Chọn gốc thời gian là lúc vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Tính tần số dao động của vật và viết phương trình dao động của vật. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước. Tìm C [r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HOÁ
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học 2014 - 2015 Môn thi: VẬT LÍ Lớp 12 BT THPT
Ngày thi: 25 tháng 03 năm 2015
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề này có 05 câu, gồm 01 trang
Câu 1 (4,0 điểm)
Một vật dao động điều hoà với biên độ A = 4 cm và chu kì T = 2 s Chọn gốc thời gian là lúc vật
đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương
a Tính tần số dao động của vật và viết phương trình dao động của vật
b Tìm quãng đường vật đi được sau thời gian t = 3 s
Câu 2 (4,0 điểm)
Tại một điểm O trên mặt nước có một nguồn sóng cơ dao động theo phương vuông góc với mặt nước với phương trình u o =0,5cos 240pt cm( )
a) Biết rằng khoảng cách giữa 3 gợn lồi liên tiếp theo phương truyền sóng là ℓ=1,0 (cm) Tính tốc
độ truyền sóng trên mặt nước
b) Viết phương trình dao động của sóng tại điểm M trên mặt nước cách O một đoạn d =0,5cm.
Câu 3 (3,0 điểm)
Đặt vào hai đầu đoạn mạch R, L, C nối tiếp một điện áp xoay chiều u = 200 2cos(100πt)(V) Cho biết R = 100 Ω, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 1
π H và tụ điện có điện dung C thay đổi được
a Cho
4 10
C = F
2π
Tính cường độ dòng điện hiệu dụng chạy trong mạch và công suất tiêu thụ của mạch
b Tìm C để công suất tiêu thụ của mạch đạt cực đại, hãy tính giá trị cực đại này
Câu 4 ( 3,0 điểm)
Mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L 1.10 2H
, tụ điện có điện dung C 1.10 6F
Điện tích cực đại của tụ điện trong quá trình dao động là 6
0 3,8.10
a) Tính tần số và năng lượng của mạch dao động
b) Khi năng lượng điện trường ở tụ điện bằng năng lượng từ trường ở cuộn dây thì điện tích trên tụ điện có độ lớn bằng bao nhiêu?
Câu 5 (6,0 điểm)
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 Trên màn quan sát, trên đoạn thẳng MN=20 mm (MN vuông góc với hệ vân giao thoa) có 10 vân tối, trong đó tại M và N là vị trí của vân sáng
a) Tính khoảng vân i1 của ánh sáng đơn sắc nói trên
b) Tính khoảng cách từ vân sáng bậc 2 đến vân tối thứ 4 nằm về hai phía vân trung tâm
c) Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1
2
5λ
λ =
3 thì tại M là vị trí của một vân sáng giao thoa Hãy tính số vân sáng lúc này trên đoạn MN
Số báo danh
Trang 2
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HÓA
ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC
(Đáp án gồm 2 trang)
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học: 2014-2015 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÍ
Lớp 12 BT THPT
Ngày thi: 25 tháng 3 năm 2015
Câu 1.a
3,0 đ a Tìm tần số và viết phương trình dao động của vật:* Tần số dao động của vật: f = 1/T = 0,5 Hz 1,0
* Phương trình dao động của vật có dạng: Li độ: x = Acos(ωt + φ)
Vận tốc: v = -ωAsin(ωt + φ) Tần số góc: ω = 2π= π(rad / s)
T
0,5
* Khi t = 0 thì: x = 0 và v > 0 nên: 4cosφ = 0 và -ωAsinφ > 0 φ = -π
2
* Vậy phương trình dao động của vật là: x = 4cos(πt - )π
2 (cm).
0,5
1.b
1,0 đ b Tìm quãng đường vật đi được* Ta có: t = 3 s = 1,5T Nhận xét: Trong một chu kì quãng đường vật đi được luôn là 4A
Quãng đường vật đi được sau 3 s là: s = 4A + 2A = 6A = 24 cm 0,5
Câu 2.a
2,0 đ - Khoảng cách giữa n gợn lồi liên tiếp: l = (n-1)l
Bước sóng: 1 0,5 ( )
1 2
l
cm n
- Tần số sóng f 2 120Hz
w p
………
Tốc độ truyền sóng: v = f = 60 cm/s
0,5 0,5
0,5 0,5 2.b
2,0đ
- Vì sóng truyền từ O đến M nên phương trình sóng tại M có dạng:
u M Acos(2pft 2pd)(cm)
l
Thay số tính được: u M =0,5cos(240pt-2 )(p cm)
1,0 1,0
Câu 3.a
2,0 đ a Tính cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch và công suất tiêu thụ trên mạch :
- Cảm kháng của cuộn dây: Z =ωL = 100ΩL
- Dung kháng của tụ điện: C
1
ωC
0,5
* Tổng trở của mạch: 2 2
L C
* Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch: I = U = 2 A
* Công suất tiêu thụ trên mạch: P = I2R = 200 W 0,5
3.b
1,0đ b Tìm C để công suất tiêu thụ trên mạch đạt cực đại, tính công suất cực đại đó :
Công suất tiêu thụ trên mạch là:
2 2
L C
U R
P = I R =
R + (Z - Z ) với ẩn số là ZC.
0,5
2
Trang 3* Do U, R, ZL không đổi nên công suất đạt cực đại khi: ZL = ZC = 100Ω hay
-4 10
* Công suất cực đại khi đó là:
2 U
P =
4.a
2đ Tần số dao động: 1
2
f
LC
p
2 6
1
5000
10 10
2
p
-
Năng lượng toàn phần của mạch:
2 2
o
Q W
C
Thay số tính được: W =22,68.10 ( )-6 J
0,5 4.b
1đ
Khi năng lượng điện bằng năng lượng từ
1 2
tđ
= ì
Hay
2 2
0
Q q
0 2,7 ( )
2
Q
Câu 5.a
10
MN
5.b
2,0đ
Khoảng cách từ vân sáng bậc 2 đến vân tối thứ 4 nằm về hai phía vân trung tâm là
2 3,5 5,5
5.c
i
l
Vì tại M là vân sáng nên tại N cũng là vân sáng, vậy trên MN có 7 vân sáng của l2
0,5
Chú ý: Học sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa !
-HẾT -3