Mắc nối tiếp cuộn dây với đoạn mạch X X là đoạn mạch mắc nối tiếp, chỉ gồm 2 trong số 3 phần tử điện trở, cuộn dây thuần cảm, tụ điện để tạo thành đoạn mạch AB rồi lại đặt vào hai đầu đo[r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
PHÚ THỌ
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2016 – 2017
Môn: VẬT LÍ
(Đề có 03 trang)
I PHẦN TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN (16,0 điểm)
Câu 1: Hai chất điểm m1 và m2 cùng bắt đầu chuyển động từ điểm A dọc theo vòng tròn bán
kính R lần lượt với các tốc độ góc 1 = /3 và 2 = /6 Gọi P1 và P2 là hai hình chiếu của m1 và m2 trên trục Ox nằm ngang đi qua tâm vòng tròn, biết hình chiếu của A lên Ox có tọa độ 0,5R Khoảng thời gian ngắn nhất mà hai điểm P1, P2 gặp lại nhau sau đó bằng
Câu 2: Một con lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k = 10N/m, vật nhỏ có khối lượng
m = 0,1kg, hệ số ma sát giữa vật với mặt phẳng ngang là µ = 0,1 Kéo vật dọc theo trục lò xo để lò xo giãn 9,5cm rồi thả nhẹ Lấy g = 10m/s2, quãng đường vật đi được đến khi dừng lại là
Câu 3: Hai chất điểm dao động điều hòa trên hai trục Ox, Oy vuông góc với nhau, gốc O là vị
trí cân bằng của cả hai vật, chuyển động của hai vật không làm ảnh hưởng đến nhau, phương trình dao động của hai vật tương ứng là x = 2cos(t + /2)cm; y = 4cos(t - /6)cm Khi chất điểm thứ nhất có
li độ x = - 3cm và đang đi theo chiều âm của trục Ox thì khoảng cách giữa hai chất điểm gần giá trị nào nhất sau
Câu 4: Một vật dao động điều hoà xung quanh vị trí cân bằng O Ban đầu vật đi qua O theo
chiều dương Sau thời gian t1 = /15(s) vật chưa đổi chiều chuyển động và tốc độ giảm một nửa so với tốc độ ban đầu Sau thời gian t2 = 0,3 (s) vật đã đi được 12cm Vận tốc ban đầu v0 của vật là
Câu 5: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, khi vật ở vị trí cân bằng lò xo dãn 3cm Bỏ qua mọi
lực cản Kích thích cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng thì thấy khoảng thời gian lò xo
bị giãn trong 30 chu kì là 20 chu kì Biên độ dao động của vật là
Câu 6: Một chất điểm dao động điều hòa dọc theo trục tọa độ Ox với phương trình
π
x = 8cos 4πt + cm
6
Thời điểm vật có li độ 4cm có thể là
A
21
s
12085 s
61 s
12087 s
24
Câu 7: Con lắc lò xo ngang gồm vật nhỏ khối lượng 400g và lò xo nhẹ có độ cứng 100N/m, bỏ
qua ma sát Đưa vật dọc theo trục của lò xo đến vị trí lò xo bị nén 6cm rồi thả nhẹ Sau khi thả 4/15(s) người ta giữ cố định điểm chính giữa của lò xo Lấy 2 = 10 Gia tốc cực đại của vật sau đó là
A 19,84m/s2 B 23,71m/s2 C 9,58m/s2 D 9,38m/s2
Câu 8: Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình
t = 0 đến lúc chất điểm qua vị trí có li độ -5cm ngược chiều dương của trục tọa độ lần thứ 2015 thì lực hồi phục sinh công dương trong khoảng thời gian là
A 1208,7s B 1207,5s C 2015,1s D 2415,8s
Câu 9: Một con lắc đơn treo vào trần của một thang máy, khi thang máy đứng yên, con lắc dao
động điều hòa với chu kì 0,4s Khi thang máy chuyển động nhanh dần đều xuống theo phương thẳng đứng với gia tốc 0,5g (g là gia tốc rơi tự do) thì chu kì dao động nhỏ của con lắc là
A 0,57s B 0,28s C 0,49s D 0,33s
Câu 10: Con lắc lò xo gồm quả cầu nhỏ có khối lượng 200g mang điện tích 0,5C treo vào
đầu lò xo có độ cứng 50N/m Kéo vật thẳng đứng xuống để lò xo giãn 10cm rồi thả nhẹ Khi vật
ĐỀ MINH HỌA
Trang 2chuyển động đến vị trí lò xo giãn 7cm lần thứ nhất thì người ta đột ngột thiết lập một điện trường đều
có phương thẳng đứng, độ lớn cường độ điện trường là E = 4.106V/m Lấy g = 10m/s2 Lực cực đại của
lò xo tác dụng vào điểm treo sau đó là
A 6,65N B 4,36N C 7,00N D 8,14N
Câu 11: Cho một cơ hệ lí tưởng như hình vẽ: m1 = m2 = 100g, dây treo
vật m1 dài 1m Lấy g = 10m/s2 Kéo m1 để dây treo hợp với phương thẳng đứng
một góc nhỏ 0,02rad rồi thả nhẹ Khi xuống đến vị trí cân bằng thì m1 va chạm
đàn hồi, xuyên tâm với m2 Biết chu kì riêng của con lắc lò xo bằng một phần
tư chu kì riêng của con lắc đơn Bỏ qua ma sát Độ nén cực đại của lò xo là
Câu 12: Một người làm thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do g bằng con lắc đơn Kết quả đo được
chiều dài con lắc là l = (80,0 0,4)cm; chu kì dao động nhỏ của con lắc là T = (1,80 0,05)s Giá trị
của g đo được là
A (9,75 0,59)m/s2.B (9,75 0,05)m/s2 C (9,75 0,40)m/s2 D (9,75 0,23)m/s2
Câu 13: Chọn câu sai khi nói về sóng âm:
A Sóng âm có ba loại là hạ âm, âm thanh và siêu âm được phân chia theo tần số sóng
B Âm sắc là đặc trưng sinh lí của âm chỉ phụ thuộc vào đặc trưng vật lí là biên độ
C Độ cao của âm là đặc trưng sinh lí của âm phụ thuộc vào đặc trưng vật lí là tần số
D Âm cùng tần số nhưng phát ra từ nguồn âm khác nhau thì gây cảm giác âm như nhau
Câu 14: Hai nguồn sóng kết hợp tại hai điểm A và B có cùng phương trình uA = uB = 5cos10πt(cm) Tốc độ truyền sóng là 0,15m/s Coi biên độ sóng không đổi khi lan truyền Tại điểm M cách A và B những khoảng lần lượt là 40cm và 20cm sóng tổng hợp có biên độ và pha ban đầu là
Câu 15: Một dao động lan truyền trong môi trường liên tục từ điểm M đến điểm N cách M một đoạn 7λ/3(cm) Sóng truyền với biên độ A không đổi Biết phương trình sóng tại M có dạng uM = 3cos2t (uM tính bằng cm, t tính bằng s) Vào thời điểm t1 tốc độ dao động của phần tử M là 6(cm/s) thì tốc độ dao động của phần tử N là
Câu 16: Một sợi dây AC có tiết diện S = 2mm2, khối lượng riêng D = 8000kg/m3, được căng ngang nhờ quả cân khối lượng m = 25g (đầu dây A gắn với giá cố định, đầu dây C vắt qua ròng rọc, rồi móc với quả cân; gọi B là điểm tiếp xúc của dây với ròng rọc thì AB = 25cm) Lấy g = 10m/s2 Đặt một nam châm lại gần dây sao cho từ trường của nó vuông góc với dây Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua dây đồng thì dây bị rung tạo thành sóng dừng, trên đoạn AB có ba bụng sóng Biết rằng lực
căng trên dây sẽ quyết định tới tốc độ truyền sóng theo quy luật
F
v =
μ , trong đó μ là khối lượng của
dây cho một đơn vị chiều dài Tần số của dòng điện chạy qua dây là
A 5,0 Hz B 7,5 Hz C 10 Hz D 15 Hz
Câu 17: Trên mặt chất lỏng có hai điểm A và B cách nhau 15cm dao động điều hòa theo
phương thẳng đứng với phương trình uA = 2cos(20t)mm; uB = 2cos(20t + )mm Biết tốc độ truyền sóng là 20cm/s, coi rằng biên độ sóng không đổi khi lan truyền Gọi O là trung điểm của AB; C là điểm thuộc đoạn AB dao động với biên độ 2mm Giá trị OC có thể nhận
A 5/6(cm) B 25/6(cm) C 49/6(cm) D 5/3(cm)
Câu 18: Trên mặt chất lỏng có hai nguồn sóng A và B dao động điều hòa theo phương thẳng
đứng với phương trình uA = uB = 3cos(10t)mm Biết tốc độ truyền sóng là 15cm/s, coi rằng biên độ sóng không đổi khi lan truyền, cho AB = 10,4cm Số điểm dao động với biên độ 3mm cùng pha với trung điểm của đoạn AB và thuộc đoạn AB là
A 6 điểm B 12 điểm C 7 điểm D 13 điểm
Câu 19: Sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi có phương trình u = 2sin(0,5x)cos(50t +
0,25)mm (x đo bằng cm, t đo bằng s) Gọi B và N là hai điểm thuộc dây có vị trí cân bằng cách nhau 32/3(cm), B là bụng sóng Khoảng thời gian li độ dao động của B không lớn hơn biên độ dao động của
N trong một chu kì là
A 2/75(s) B 1/75(s) C 1/30(s) D 1/15(s)
Câu 20: Cho đoạn mạch như hình vẽ: Đặt vào hai đầu
m1 m2
M L,r R N C
Trang 3AB một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số
không đổi Độ lệch pha của uAN và uAB bằng độ lệch pha của
uAM và dòng điện tức thời Biết UAB = UAN =120 3V; UMN =
120V Cường độ dòng điện trong mạch I = 2 2A Giá trị của
ZL là
A 30 3 B 15 6 C 60 D 30 2
Câu 21: Mạch điện xoay chiều RLC ghép nối tiếp, đặt vào hai đầu mạch một điện áp ổn định u
= U0cost Điều chỉnh C = C1 thì công suất của mạch đạt giá trị cực đại Pmax = 400W Điều chỉnh C =
C2 thì hệ số công suất của mạch là
3
2 Công suất của mạch khi đó là
Câu 22: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm L, R, C mắc nối tiếp theo đúng
thứ tự đó Biết các biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch chứa R và L là uRL = 150cos(100t +
/3)V; giữa hai đầu đoạn mạch chứa R và C là uRC = 50 6cos(100t - /12)V Cho R = 25, cường
độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là
A 3,0(A) B 3 2(A) C 3 2/2(A) D 3,3(A)
Câu 23: Điện năng truyền từ một nhà máy phát điện đến một khu công nghiệp bằng đường dây
tải một pha, cường độ dòng điện luôn cùng pha với điện áp Nếu điện áp truyền đi là U thì ở khu công
nghiệp phải lắp một máy hạ áp có tỉ số vòng dây
54
1 để đáp ứng
12
13 nhu cầu điện năng khu công
nghiệp Nếu muốn cung cấp đủ điện cho khu công nghiệp thì điện áp truyền đi phải là 2U và cần dùng máy biến áp với tỉ số là
A
171
119
117
219
4 .
Câu 24: Đặt điện áp u = U0cos2ft (với U0 không đổi và tần số f có thể thay đổi) vào hai đầu
đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C mắc nối tiếp Khi f = fR = 60Hz thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở cực đại là UR Khi f = fC = 30Hz thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ cực đại, khi đó tỉ số điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở trên điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm là
Câu 25: Đặt điện áp u = U √2 cost (với U và không đổi) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện C Khi C = C1 = 2 10−4
π F thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ cực đại là 100
√5
V Khi C = 2,5 C1 thì cường độ dòng điện trễ pha
π
4 so với điện áp hai đầu đoạn mạch Giá trị của U là
Câu 26: Đặt điện áp xoay chiều u = U √2 cost (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm Khi nối tắt tụ C thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R tăng 2 lần và cường độ dòng điện trong hai trường hợp vuông pha nhau Hệ số công suất của đoạn mạch lúc trước là
A 2
√5 B
2
√3 C
1
√5 D
1
√3
Câu 27: Đặt vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L = 1/3(H) điện áp xoay chiều có biểu thức u
= U0cosωt Ở thời điểm t1 các giá trị tức thời của điện áp và cường độ dòng điện là: u1 = 100V; i1 = -2,5
3 A Ở thời điểm t2 tương ứng u2 =100 3 V; i2 = -2,5A Điện áp cực đại và tần số góc là
Trang 4Câu 28: Một chiếc vôn kế trên mặt có 100 độ chia, vôn kế có các thang đo 50V; 100V; 200V;
250V Người ta dùng vôn kế này để đo điện áp khoảng 220V Nếu lấy sai số chỉ là sai số dụng cụ và bằng nửa độ chia nhỏ nhất thì sai số đó là
Câu 29: Đặt điện áp u = 220 2 cos 100πt V
vào hai đầu đoạn mạch AB gồm đoạn AM và đoạn MB nối tiếp Điện áp ở hai đầu đoạn AM sớm pha hơn cường độ dòng điện một góc 300 Đoạn
MB chỉ có một tụ điện có điện dung C thay đổi được Thay đổi C để tổng điện áp hiệu dụng UAM + UMB có giá trị lớn nhất Khi đó điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụ điện là
Câu 30: Một máy phát điện xoay chiều một pha truyền đi một công suất điện không đổi Khi
điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây là U thì hiệu suất truyền tải là 75% Để hiệu suất truyền tải là 96% thì điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây phải là
Câu 31: Đặt điện áp xoay chiều u U 2 cos(100 t) V vào đoạn mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm Biết R 100 2 , tụ điện có điện dung thay đổi được Khi điện dung tụ điện lần lượt là
1
25
và 2
125
3
thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ có cùng giá trị Để điện áp hiệu dụng trên điện trở R đạt cực đại thì giá trị của C có thể là
A
200
3
20
C F
50
C F
100
C F
Câu 32: Đặt điện áp u = 240 √2 cos(100t)V vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM là một biến trở R Đoạn mạch MB gồm một cuộn cảm
có điện trở thuần r, độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C Thay đổi R đến giá trị sao cho công suất tiêu thụ của R đạt cực đại là 80 W, khi đó điện áp hiệu dụng UMB = 80 √3 V, công suất tiêu thụ của toàn mạch là
A 149 W B 160 W C 120 W D 139 W
Câu 33: Một động cơ không đồng bộ ba pha dùng dòng điện xoay chiều có tần số f1; gọi tần số
quay của từ trường là f2 và tần số quay của rôto là f3 Chọn mối liên hệ đúng
A f1 = f2 > f3 B f1 > f2 = f3 C f1 = f2 < f3 D f2 > f1 = f3
Câu 34: Cuộn dây có điện trở thuần R và độ tự cảm L mắc vào điện áp xoay chiều u = 250
2cos100πt(V) thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây là 5(A) và dòng điện này lệch pha π/3 so với điện áp u Mắc nối tiếp cuộn dây với đoạn mạch X (X là đoạn mạch mắc nối tiếp, chỉ gồm 2 trong số 3 phần tử điện trở, cuộn dây thuần cảm, tụ điện) để tạo thành đoạn mạch AB rồi lại đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp u nói trên thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là 3(A), khi đó điện áp giữa hai đầu cuộn dây lệch pha /2 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch X Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X là
A 600W B 300W C 200 3W D 300 3W.
Câu 35: Cho hai mạch dao động lí tưởng L1C1 và L2C2 với C1 = C2 = 0,1μF, L1 = L2 = 1μH.
Ban đầu tích điện cho tụ C1 đến hiệu điện thế 6V và tụ C2 đến hiệu điện thế 12V rồi nối kín với hai đầu cuộn dây của mỗi mạch cùng lúc để cho mạch dao động Lấy 2 = 10 Thời gian ngắn nhất kể từ khi bắt đầu dao động đến khi hiệu điện thế trên 2 tụ C1 và C2 chênh lệch nhau 3V là
A 10−6
6 s. B
10−6
3 s C
10−6
2 s D
10−6
Câu 36: Trong mạch dao động có chu kì riêng T = 0,12s Tại thời điểm t1 giá trị điện tích và cường độ dòng điện làq = 0,5Q1 0 3; i
1 = -2(mA) Tại thời điểm t2 = t1 + (trong đó t2 < 2016T) giá trị mới của chúng là q = 0,5Q ; i = -2 3(mA)2 0 2 Giá trị của là
A 1,54s B 241,9s C 242,02s D 1,65s
Trang 5Câu 37: Mạch dao động LC lí tưởng có dao động điện từ tự do, người ta nhận thấy cứ sau
khoảng thời gian nhỏ nhất bằng nhau bằng 3ms thì năng lượng điện trường lại bằng năng lượng từ trường Hiện tại điện tích của tụ bằng một nửa giá trị cực đại và đang giảm, khoảng thời gian ngắn nhất để cường độ dòng điện qua mạch có độ lớn bằng một nửa giá trị cực đại sau đó là
Câu 38: Dao động điện từ tự do trong mạch dao động LC lí tưởng là dao động điều hòa, khi điện
áp giữa hai đầu cuộn cảm bằng 1,2mV thì cường độ dòng điện trong mạch bằng 1,8(mA); khi điện áp giữa hai đầu tụ bằng -0,9(mV) thì cường độ dòng điện trong mạch bằng 2,4mA Biết độ tự cảm của cuộn dây là L = 5(μH) Chu kỳ biến thiên năng lượng điện trường trong tụ bằng
A 31,4μs B 20μs C 15,7μs D 62,8μs
Câu 39: Chọn câu sai khi nói về sóng điện từ
A Sóng điện từ mang năng lượng B Sóng điện từ lan truyền được trong chân không
C Sóng điện từ có thể phản xạ, khúc xạ, giao thoa.D Sóng điện từ có tốc độ là 3.108m/s
Câu 40: Cho mạch điện như hình vẽ: E = 6V; r = 4;
R = 8; Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,2mH; C =
8F Bỏ qua điện trở của dây nối và các khóa Ban đầu k1
đóng, k2 mở; khi dòng điện trong mạch ổn định thì đồng thời
mở k1 và đóng k2 Điện tích cực đại của tụ sau đó là
A 37,7(C) B 20(C) C 25(C) D 1,424(C)
II PHẦN TỰ LUẬN (4,0 điểm)
Câu 1: ( 2,5 điểm)
Cho con lắc lò xo gồm vật M = 100g gắn trên lò xo nhẹ có độ
cứng k = 100N/m theo phương thẳng đứng như hình vẽ (Hình 1) Ban đầu
vật M đứng yên ở vị trí cân bằng Vật nhỏ khác có khối lượng m = 50g
được giữ ở độ cao h = 11,25cm so với M Thả m rơi tự do xuống va chạm
đàn hồi, xuyên tâm với M Chọn trục Ox như hình vẽ, gốc O trùng với vị
trí cân bằng của M, gốc thời gian lúc va chạm
a) Tính vận tốc của mỗi vật ngay sau va chạm
b) Tính độ nén cực đại của lò xo sau va chạm
c) Tính khoảng thời gian từ lần va chạm thứ nhất đến lần va chạm thứ hai và từ lần và chạm thứ hai đến lần va chạm thứ ba
d) Vẽ dạng đồ thị dao động của vật M
Câu 2: (1,5 điểm)
Cho các dụng cụ:
- Nguồn điện không đổi;
- Ampe kế có điện trở xác định;
- Vôn kế có điện trở xác định;
- Điện trở R chưa biết giá trị;
- Các dây nối có điện trở không đáng kể
Từ bộ dụng cụ trên, hãy đề xuất một phương án đo điện trở R, chỉ rõ công thức tính điện trở R đó
k2
R
O
x
h m
M k
Hì
nh 1