
s 2 = 10. B trí hai con l c sao choố ắ khi h cân b ng lò xo không bi n d ng, s i dây th ng đ ng. Kéo mệ ằ ế ạ ợ ẳ ứ 1
l ch kh iệ ỏ
v trí cân b ng ị ằ đ s i dây l ch m t góc nh ể ợ ệ ộ ỏ 0 = 0,1 rad r i th nh ồ ả ẹ
a/ Tìm v n t c c a mậ ố ủ 2 ngay sau khi va ch m v i mạ ớ 1 và đ nén c c đ i c a lò xo. Coi vaộ ự ạ ủ
ch m là tuy t đ i đàn h i (b qua m i ma sát).ạ ệ ố ồ ỏ ọ
b/ Tìm chu kì dao đ ng c a h ộ ủ ệ
c/ V đ th bi u di n s ph thu c c a v n t c theo th i gian c a con l c lò xo. Ch nẽ ồ ị ể ễ ự ụ ộ ủ ậ ố ờ ủ ắ ọ
g c th i gian là lúc va ch m. ố ờ ạ
Bài 2
M t sóng d ng trên m t s i dây mà phộ ừ ộ ợ ương trình sóng có d ng u = a.cos( t).sin(bx). Trongạ ω
đó u là li đ dao đ ng t i th i đi m t c a m t ph n t trên dây mà v trí cân b ng c a nó cáchộ ộ ạ ờ ể ủ ộ ầ ử ị ằ ủ
g c to đ O m t kho ng x (x đo b ng mét, t đo b ng giây). Cho ố ạ ộ ộ ả ằ ằ λ = 0,4m, f = 50Hz và biên độ dao đ ng c a m t ph n t M cách m t nút sóng 5cm có giá tr là Aộ ủ ộ ầ ử ộ ị M = 5mm.
a/ Xác đ nh a và b.ị
b/ Dây có hai đ u c đ nh và có chi u dài 2,2m. H i có bao nhiêu đi m trên dây có biên đầ ố ị ề ỏ ể ộ dao đ ng 5mm. ộ
Bài 3
M t đi m sáng S đ t trên tr c chính c a m t th u kính h i t Lộ ể ặ ụ ủ ộ ấ ộ ụ 1 có tiêu c fự 1 = 25cm.
Người ta h ng đứ ượ ảc nh S’ c a S trên màn E đ t vuông góc v i tr c chính.ủ ặ ớ ụ
1/ Xác đ nh v trí c a v t, màn đ i v i th u kính đ kho ng cách gi a v t – màn nhị ị ủ ậ ố ớ ấ ể ả ữ ậ ỏ
nh t.ấ
2/ V trí v t, màn, th u kính gi nguyên. Đ t sau th u kính Lị ậ ấ ữ ặ ấ 1 m t th u kính Lộ ấ 2 đ ngồ
tr c v i th u kính Lụ ớ ấ 1 và cách th u kính Lấ 1 m t kho ng 20cm. Trên màn thu độ ả ược m t v t sáng.ộ ế Hãy tính tiêu c c a Lự ủ 2 trong các đi u ki n sau:ề ệ
a. V t sáng trên màn có đế ường kính không đ i khi t nh ti n màn.ổ ị ế
b. V t sáng trên màn có đế ường kính tăng g p đôi khi t nh ti n màn ra xa thêm 10cm.ấ ị ế
Bài 4
Các h t kh i lạ ố ượng m, mang đi n tích q bay vào vùng khôngệ
gian gi a hai b n t đi n ph ng dữ ả ụ ệ ẳ ưới góc so v i m t b n và raớ ặ ả
kh i dỏ ưới góc (hình bên). Tính đ ng năng ban đ u c a h t, bi tộ ầ ủ ạ ế
đi n trệ ường có cường đ E, chi u dài các b n t là d. B quaộ ề ả ụ ỏ
hi u ng b c a t đi n.ệ ứ ờ ủ ụ ệ
Bài 5
Trong m t xy lanh th ng đ ng (thành và đáy cách nhi t) có hai pittông: pitộ ẳ ứ ệ
tông A d n nhi t, pittông B cách nhi t. ẫ ệ ệ Hai pittông và đáy xylanh t o thành haiạ
ngăn, m i ngăn ch a 1 mol khí lí tỗ ứ ưởng đ n nguyên t và có chi u cao h =ơ ử ề
0,5m. Ban đ u h tr ng thái cân b ng nhi t. Làm cho khí nóng lên th t ch mầ ệ ở ạ ằ ệ ậ ậ
Đ CHÍNH TH CỀ Ứ
l
m2
h
B A h
Trang 2b ng cách cung c p cho khí (qua đáy dằ ấ ưới) m t nhi t lộ ệ ượng Q = 100J. Pittông A có ma sát v iớ thành bình và không chuy n đ ng, pittông B chuy n đ ng không ma sát v i thành bình. Tính l cể ộ ể ộ ớ ự
ma sát tác d ng lên pittông A.ụ
=== H t === ế Thí sinh không đ ượ ử ụ c s d ng b t c tài li u nào ấ ứ ệ
a) G i v n t c mọ ậ ố 1 ngay trước khi va ch m là vạ 0:
m1gh = m1gl(1 cos 0) =
2
1 0
1m v
2 => góc 0 nh ỏ 1 cos = 2sin2
2
v0 = gl = 0,314 (m/s)
+ G i vọ 1, v2 là v n t c c a mậ ố ủ 1, m2 ngay sau khi va ch mạ
m1v0 = m1.v1+ m2.v2 (1) 2
1 0
1m v
2
1 1
1m v
2
2 2
1m v
vì m1 = m2 nên t (1) (2) ta có ừ v0= v1+ v2 (3)
2 2 2
0 1 2
v =v +v (4)
T (3) suy ra: ừ 2
0
v = (v1+ v2)2 = 2
1
v + 2 2
v + 2v1v2
So sánh v i (4) suy ra: vớ 1 = 0; v2 = v0 = 0,314 (m/s)
+ Nh v y, sau va ch m mư ậ ạ 1 đ ng yên, mứ 2 chuy n đ ng v i v n t c b ng v n t c c a mể ộ ớ ậ ố ằ ậ ố ủ 1 trướ c
khi va ch m.ạ
+ Đ nén c c đ i c a lò xo: ộ ự ạ ủ
1
2 k l2=
1
2 m2v2 l = v2
2 m
k = 0,02m = 2cm b) Chu kì dao đ ngộ
+ Con l c lò xo: Tắ 1= 2 m2
0, 4s k
+ Con l c đ n: Tắ ơ 2 = 2 l 2s
g
Chu kì dao đ ng c a h : T =ộ ủ ệ
1
2 (T1 + T2) =
1
2 (2 + 0,4) = 1,2 (s) c) Đ thồ ị
T i t = 0 => v = vạ 0
t = 0,1s => v = 0
t = 0,2s => v = v0
t = 1,2s => v = v0
0,5
0,5 0,5 0,5
0,5 0,5
0,5 0,5 0,5 0,5
Bài 2 (5,0 đ)
a/* Xác đ nh b: ị
Phương trình sóng d ng trên dây: u = [a.sin(bx)].cos( t) = A.cos( t)ừ ω ω
T i đi m nút th k có t a đ xạ ể ứ ọ ộ k: A = 0 => sin(bxk) = 0 k k
k
b
π
Kho ng cách gi a hai nút liên ti p c a m t sóng d ng b ng ả ữ ế ủ ộ ừ ằ
2
λ
nên xk+1 xk=
b 2
.
0,5 0,5 0,5 0,5
t(s) 0
v0
0,1 0,2 1,2
1,3
Trang 3V y b =ậ 2
20
* Xác đ nh a:ị
T a đ các đi m nút là xọ ộ ể k = k
b
π
= 20k(cm) v i k = 0, ớ 1, 2
Xét ph n t M cách nút th k 5cm có Aầ ử ứ M = 5mm => a sin b(xk +5) 5mm=
a sin bx cos5b cos bx sin 5b) a sin 5b 5+ = =
Thay b =
20
π
được a = 5 2 (mm)
b/ Chi u dài dây: l = ề kmax
2
λ
=> kmax = 11 => có 11 b ng sóng, 12 nút sóng.ụ
Gi a 2 nút có 2 đi m dđ v i biên đ 5mm => S đi m c n tìm 11.2 = 22 đi m.ữ ể ớ ộ ố ể ầ ể
0,5 0,5 0,5 0,5
0,5 0,5
Bài 3 (4,0 đ)
1/ nh h ng đẢ ứ ược trên màn t c nh th t, ta có:ứ ả ậ
d '
d f d 25
Kho ng cách t nh đ n v t: l = d + d’ = ả ừ ả ế ậ d2
d 25−
d2 l.d + 25.l = 0 => Δ = l2 100.l ≥ 0
=> lmin = 100cm;
d = 50cm
2/ * Đ t thêm th u kính Lặ ấ 2 trên màn có v t sáng khôngệ
đ i khi d ch chuy n màn ch ng t chùm tia ló sau ổ ị ể ứ ỏ
khi ra kh i h th u kính là chùm tia song song. (h.1)ỏ ệ ấ
T c là dứ 2 = f2. Mà d2 = O1O2 – d1’ = 20 – 50 = 30 cm
V y Lậ 2 là th u kính phân k có tiêu c fấ ỳ ự 2 = 30cm
* Khi đ t thêm th u kính Lặ ấ 2 d ch chuy n màn ra xa 10 cm ị ể
nh tăng g p đôi. X y ra hai tr ng h p:
Ho c chùm tia ló là chùm tia h i t ho c phân kìặ ộ ụ ặ
TH1: Chùm tia ló phân k ( nh qua h là nh o) (h.2)ỳ ả ệ ả ả
Qua hình v ta th y:ẽ ấ
'
2
2 '
2 2
10
TH2: Chùm tia h i t ( nh qua h là nh th t)ộ ụ ả ệ ả ậ
X y ra hai trả ường h p:ợ
a. L2 là th u kính h i t : (h.3)ấ ộ ụ
Qua hình v ta th yẽ ấ
'
' '
30
−
−
b. L2 th u kính phân k (h.4)ấ ỳ
' '
−
−
0,5 0,5 0,5 0,5
0,5
0,5
0,5 0,5
Bài 4 (3,0 đ)
G i vọ 1 là v n t c lúc h t vào, thì đ ng năng ban đ u c a nó b ng: ậ ố ạ ộ ầ ủ ằ 2
1
2
= (1)
G i vọ 2 là v n t c lúc h t ra kh i t đi n, thì :ậ ố ạ ỏ ụ ệ
L1 L2 E1 E2
L1 L2 E1 E2
D2
D1
"
2
S
d2 10
S
L1 L2 E1 E2
D2
D1
'' 2
S
d2' d2 10
h.1
h.2
h.3
h.4 S
2
S’
L1 L2 E1 E2
D2
D1
'' 2
S
d2
d2'
Trang 4+ Thành ph n v n t c vuông góc v i đầ ậ ố ớ ường s c: ứ v ┴ =v cos2 β =v cos1 α= hs (2)
+ Thành ph n v n t c song song v i đầ ậ ố ớ ường s c thay đ i v i gia t c: ứ ổ ớ ố a F P Eq g
+
Eq
m
� � (3) Trong đó:
1
d t
v cos
=
α (4)
Thay v2 theo (2) và t theo (4) vào (3) được: 1 1
1
+
α
1
(qE mg).d cos tg sin cos
mv
+
+
N u b qua tr ng l c: ế ỏ ọ ự 1 12 2 ( )
0,5 0,5 0,5 0,5
0,5 0,5
Bài 5 (3,0 đ)
G i nhi t đ ban đ u c a h là Tọ ệ ộ ầ ủ ệ 0, nhi t đ sau cùng c a h là Tệ ộ ủ ệ 1, p0 là áp su t ban đ u c a ấ ầ ủ
h ệ
Xét ngăn trên: Khí thu nhi t lệ ượng Q1 tăng nhi t đ đ ng áp t Tệ ộ ẳ ừ 0 đ n Tế 1:
Q1 = Cp(T1 T0) =(Cv R)(T T ) ( R R)(T T )1 0 3 1 0 5R(T T )1 0
Xét ngăn dưới: Khí thu nhi t lệ ượng Q2 nóng đ ng tích t Tẳ ừ 0 đ n Tế 1:
Áp su t tăng t pấ ừ 0 đ n pế 1: 1
0
T
T
3
2
Q = Q1 + Q2 �Q 4R(T T )= 1− 0
L c ma sát F tác d ng lên pittông A là: ự ụ F=(p1−p S0)
1 0 0
−
F Q 100 50N
4h 4.0,5
�
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,5
* L u ý ư :
H c sinh gi i đúng theo cách khác v n cho đi m t i đa.ọ ả ẫ ể ố
Đi m c a m i ý trong câu có th thay đ i nh ng ph i để ủ ỗ ể ổ ư ả ượ ực s nh t trí c a toàn b t ch m.ấ ủ ộ ổ ấ
N u thi u t 2 đ n v tr lên, tr 0,5 đi m cho toàn bài thi.ế ế ừ ơ ị ở ừ ể
Bài 4: N u HS b qua tr ng l c mà v n gi i đúng ch tr 0,5 đ cho toàn bài 4.ế ỏ ọ ự ẫ ả ỉ ừ
v1
v2
v┴
v//
v//
v┴