Đề thi học sinh giỏi 12(có giải) vật lý1 tiền giang

Đề thi học sinh giỏi 12(có giải) vật lý1 tiền giang

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

DE THI CHINH THUC Thoi gian: 180 phut (khéng ké thoi gian giao dé)

Ngày thi thứ nhất: 23/10/2012

(Đề thi có 02 trang, gồm 7 câu)

Câu 1: (3,0 điểm) Hai quả cầu có thể trượt không ma sát trên một mặt phẳng nằm A ATT ee UIT B ngang Quả câu mị = 100 g nối với lò Xo có mỊ m2

độ cứng kị =25 N/m vào điểm cố định A

Quả câu mạ = mạ nối với lò xo có độ cứng k, = 100 N/m vào điểm có định B Bỏ qua khối lượng các lò xo Khi 2 qua cau ở vi tri cân bằng, 2 lò xo không biến dạng

va hai qua cầu tiếp xúc nhau Kéo mị về phía A mot doan A, = 8 cm roi tha tu do

Coi va cham 1a xuyén tam dan héi Lay n” = 10

_ a Tim dO nén cye dai cua lò xo kạ trong quá trình chuyển động của hai quả cau

b Tìm khoảng thời gian giữa lần va chạm thứ nhất và lần va chạm thứ hai

Câu 2: (3,0 điểm)

m = 3 kg, được gắn ở hai đầu một thanh mảnh Truc quay ] khối lượng không đáng kê và có chiều dài 60 O

cm Thanh quay quanh trục nằm ngang đi qua p oo E® A tâm và không ma sát trong mặt phắng thăng m m đứng Khi thanh nằm ngang thì có một vật có

khối lượng m' = 60 g rơi vào một quá cầu với vận tốc 5 m/s và dính vào đó (như hình vẽ) Lấy g= 9,8 m/s”

a Vận tốc góc của hệ ngay sau khi vật mˆ va chạm vào quá cầu là bao

b Tì số giữa động năng của toàn hệ sau va chạm va dong nang cua vat m’

trước va chạm là bao nhiêu?

c Hệ quay được một góc bằng bao nhiêu, cho đến lúc nó tạm thời dừng lại?

Câu 3: (3,0 điểm)

Trong khoảng giữa 2 mặt phẳng P, Q song song với nhau, cách nhau d = 2 cm có tổn tại một từ trường đều

B = 2 mT có các đường sức từ song song với P và Q như hình vẽ Một electron có vận tốc ban đầu bằng 0, được tăng tốc bởi một hiệu điện thế U rồi sau đó được đưa vào từ trường tại một điểm A trên mặt phẳng P theo phương vuông góc với P Hãy xác định thời gian electron chuyển động trong từ trường và phương chuyển động của electron khi nó ra khỏi từ trường trong 2 trường hợp sau:

a U=35,2 V

b U= 188,8 V

Câu 4: (3,0 điểm)

Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ trong đó L

L là cuộn cảm thuần, hai tụ điện C¡ = Cạ = C Nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng U = 120 V, tần C1 Ca

số 60 Hz Khi khóa K ngắt như hình vẽ (không nối vào ly các chốt 1, 2) thì dòng điện sớm pha hon điện áp 20°

Khi khóa K đóng vào chốt 1 thì dòng điện trễ pha hơn điện áp 10” Khi khóa K đóng vào chốt 2 thì cường độ dòng điện hiệu dụng là 2A Tính R, L và C 2

Cho mạch điện như hình vẽ Hai tụ ⁄⁄

điện giống nhau có điện dung C¡ = C; = C

Tụ điện C¡ được tích điện đến điện áp Uụ, —+¢, L —¢,

cudn day cé d6é tu cam L, cac khoa K,; va K, ban dau déu mở Điện trở của cuộn dây, của B các dây nôi, của các khóa là rât nhỏ

a Đóng khóa K tại thời điểm t = 0 Hãy tìm biểu thức phụ thuộc vào thời gian t của cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây và điện tích q¡ trên bản nối với

A cua tu điện C¡

b Gọi Tọ là chu kì dao động riêng của mạch LC) va q; là điện tích trên bản nỗi với K; của tụ điện C; Hãy tìm biểu thức phụ thuộc vào thời gian t cua cường

độ dòng điện chạy qua cuộn dây và của q› khi đóng K¿ ở thời điểm t = 3b,

Hai thấu kính phăng lồi L¡ và Lạ làm bang thuy tinh chiết suất n = 1,5 có hai mặt lồi cùng bán kính R = l5 cm Hai thấu kính nầy được đặt đồng

trục, thấu kính L¿ dài gấp đôi thấu kính L¡ như hình vẽ Người ta dán Ly hai mặt phẳng của chúng với nhau bằng một lớp nhựa trong suốt, rất mỏng có cùng chiết suất n, sao cho trục chính của chúng trùng nhau

a Chứng minh rằng khi đặt một vật sáng nhỏ trước hệ hai thấu kính và cách nó một khoảng d, ta sẽ thu được hai ảnh phân biệt của vật

Tìm điều kiện của d để hai ảnh nầy cùng thật hoặc cùng ảo

b Chứng minh khi cả hai ảnh đều thật hoặc đều ảo thì độ lớn của chúng không thê bằng nhau

c Xác định d để hai ảnh của vật cho bởi hệ hai thấu kính có cùng độ lớn

Câu 7: (2,0 điểm) Cho các dụng cụ sau:

- Một máy biến áp

- Một dây dẫn nhỏ có chiều dài khoảng 1 m

- Một vôn kế xoay chiều có nhiều thang đo

- Một nguồn điện xoay chiêu

Làm thê nào để xác định số vòng của mỗi cuộn dây trên máy biến áp mà không phải tháo ra đếm số vòng? Giải thích cách làm

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

Lạ

Họ và tên thí sinh: -Q- TQ se Số báo danh: 2s set secsea

trang 2 /2 (Chính thức - Bảng A - Ngày 23/10/2012)

SO GIAO DUC VA DAO TAO

DAP AN DE THI CHÍNH THỨC

Mon: Vat ly Bang: A

Ngày thi thứ nhất: 23/10/2012

KỲ THỊ CHỌN HỌC SINH GIỎI CÁP TÍNH

(Gồm 05 trang)

1 l3: (1,5 điểm) Độ nén cực đại:

4,0 | Vận tôc của mị ngay trước va chạm với mạ:

diém)| =A, | =402XÏ10 €m/S ccc2ccc se 0,25x2

1

Vận tốc ngay sau va chạm:

„— M-—m,)W +2mM,V; _

VỊ— m, +m, TU Lec c en cer ec reece ence reer e ese eee seer eeeeeeens 0,25

(m, —m,)v, + 2mv,_

Vìạ= m, +m, =40V10 cm/§ 0,25

Lò xo bị nén cực đại khi mạ ở biên phải:

k,

Vạ= Aa mà Z3 À2 =ÁCH con hưm 0,25x2

2

b (1,5 điểm) Khoảng thời gian giữa hai lần va chạm:

Chu kì riêng của hai hệ:

T= 20 IF = 0,48 5 Tes 2 H028 coerce 0,25x2

Quá trình va chạm:

+ Khi mị băt đâu va chạm vào m; lân 1 thì m¡ đứng yên, mạ chuyên động đên biên phải rôi vệ vị trí cân băng va chạm với mạ ở lân thứ hai

+ Giữa va chạm lần 1 và lần 2 mắt thời gian a =0,1§ 0,5

2 | a (1,5 điểm) Vận tốc góc của hệ ngay sau va chạm:

(3,0 | Momen quán tính của mỗi quả câu m, m' đối với trục quay là:

điêm)| I¿ạ=m' R” với R=t£= 30cm ccc cài 0,25

Momen quán tính của hệ sau va chạm: Ine = (2m + m’ ) RỶ 0,25 Momen động lượng của vat m’ trước va chạm: Lạ = lœ¡= Rm' v 0,25

Momen động lượng của hệ sau khi vật m'ˆ dính vào vật m là:

L= luạ @ = R”(2m + m° )@ ——— _ .L

Lạ=L = Rmv=(2m +mi ) RÏ() c5 2s se

m'v

b (0,75 điểm) Tì số giữa động năng:

Động năng của hệ sau va chạm: W, =~-—_ 0.25

dụ 2 le °

2 m'R’

c (0,75 điểm) Góc quay:

Cơ năng của hệ lúc đầu, thanh nằm ngang:

W= 2.l¿ @” # [mgH+(m+m')gH]= 17/8238 (), 0,25

Khi thanh tạm thời dừng lại Wạ = 0

= mg(H - h) + (m+m’ )g(H + h) = gH (2m + m’ )+ m’ gh

= h= 0,0126 = € sina = sina =0,042 > a=2,4°

Góc quay: 2,4” + 180” = 182,4” co | 0,25

3 | (0,75 điểm)

(3,0

Lực Lorenxơ gây ra gia tốc hướng tâm:

mv

1 |2Ưm

Thay (1) vào (2) ta đượcbán kính qui dao: R= B 2 (3) 0,25

a (1,0 diem) Trường hợp U = 35,2 V

Thay sô vào (3) ta được R = 1 cm 0,25

Vì R < d nên electron sẽ chuyên động trong từ trường theo một nửa đường tròn và ra khỏi từ trường tại một điểm trên mặt phẳng P theo

chiều ngược với chiều đi vào từ trường « 0,25

trang 2/5 (đáp án - Chính thức — Bảng A — Ngày 23/10/2012)

_S ZR Thời gian hạt chuyên động trong từ trường: t= y y ¬——— 0,25

b (1,25 điểm) Trường hợp U = 188,8 V -

Thay sô vào (3) ta được R = 2,3 cm B 0,25

- Vì R > d nên electron sẽ ra khỏi từ &

trường tại một điêm trên mặt phăng

Q theo phương lệch với phương ban

sin@=—>> g=60” - 0,25x2

Thời gian electron chuyền động trong |

Thay số ta có t= 3.10s : " 0,25

(3,0 |: Khi K ngắt, mạch có R,L,C› mắc nôi tiệp

điêm)| tan, =—k——€ =120xã—-— = tan(-20)

120xn—- R 120zRC = -0,36397 — 0 l) 025

Khi K ở (1) : mạch ngoài là L, 2C và R mặc nôi tiêp:

tan@, = Ar T=Z2c = 199g | = 0,17633 (2) 0,25

R 120xR2C

2)-(1): ———— = 0,5403 > = 1,0806 @) 0,25

(4)/)=(120LC=0669 - (5) 0,25

Khi K ở (2): mạch ngoài 1a L, ‘C, mac noi ti€ép

120 -—_ _|= 60 3) ceesceesseeeee 0,25

120nC

= |(1208)/LC — 1| = 60.120 c5 222222 0,25

= 0,3371 = 60.1207 CC va 0,25

> C= 14,910 Boece ccccccccccccccessseesessssseeceeeeeuueeeeeeeeeannsseeees 0,25

5 | a (0,75 điểm)

]

3.0 | Mạch LC¡: o=———

điểm) VLC

trang 3/5 (đáp an - Chinh thtrc — Bang A — Ngày 23/10/2012)

Phương trình điện tích trên một bản tụ C¡: q = qocos(@t + 0)

.†= 0 lúc q = qọ = CU — @ = Ú cua 0,25

Vay: gq = CUpcos( T= Am ố 0,25

1= =Ua,|~ cos —) issssccccccssssscccecssssccccsscecceeeeeesesees 0,25

dt aff ( Tet 2)

b (2,25 điểm)

To = 2nvV LC

Khi đóng K¿ mạch có oO,= Taz ¬ 0,25

Điện tích của bộ tụ ghép C;// C;:

Qdb” 22 = doaSinœ¡(t — tị) ¬ eee nee e eee eee eee eee eee e een cena ene e teens 0,25x2

Theo định luật bảo toàn năng lượng:

2 |

ae = SLi, = aa — du = qạx2 =CUo^/2 0,25x2

Phương trình cường độ dòng điện qua cuộn day :

¡ = đ%

dt

>1 = Uo |© 1 0 L co V2LE t _3Y2n 4 Xtlitaiiddiitti - 0,25

6 | a (1,5 diém)

Vay q> a SID | I \| ccc.cccccecooee 0,25

(3,0 La

oz Sơ đô tạo ảnh: AB ———> A> Bo

diém)

Lì,L¿

AB ———>A'B'ˆ

+ Tacd —=(n-1) f ( lš —+—/>f, =30cem +] 2 0,25

+ Hai TK Lị & L¿ có cùng bán kính nên Í¡ = f = 30 cm

+ Tiêu cự của hệ 2 TK f= f/2=15cm ¬ eeececeeeeeeeeeuaeuuners 0,25

+ Vật sáng AB qua TK L¿ và hệ 2 TK có tiêu cự khác nhau nên sẽ cho

Đôi với TK Lạ,tacó d,=———=——— 0,25

: ? d-fƒ, d-30

Đối với kệ 2 TK,tacó: đd = — 0.25

+ Xét dấu: để 2 ảnh cùng thật thì d> 30 em và để 2 ảnh cùng do thi

trang 4/5 (đáp án - Chính thức - Bảng A - Ngày 23/10/2012)

0<d< lỐCm 00096090 9 6 9 10 3550 ng ng ng 6 9 Sp

0,25

b (0,75 diem)

+ Độ phóng đại của ảnh qua TKL;¿ : k, -_Ấ: _—_ Ợ phong q 2: d d—30

Độ phóng đại của ảnh qua hệ 2 TK : k= "3" ng Teen 0,25

+ Lập tỉ số: K {i = |

Nếu 2 ảnh cùng thật (hoặc cùng ảo) và cùng độ lớn thì:

Ke 2-43 = | - 1—d=0: vật đặt sát thấu kính 0,25

Không phù hợp với điều kiện để 2 ảnh cùng thật hoặc cùng áo ở câu a 0,25

c (0,75điểm)

+ Để 2 ảnh có cùng độ lớn thì sẽ = đÍ uc heo 0,25

k

+TH2: sẻ =-l=>d=20em TH HT TH HT TH HH TH nước 0,25

7 * Van dung kiên thức:

(2,0 | Cong thức máy biến áp: ¬ eccesessstsetetsesetsvsesstseess 0,25

- Đê hở mạch thứ câp, mắc cuộn sơ câp vào nguôn xoay chiêu 0,25

- Dùng vôn kế đo điện áp ở cuộn sơ cập U) và ở cuộn thứ cấp Ù¿ | 0,25

- Sau đó dùng cuộn dây nhỏ quấn quanh lõi từ của máy biến áp

khoảng N; vòng (N; có thê đếm được) cà cà hhheseeehe 0,25

- Dùng vôn kê đo điện áp hai đâu cuộn day N3 ta được U3 0,25

- Ta cé U3 tng voi N3 vong suy ra sô vòng Nj, N2 cua U, va Up

Lưu Ý:

+ Trong từng phần của mỗi câu hoặc cá bài, học sinh có thể làm theo cách khác,

nhưng kêt quả đúng và hợp lý, thì vẫn 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

trang 5/5 (dap án - Chính thức — Bảng A — Ngày 23/10/2012)