Đề thi học sinh giỏi 12(có giải) vật lý 2 tiền giang

Đề thi học sinh giỏi 12(có giải) vật lý 2 tiền giang

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THỊ CHỌN HỌC SINH GIỎI CÁP TỈNH

ĐÈ THỊ CHÍNH THUC Thời gian: 180 phút (không kế thời gian giao đề)

Ngày thi thir hai: 24/10/2012 (Đề thi có 02 trang, gồm 7 câu)

Câu 1: (3,0 điểm)

Mức cường độ âm tại điểm A 6 trước một cái loa và cach loa một khoảng

OA = 15 m 1a 80 dB

ạ Tính công suất của loa Biết loa này có dạng hình nón, nửa góc ở đỉnh là

15

b Hãy tính mức cường độ âm do loa đó phát ra tại điểm B nằm cách loa

6 m trước loa

c Một người đi ra xa dân loa, khi đến điểm C trước loa 150 m thì bắt đầu

không nghe được âm do loa đó phát ra nữa Hãy xác định ngưỡng nghe của tai

người đó (theo đơn vị W/m’) Biết cường độ âm chuẩn là I, = 10 2 W/ni

Bỏ qua sự hấp thụ âm của không khí và sự phản xạ âm

Câu 2: (3,0 điểm)

Một hình trụ có thể quay quanh trục A của nó, trục A có phương nằm ngang Hình

trụ có bán kính R, chiều cao h, khối lượng riêng là p Một thanh nhẹ A° xuyên qua

hình trụ và cắt vuông góc với trục A tại tâm điểm O của hình trụ Trên A' có gắn

một chất điểm m, cách O_ một khoảng ¢

Một lò xo xoắn có một đầu cố định, đầu

kia gắn vào trục A Khi A° làm với đường

thắng đứng một góc Ø, lò xo gây nên một

mômen hồi phục có dạng C0 Lập phương

trình chuyển động của hệ Tìm điều kiện

để hệ dao động điều hòa Tính chu kỳ 1

Biết mômen quán tính của hình trụ đối với

trục A là I= 2m,R? Với mụ là khối lượng của hình trụ

Hai thanh kim loại song song thăng đứng, một đầu nỗi | | —

với tụ điện C Một đoạn dây dân MN, độ dài £, khôi lượng m tì © B

vào hai thanh kim loại, tự do trượt không ma sát xuống dưới và

1111]1]11111111711101111117

luôn vuông góc với hai thanh kim loại đó Toàn bộ hệ thông đặt

trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt

phẳng hai thanh kim loại như hình vẽ Bỏ qua điện trở mạch

a Tính gia tốc a của MN và sự biến đổi năng lượng trong mạch

b Bây giờ đặt hai thanh kim loại nghiêng với mặt phăng nằm ngang một

góc œ Độ lớn và chiều cảm ứng từ vẫn như cũ, ban đầu MN được thả ở vi tri cach

đầu dưới của thanh kim loại một đoạn d Tìm thời gian đề MN bắt đầu rời khỏi

thanh kim loại và vận tốc của MN khi đó

Câu 4: (3,0 điểm)

Một mạch điện theo thứ tự gồm điện trở R, cuộn dây cảm thuần có độ tự

cảm L và tụ điện có điện dung C có thé thay đổi Đặt vào hai đầu A, B điện áp

xoay chiều có biêu thức: uap = 120/6 cos(1001t + 1/3) V ồn định Mắc vôn kế

nhiệt có điện trở rất lớn vào hai đầu đoạn mạch RL Thay đối C để Uma„ Khi đó

u„ lệch pha 150” so với Uap

a Chứng minh khi đó điện áp ở hai đầu mạch điện vuông pha với điện

áp ở hai đầu đoạn mạch RL Tính số chỉ vôn kế

b Viết biểu thức điện á áp tức thời ở hai đầu tụ điện

Câu 5ã: (3,0 điểm)

Mạch dao động để chọn sóng của một máy thu thanh gồm một cuộn dây có

độ tự cảm L = 11,3 HH và tụ điện có điện dung C = 1000 pF

a Mạch điện nói trên có thé thư được sóng có bước sóng À„¿ bằng bao nhiêu?

b Để thu được dái sóng từ 20 m đến 50 m, người ta phải ghép thêm một tụ

xoay Cy với tụ C nói trên Hỏi phải ghép như thê nào và giá trị của Cy thuộc

khoảng nào ?

c Để thu được sóng 25 m, Cy phải có giá trị bao nhiêu? Các bản tụ di động

phải xoay một góc bằng bao nhiêu kể từ vị trí điện dung cực tiêu để thu được bước

sóng trên, biết các bản tụ di động có the xoay từ 0 đến 180°?

Cau 6: (3,0 diém)

Cho hé ba thau kính L¡, Lạ, Lạ cùng n | Lạ f

trục chính, được sắp xếp như hình vẽ Vật |

sáng AB vuông góc với trục chính ở trước L¡\

và chỉ tịnh tiến dọc theo trục chính Hai thấu A M O; Q, = |O;

kính Lị và Lạ được giữ cố định tai hai vị trí O,

và O; cách nhau 70 cm Thấu kính L¿ chỉ tịnh

tiễn trong khoảng O¡Oa Biết O¡M = 45 cm

a Dau tiên vật AB nằm trên điểm M, thấu kính Lạ đặt tai vi trí cách L¡

khoảng O¡O; = 36 cm, khi đó ảnh cuối cùng của vật AB cho bởi hệ ở sau Lạ và

cách Lạ một khoảng 255 cm Trong trường hợp này nếu bỏ Lạ đi thì ảnh cuối cùng

không có gì thay đôi và vẫn ở vị trí cũ Nếu không bỏ Lạ mà dịch chuyển nó sang

phải 10 cm thì ảnh cuối cùng ra vô cực Tìm tiêu cự của các thấu kính

b Tìm vị trí của Lạ trong khoảng O¡Os mà khi đặt L¿ tại vị trí đó thì ảnh

cuối cùng có độ lớn luôn luôn không thay đổi khi ta tịnh tiến vật AB ở trước Lạ

Cau 7: (2, 0 diém) Dé do cong suat điện của một cuộn dây khi mắc vào mạng điện

xoay chiều, người ta dùng một số dây dẫn có điện trở không đáng kể, một vôn kế

xoay chiều có điện trở rất lớn, một điện trở thuần Rạ đã biết Hãy thiết lập một

HET

Thí sinh không được sử dụng tài liệu Giám thị không giải thích gì thêm

Họ và tên thí sinh: - - CS HS vs Số báo danh: 2s

trang 2 /2 (Chính thức - Bảng A — Ngày 24/10/2012)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KY THI CHON HOC SINH GIOI CAP TINH

DAP AN DE THI CHINH THUC

Mon: Vat ly Bang: A Ngày thi thir hai: 24/10/2012

(Gém 05 trang)

1 |a- G5 điểm) Công suất của loa:

(3,0 | Mức cường độ âm tại diém A: L, = 10.log 1+ =80

—> log4+ =8 ~+~=10°

I, Loic ceieecceceeaseveeeeeeeececeeeuueeaeeeeeeeeess 0,25x2

+ IL=10*(W/m^2)

Loa c6 tac dung dinh huéng song 4m truyén trong ving khong gian

có dạng hình nón của Ìoa nhớ 0,25

Diện tích chỏm câu ở cách loa một đoạn Ra, nhận được âm từ loa:

S=2rnRh Vớihlà chiều cao của chỏm câu: h = R(I - cosœ) 0,25 Do môi trường không hâp thụ âm nên công suât âm truyền qua chỏm

câu này cũng là công suất của loa:

P= IS =1.2mR? (1 - cosa) = 4,8.10 W Q0 se 0,25x2

b (0,75 điểm) Mức cường độ âm ở B:

¬ L,= 10.log T7 " 0,25

2

I, R,

c (0,75 điểm) Ngưỡng nghe của tai người:

Cường độ âm tại C là cường độ âm nhỏ nhât mà tai người nghe được chính là ngưỡng nghe của người này 0,25

2

Khi đứng tại C trước loa 150(m): r = RỂ >Ic¢=107° Wim’ 0,25x2

2 | Khi hệ có góc lệch là 6 đối với vị trí cân bằng Môment hồi phục tác

(3,0 dụng vào hệ:

điểm) Do trọng lượng mg la: M, = —mglsind ‹ ecccccceceerrrreererrere 0,25

Do là lò xo xoăn: Ma =_— C.Ổ HH HH nh kh nh ha 0,25

Với I, 14 mOmen quan tính của hệ đối với trục A:

I, = mR? $OMD? vecccccccscescsscsecsevsevseesecsevssesevsecsecsevaceaeen 0,25

Tacé: M,+M, = 1, 0 = -— mgisinô0—CÔ = 7,6 0,25

Suy ra phương trình chuyên động của hệ:

1,0 + mglsind + CO = Ú cv vn v nh Tnhh reu

0,25 Trường hợp dao động nhỏ, ta có: sinÐ ~ 9

Phương trình trên trở thành: I, +(mgl+C) Ø =0 0,25

=> 6 c —P ø=n HH ĐH 9 HH 6 HH 6 H0 6 60 60000 6 0 0 6 00 0 00 006 600,8 0 0 8 000 60008 0 0:00 8060006 6 06 0 0 6 0,25

A

Đây là phương trình chuyển động của vật dao động điều hòa có tần

A

Vậy : Chu ki dao động:

_2% _», mm

oO C+ mgl

1 mR? +mI2

= 21 4————

C+ mgl

aR ph+m1?

T=2z — Camgl — |m, = p(aR )h cote e cece ewe eccerane 0,25x3

3 | a (1,5 diém) co

(3,0 |: Khi đoạn dây MN bắt đâu trượt, trong mạch giới hạn bởi MN và hai

di dm) thanh kim loại, xuât hiện suat điện động cảm ứng e, = BvE 0,25

Hiệu điện thê giữa hai bản tụ: U = e¿ = Bvf

Điện tích của tụ q = C.U

Cường độ dòng điện qua mạch

Chiêu của I xac định băng qui tắc bàn tay phải

Lực từ tác dụng lên thanh MN F=BI¢ = CB’¢’a

Chiêu của F xác định băng qui tắc bàn tay trái 0,25 Phương trình chuyển động của thanh MN: P+ F=ma

Chiêu lên trục thắng đứng hướng xuông 9 P-F=ma

=—— =— =hẳng số HH ng Kì ĐT Hi gi KH ng ĐT ng gu án vế 0,25x2

Khi MN ổi xuông, thê năng trọng trường của MN biên thành động

năng của thanh MN và năng lượng điện trường trong tụ điện 0,25

b (1,5 điểm) Khi hai thanh kim loại nghiêng góc so với mặt phăng

năm ngang

Xét theo phương chuyên động, phương trình chuyên động của MN là

Psinœ - Fsinœ = ma c HH Học TT TH Tà Ti nu Ti ch tà nh tà tà ch chu cà nh 0,25

trang 2/5 (đáp án - Chính thức — Bảng A — Ngày 24/10/2012)

mg sin ơ

m+ CB” sinø

Thời gian khi MN rời khỏi hai

thanh kim loại:

2

2

212

=> t= | 24m+CBlsn) s ss.sộ 0,25x2

mg sina

Vận tôc của MN khi đó băng v = at= |————————— -

4 | a (2,0 diém) S6 chi von ke:

(3,0 |° Hih VE: oo e ccc cece ccc eeeceeeeeecnnesecusesseteseeeeseuseeeeeueuneeueugs 0,25x2

diém)

lụ

ve Ucmax

Chứng minh:

AOKI 2= =-= O sina sinB” Sc sina ._t sinB “CC 0,25

U.= Ưsinø

—>*C sin B Lecce eee eee e eee eect ee Cente eee eee eee tees eeeeeneaeaes 0,25

Khi C thay đổi thì a va Uc thay đổi (B và U không đổi) 0,25

Ucmax, khi a= 90° Z2 tap Và uạuL vuông pha nhau 0,25 Tính sô chỉ vôn kê Uy:

Uy = Uri; B= 150°-90° = 60” Q.0 nà 0,25

tanB = U/Uạu = Uạu = U/tanB = 120 V 0,25

b (1,0 điểm) Việt biểu thức uc:

Độ lệch pha giữa uc va Usp:

uap sớm pha hơn uc góc 90° — 60” = 30” = 7/6 «« | Ú,25

Uc = Upccos(100at + 2/3 - 1 (6) = Uc = = 240 cos(100 x: mt + + n/6) V V |025x2

5 |a.(,25 điểm) Bước sóng mạch thu được:

(3,0 | *ạ=2cvLC = 2z.3.10°/11,3.10 5.1000.107 =200 m 0,25

trang 3/5 (đáp án - Chính thức — Bảng A — Ngày 24/10/2012)

b (1,75 diém)

Dải sóng cần thu có bước sóng nhỏ hơn bước sóng Ào nên điện dung

của bộ tụ phải nhỏ hơn C Do đó phải ghép Cy nối tiếp với C 0,25

Khi đó:

À=2nc Loic, => Cy ~ GeeLe re ""“ 0,25

Với À > 0, Cụ biến thiên nghịch biến theo A

Cvmm =2 ?c? nˆc?LC—A2 4mˆ(3.108)?.11,3.105.10° — 50 2 4,2 §\2 “6 1-9 ; =10,1.10 #Ƒ 025x4

A2 C 207.1000.10-” aoe

Vos“ An?c?LC-22,, 4n2(3.1089)2.11,3.105.102 —20?

Vậy: 10,lIpF<Cy <66,7pF con HS HH nh vn 0,25

c (1,0 điểm)

Đê thu được sóng A, = 25m:

C '257.10° “n

” An?c?LC-AT 4.n?.(3.10°)?.11,3.10°°.10° — 25?

Vì Cự tỉ lệ với góc xoay nên ta có

eS Cc, -C,, 1808 Ao =180| ——“®“——— | = 180) ————_ [= 12 ( —_— 66,7 -10,1 0,25x2

di bm) | Sơ đồ tạo ảnh với hệ ba thâu kính:

ABTA B,—T->A;B,—2—>AjB, coi 0,25

Sơ đồ tạo ảnh với hệ hai thấu kính:

AB——> a d A, B Ia As B, bo 9 H9 0 5 9 0 6 0 6 6 6 6 6 0 8 6 8 6 6: 8.9.9.9 6 49 9-9 9.9 9.6.9 0.6/3 8 0:98 0 00009 0.0.0.8 6.6 6.8 0,25

A.B, =AB,

đ;; = đ,,

d’, + ds = 0,0; => d3 = 34 1000 e 0,25

did,

.fị= — d+đ, —= 2 C | SG Gv Hư cv kc 025

d,d

§= 3—= 3 CI Ỏ G - GQH H KT gu cr

5d =f)=30 0m 2 dp tdy=34_ 10= 24 > đ›;=—-6cm v.v 0,25

22 + d,,

trang 4/5 (đáp án - Chính thức - Bảng A — Ngay 24/10/2012)

b (1,0 điểm)

Đê ảnh cuôi có độ lớn không đôi với mọi vị trí vật AB thì tia tới Lạ

song song trục chính cho tia ló ra khỏi Lạ song song trục chính 0,25

Sơ đồ tạo ảnh: B(o)— 4 > B, —,4 >B, —4 >B()

=> 0) =f, = 20 cm va dy = fy = 30 CM ooo eee cessecesccseneccsscestaseneesnees 0,25

.X— 0,0, địạ+dạ=x =dạ=x-20

_ dd, _ (x-2040-x)_

7 | Mac nôi tiếp Ro và cuộn dây vào (2,0 nguôn xoay chiêu :

68 M boon —P 025

Từ giản đồ ta có :

BI 0n n9 70 0 0 n .ẢẦ 0,25

=> C050, = CA AM TC ỨM 0,25

2U sy Ue

Bộ = Ug Uae Usa - Vin -Use

U? _ Uˆ _ Ư?

= MB ==.=.—=.- ha 2R, Œ) 0,25 Dùng vôn kế đo hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai dau Rọ là UAu, hai

đâu cuộn dây là Up Và hai đâu đoạn mạch là Up thê vào (*) ta tính

được công suât hai đầu cuộn dây 0,25x2

Luu y:

+ Trong timg phan của mỗi câu hoặc ca bai, học sinh có thể làm theo cách khác,

nhưng kêt quả đúng và hợp lý, thì vần cho điêm tôi đa của phân đó hoặc bài đó

+ Sai đơn vị kết quả của câu hỏi thì trừ 0,25 điểm cho mỗi lần

Hết

trang 5/5 (đáp án - Chính thức — Bang A — Ngay 24/10/2012)