Đề thi HSG Vật lý 12 lần 1 năm 2019 – 2020 trường Đồng Đậu – Vĩnh Phúc - THI247.com

Electron trong đèn hỉnh vô tuyển phải có động năng vào cờ 40.10 -20 J thì khi đập vào màn hình nó mới làm phát quang lớp bột phát quang phủ ở đó. Để tăng tốc êlectron, người ta phải c[r]

TRƯỜNG THPT ĐỒNG ĐẬU KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG LẦN 1

LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2019-2020

(ĐỀ THI CÓ 2 TRANG)

Môn: VẬT LÝ THPT

Thời gian: 180 phút - không kể thời gian giao đề

Ngày thi: 29/09/2019

Câu 1 (1 điểm) Một xe chuyển động đều trên một đường tròn nằm ngang bán kính R = 300 m, hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là µ = 0,3 Lấy g = 10 m/s2 Xác định tốc độ tối đa mà xe có thể đạt được để không bị trượt?

Câu 2 (1 điểm) Nồi áp suất có van là 1 lỗ tròn có diện tích lcm2 luôn được áp chặt bởi một lò xo có độ cứng k = 1300 (N/m) và luôn bị nén l cm Ban đầu ở áp suất khí quyển 105 N/m2 và nhiệt độ 27°C Hỏi để van mở ra thì phải đun đến nhiệt độ bằng bao nhiêu?

Câu 3 (1 điểm) Electron trong đèn hỉnh vô tuyển phải có động năng vào cờ 40.10-20 J

thì khi đập vào màn hình nó mới làm phát quang lớp bột phát quang phủ ở đó Để tăng

tốc êlectron, người ta phải cho êlectron baỵ qua điện trường của một tụ điện phẳng, dọc

theo một đường sức điện, ở hai bản của tụ điện có khoét hai lỗ tròn cùng trục và có

cùng đường kính Electron chui vào trong tụ điện qua một lỗ và chui ra ở lỗ kia Bỏ qua

động năng ban đầu của êlectron khi bắt đầu đi vào điện trường trong tụ điện Cho điện

tích của êlectron là −1,6.10-19 C Khoảng cách giữa hai bản tụ điện là 1 cm Tính cường

độ điện trường trong tụ điện

Câu 4 (1 điểm) Cho mạch điện như hình 3, trong đó R1  15  , R2  10  ,

,

18

R R4  9  , hai đèn Đ1, Đ2 có điện trở bằng nhau Biết rằng khi mắc hai

đầu A và B nguồn điện 1  30 V , r1  2  hoặc nguồn điện 2  36 V , r2  4  thì

công suất mạch ngoài vẫn bằng 72W và hai bóng đèn đều sáng bình thường

a) Tính công suất và hiệu điện thế định mức của mỗi đèn Dùng nguồn nào có lợi

hơn?

b) Thay hai nguồn điện trên bằng nguồn điện mới 3, r3 sao cho hiệu suất của nguồn bằng 50% và hai đèn đều sáng bình thường Tính 3, r3

Câu 5 (1 điểm) Môt lò xo nhẹ, có độ cứng k = 100 N/m được treo vào một

điểm cố định, đầu dưới treo vật có khối lượng m = 400 g Giữ vật ở vị trí lò

xo không biên dạng rồi buông nhẹ để vật dao động điều hòa dọc theo trục của

lò xo Chọn trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian

là lúc buông vật Tại thời điểm t = 0,2 s, một lực F 

thẳng đứng, cường độ biến thiên “theo thời gian biểu diễn như đồ thị hình vẽ, tác dụng vào vật Biết điểm

treo chỉ chịu được lực kéo tối đa có độ lớn 20 N Tại thời điểm lò xo bắt đầu

rời điểm treo, xác định tốc độ của vật?

(Chú thích đồ thị t1 = 0,2s , t2 = 1,0s , t3 = 1,8s , t4 = 2,6s , t5 = 3,4s , t4 = 4,2 s)

Câu 6 (1 điểm) Một lò xo nhẹ có độ cứng 20 N/m, đặt trên mặt phẳng ngang rất dài, một đầu cố định vào bức tường thẳng đứng, đầu còn lại gắn vật nặng m1 = 80 g Vật m2 200g kim loại, mang điện tích 20 µC được liên kết với m1 bằng một sợi dây cách điện không dãn dài 20 cm Hệ thống được đặt trong điện trường đều nằm ngang, hướng xa điểm cố định của lò xo và có cường độ 20000 V/m Bỏ qua ma sát giữa m1 với mặt phẳng ngang, hệ số ma sát giữa m2 và mặt phẳng ngang là 0,1 Lấy π2 = 10 và g = 10 m/s2 Tại thời điểm t = 0 đốt sợi dây nối hai vật thì m1 dao động điều hòa Xác định khoảng cách giữa hai vật kể từ lúc đốt dây đến thời điểm t = 1,25 s ?

Câu 7 (1 điểm) Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang Từ vị trí cân bằng kéo vật ra một đoạn 3cm rồi truyền cho vật vận tốc v0 hướng theo trục của lò xo Biết cơ năng của hệ là 20 mJ và lực

O 0

F(N)

t(s) 0

4 8 12 16 20

0, 21, 0 1,8 2, 63, 44, 2

đàn hồi cực đại là 2 N Đầu cố định của lò xo gắn vào điểm I Khoảng thời gian ngắn nhất giữa 2 lần điểm

I chịu tác dụng của lực đàn hồi cùng độ lớn 1 N là 0,1 s Tìm v0

Câu 8 (1 điểm)

1 Một con lắc đơn gồm dây treo nhẹ không dãn, vật nặng có khối lượng m được treo tại nơi có gia tốc trọng trường g10m / s2 Kích thích cho vật dao động điều hòa với phương trình 0,15 cos(2 t )rad

6



2

10

 

a Tìm chiều dài của dây treo và tốc độ cực đại của vật nặng

b Tìm góc giữa vectơ gia tốc của vật và phương thẳng đứng tại vị trí vật có li độ  0,1rad

2 Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình tương ứng là x1A cos( t)cm ;1 

3



  , tần số góc  không đổi Phương trình dao động tổng hợp của hai dao động trên

là x2 3cos( t  )cm Tìm giá trị lớn nhất của (A1A )2 , và tìm  khi đó

Câu 9 (1 điểm)

Có một số dụng cụ gồm một quả cầu nhỏ có khối lượng m, một lò xo nhẹ

có độ cứng k và một thanh cứng nhẹ OB có chiều dài 

Quả cầu, lò xo và thanh OB ghép với nhau tạo thành cơ hệ như hình vẽ

(H.2) Thanh nhẹ OB treo thẳng đứng Con lắc lò xo nằm ngang có quả cầu nối

với thanh Ở vị trí cân bằng của quả cầu lò xo không bị biến dạng Từ vị trí cân

bằng kéo quả cầu trong mặt phẳng chứa thanh và lò xo để thanh OB nghiêng với

phương thẳng đứng góc α0 < 100 rồi buông không vận tốc đầu

Bỏ qua mọi ma sát và lực cản

Chứng minh quả cầu dao động điều hoà Cho biết: = 25cm,

m = 100g, g = 10m/s2, k = 40N/m Tính chu kỳ dao động của quả cầu

Câu 10 (1 điểm) Cho một nguồn điện một chiều có suất điện động E với các thiết bị sau:

o Hai vôn kế khác nhau:    V , V có điện trở hữu hạn 1 2

o Một công tắc  k

o Các dây dẫn có điện trở rất nhỏ

Hãy nêu một phương án thí nghiệm (có giải thích) để xác định suất điện động của nguồn điện

- HẾT -

O

B

(H.2)

HƯỚNG DẪN CHẤM

1 + Các lực tác dụng lên xe gồm: Trọng lực P

và phản lực N

và lực ma sát nghỉ của mặt đườngFmsn

Xe chuyển động tròn đêu, suy ra Fmsn

đóng vai trò là lực hướng tâm

Theo định luật II Niu-tơn, ta có: N  P F msnma

Chiếu lên trục thẳng đứng: NP0NP

2 msn ht

v

R



+ Ta có: FmsnFmst (Fmst   : Lực ma sát trượt) N

 

2

max

v gR 0, 3.10.300 30m / s

2

+ Áp suất để van bắt đầu mở ra: p F ks 1, 3.10 N / m5 2

0

3 + Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực: WxWt AqEd

40.10   0 1, 6.10 E 0, 01 E500 V / m

4

(2đ)





I

r 

+ Trường hợp 1:

















5 , 0 12

8 3

' 2 2

' 1 1

N

N

R A I

R A I

+ Trường hợp 2:

















2 6

'

8 3

'

'' 2 2

'' 1 1

N

N

R A I

R A I

+ Do điện trở mạch ngoài không đổi nên RN  8  , I  3 A

+ Tính được Rđ  12 

+ Đèn Đ1Uđ1  RNI  24 V , Pđ1  48 W , Iđ1  2 A

R R R

U

đ

34 12







2 2

2 1

1















r R

R U

H r

R

R U

H

N N

N

N



 Nguồn 1 lợi hơn





3 3

N

N

R r r

R

R U

H

 + Hai đèn đều sáng bình thường: I  Iđ1  Iđ2  3 A

V I

r



5 * Để lò xo rời điểm treo thì độ dãn lò xo:

 

20

F k 0, 2 20 m

100

        

* Biên độ lúc đầu: 0 0  

mg

k

    

* Chu kỳ: T 2 m 0, 4 s  T 0, 2 s 

* Lần 1 lực tác dụng: Vật đến vị trí biên dưới O2, lực F tác dụng làm dịch VTCB

xuống một đoạn F 4 cm 

k  Vật đứng yên tại O2 trong thời gian từ t = 0,2s đến t = 1s

* Lần 2 lực tác dụng: Vật đang đứng yên O2, lực F tác dụng làm dịch VTCB xuống

một đoạn F 12 cm 

k  Vật dao động quanh O4 với biên độ  Vật đến vị trí O5 (x

= A/2) thì độ dãn cực đại của lò xo là 20 cm (lò xo đứt) vận tốc của vật:

 

A 3

v 20 3 cm / s

2



F

T / 8

1



ms

F 

* Theo bài ra:

  6

qE  R  F  kA   m g  20.10 20 00   20 A  0,1 0, 2 10  A  1 cm

1

 Lúc này m1 cách O là A / 2  0, 5 2

* Vật m2 chuyển động nhanh dần đều với gia tốc: 2  2

2

qE m g

m

 

điểm t = 1,25 s nó đi được quãng đường 2    

2

1

S at 0,78125 m 78,125 cm 2

cách O một đoạn : 99,125  0, 5 2  98, 42cm

7

2



Lực đàn hồi cực đại: F (max)dh  kA  2 (2)

(1) và (2) => A = 2 (cm)

2

 0,1 = T/6

 T = 0,6 (s) => 10

(rad / s) 3



3



8

a   g   g2 0, 25m





max 0 0

3

40



b - Tại vị trí có li độ góc  0,1rad 2 2

t

2 2

2

32 g

  

2

2 ht

8



- Từ hình vẽ, ta có

t ht

a

a

- Vậy góc cần tìm là :

0

1, 54644rad 88, 6

1,595rad 91, 4

0,25

0,25

0,25 (Chỉ cần một nghiệ m)

2 - Từ hình vẽ, ta có

3



   

- Áp dụng định lý sin cho tam giác ta được

A A1 A2 A1 A2

sin 3



A

sin 3

(A1 A )2 4.2.sin / 3 cos

Do cos 1 A1 A2 max 4.2 8cm

2

  

     

Từ hình vẽ, ta có

6



   

9 Tại thời điểm t, quả cầu có toạ độ x và vận tốc v, thanh treo OB có góc lệch α so

với phương thẳng đứng Biểu thức cơ năng cơ năng toàn phần của hệ:

mv kx

EE E E   mgh (7) Chọn gốc thế năng tại VTCB:

2

2

t t



Do x

l

2

t

mg

l

t

a



ht

a



a





1

A

2

A



A

/ 3







Cơ năng tồn phần của hệ:

2

mv kx mg

l

(9) Lấy đạo hàm bậc nhất của cơ năng E theo thời gian:

 E t ' mvv' kxx' mg x' 0

l

Vì v = x’, v’ = x’’ nên : x'' k g x 0 hay x" + 2x = 0

Vậy quả cầu dao động điều hồ với tần số gĩc: k g

m l

(11)

- Ta lại cĩ: k = mω2 = 0,1.400 = 40N/m

0,1 0, 25

k g

rad s

m l

Chu kì dao động: 2 2 0,3

440



10 - Lập các sơ đồ mạch điện: sơ đồ 1, sơ đồ 2, sơ đồ 3, như các hình vẽ

- Lần lượt mắc ba mạch điện và đọc các số chỉ trong mỗi sơ đồ: U U1, 2, U U1, 2

Gọi:

+ E, r lần lượt là suất điện động, điện trở trong của nguồn điện

+ R V1, R lần lượt là điện trở của hai vơn kế V2 V , V 1 2

- Từ sơ đồ 1 và 2, ta cĩ:

1 ; 2

- Sơ đồ thứ 3, hai vơn kế mắc nối tiếp ta cĩ: 2

1

2 1

V

V

R U





 (4)

Từ (2), (3) và (4) ta cĩ:

r

 





E

E E

Lặp lại thí nghiệm, lập bảng và xử lí số liệu

,r E

k

2

Sơ đồ

2

V

,r E

k

1

Sơ đồ

1

V

1

I

,r E

k

3

Sơ đồ

1

2

I