Title Đề thi HSG cấp tỉnh môn Vật Lý 12 - Gia Lai - Bảng B - 2015-2016 - Hệ không chuyên - File word có lời giải chi tiết..pdf ✅

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO GIA LAI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT, NĂM HỌC 2015 - 2016 Môn: VẬT LÍ- Bảng B Thời gian: 180 phút (không kể thời gian phát đề) Ngày thi: 13/11/2015 (Đề thi có 02 trang, gồm 06 bài) Bài 1. (4 điểm) Một lò xo có khối lượng không đáng kể đặt trên mặt phẳng ngang không ma sát, một đầu gắn cố định vào điểm Q , đầu còn lại gắn vào vật nhỏ. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương ngang với cơ năng bằng và 0,5 J  lực đàn hồi cực đại là . Trong quá trình dao 10N động, khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần liên tiếp Q chịu tác dụng lực kéo của lò xo có độ lớn là . 5N Chọn trục có phương 1 ( ) 15 s Ox ngang, gốc trùng O với vị trí cân bằng của vật, chiều dương là chiều giãn của lò xo, mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Gốc thời gian là lúc vật chuyển động cùng chiều dương nhanh dần đều đi qua điểm cách M vị trí cân bằng đoạn . 5 3 cm a. Viết phương trình dao động điều hòa của vật. b. Kể từ lúc , sau bao lâu t  0 điểm Q chịu tác dụng lực kéo của lò xo có độ lớn bằng 4N lần thứ . 2015 c. Tìm tốc độ trung bình lớn nhất của vật trên quãng đường . 130 (cm) Bài 2. (3 điểm) Một bình kín hình trụ đặt thẳng đứng có tiết diện  , chiều cao , được chia thành hai phần nhờ một 2 S 100 cm l pittông cách nhiệt có khối lượng là . m  400(g) Phần trên của bình chứa khí lý 0,75mol tưởng, phần dưới chứa khí 1,5mol cùng loại. Nhiệt độ của khí ở cả hai phần bằng nhau và bằng 350K . Pittông cân bằng và nằm cách đáy dưới đoạn 0,6l như hình 1. Cho . 2 g  10(m /s ) a. Tính áp suất khí trong mỗi phần của bình. b. Giữ nhiệt độ không đổi ở một phần bình, cần nung nóng phần còn lại đến nhiệt độ bằng bao nhiêu để pittông cách đều hai đáy bình. Bài 3. (3,5 điểm) Trên trục chính xy của một thấu kính có ba O điểm A, B, C như hình . 2 Khi đặt điểm sáng S tại , qua A thấu kính cho ảnh tại ; khi B đặt điểm sáng S tại qua B thấu kính cho ảnh tại . Cho C biết AB  2cm, AC  6cm. a. Xác định vị trí đặt thấu kính và tiêu cự của thấu kính. b. Giữ nguyên vị trí của thấu kính , O đặt thêm thấu kính hội tụ (tiêu cự ) đồng trục với tại vị trí . Một vật sáng đặt vuông góc ' O ' f  6 cm O B MH ĐỀ CHÍNH THỨC Hình 2 x C B A y Hình 1 l 0,6l
với trục chính của hệ thấu kính trong khoảng . Bx Tịnh tiến vật sao cho điểm luôn M nằm trên trục chính. Hỏi vật đi qua vị trí nào thì ảnh qua hệ đổi chiều. Bài 4. (4 điểm) Trên mặt phẳng nằm ngang cho mạch điện như hình 3, biết hai thanh ray kim loại và GH IK được đặt song song, cách nhau một khoảng , hai l  2m đầu thanh nối với tụ điện có điện dung là thanh kim   2 C 10 F .   MN loại đồng chất, tiết diện đều, có khối lượng 490g Toàn bộ hệ thống được đặt trong từ trường đều mà véc tơ cảm ứng từ có B phương thẳng đứng và chiều từ  trên xuống, độ lớn ; B  0,5T  mạch được đặt cách điện trên mặt phẳng ngang. Bỏ qua mọi ma sát và điện trở của các thanh. Tác dụng lên trung điểm của MN một lực không F đổi  có độ lớn , F 1N phương song song với hai thanh ray, chiều qua phải. Thanh MN chuyển động từ trạng thái nghỉ. a. Tính gia tốc chuyển động của thanh . MN b. Trong trường hợp không tác dụng lực , ta nâng F đầu và đầu sao cho các thanh  H I GH và IK hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc . Hai thanh song song và cách 0   30 nhau một khoảng . Tính gia l  2m tốc của thanh trong MN trường hợp này. Bài 5. (3 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, có hai nguồn kết hợp tại hai điểm cách nhau dao A, B 20cm động theo phương thẳng đứng với phương trình 4cos 40 ( ; ). Cho tốc độ truyền sóng trên mặt nước là . Biên độ sóng A B u  u  t cm s 40cm / s không đổi khi truyền đi. a. Tính tốc độ dao động cực đại của phần tử nước tại điểm trên M mặt nước cách các nguồn A, B lần lượt đoạn và . 16 cm 20,5 cm b. Hai điểm và trên P Q mặt nước cùng cách đều trung điểm O của AB một đoạn 22cm và cùng cách đều hai nguồn sóng . Tính A, B số điểm dao động cùng pha với 2 nguồn trên đoạn . PQ Bài 6. (2,5 điểm) Sử dụng các dụng cụ sau: Một cuộn dây đồng dài; một chiếc cân với bộ các quả cân; một bình ăcquy đã được nạp điện; một vôn kế và một ampe kế lý tưởng; các dây nối có điện trở không đáng kể; bảng tra cứu điện trở suất  và khối lượng riêng D của các chất. Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định thể tích của một căn phòng lớn có dạng hình khối hộp chữ nhật. Hình 3 C B  H N G F  I M K
HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM BÀI NỘI DUNG- LƯỢC GIẢI ĐIỂM a. Lập phương trình dao động điều hòa.  1,5đ Cơ năng: W 1 2 = A 0,5 (1) 2 k  J Lực đàn hồi cực đại: dh ax ( ) . 10 (2) F m  k A  N 0,25 Giải hệ suy ra: (1); (2) 0,1  10   100 A m cm N k m               0,25 Khi 5( ) x 0,05( ) 5( ) Fdh  N  k  x  m  cm 0,25 Khi Q chịu tác dụng lực kéo của lò xo nên suy ra lò xo ở trạng thái giãn: 1 1 ( ) ( ) 10 ( d/s) 15 3 5 T  s   T  s     ra 0,25 t=0: vật chuyển động cùng chiều dương (là chiều giãn của lò xo) nhanh dần đều đi qua điểm M cách vị trí cân bằng đoạn ; suy ra: 5 3 cm 0 0 x  5 3 (cm); v  0 - 3 os = 5 2 ( d) 6 sin 0 c ra              0,25 => Phương trình: 5 10 os(10 t- ) ( , ) 6 x c cm s    0,25 b. Tìm thời điểm Q chịu tác dụng lực kéo của lò xo có độ lớn bằng 4N lần thứ . 2015  1,5đ Ta có: . 4( ) 0,04 ( ) 4 ( ) Fdh  k x  N  x  m  cm 0,25 Kể từ lúc , t  0 thời điểm Q chịu tác dụng lực kéo của lò xo có độ lớn bằng 4N lần thứ 2015 là: 0 1007 6 T t  T   t 0,5 Với là t0 khoảng thời gian ngắn nhất vật dao động từ vị trí cân bằng đến li độ : x  4 (cm) 0   4 sin 0,4 0,4115 ( d) 0,0131 10 ra t s                0,5  t  201,4464 (s) 0,25 c. Tốc độ trung bình lớn nhất của vật trên quãng đường . 130 (cm)  1,0đ +Quãng đường: 1 1 S 130 (cm) 13A=3.4A+S ; (S  A) 0,25 1. (4,0đ) +Thời gian: ; ( là thời gian vật đi hết quãng đường ) 1 t  3T  t 1 t 0 S Tốc độ trung bình lớn nhất khi vật đi hết quãng đường trong S thời gian t ngắn nhất. Muốn vậy có giá t1 trị nhỏ nhất => vật chuyển động lân cận VTCB. Sử 0,5
dụng véc tơ quay ta tính được góc quay 1 2 1 1 2 . 3 6 T M OM t t T       Vậy 19 ( ) 30 t  s +Tốc độ trung bình lớn nhất: 3900 205,263 ( / ) 19 tb S v cm s t     0,25 a) Tính áp suất khí trong hai phần bình.  1,5đ Áp dụng phương trình Mendeleev – Clapeyron cho khí trong hai phần bình: 1 1 1 1 1 1 pV  n RT  p .0,4lS  0,75RT (1) 0,25 2 2 2 2 2 1 p V  n RT  p .0,6lS  1,5RT (2) 0,25 Lấy (1): (2) vế theo vế: 1 2 1 2 0,4 1 4 (3) 0,6 2 3 p p p p    0,25 Pittông cân bằng nên: 1 2 2 1 2 1 400 (4) mg p S mg p S p p p p S         0,25 Từ (3) và (4) ta có: 1   2 1200 1200 N p Pa m         0,25 2   2 1600 1600 N p Pa m         0,25 b) Cần nung nóng phần còn lại đến nhiệt độ bằng bao nhiêu để pittông cách đều hai đáy bình.  1,5đ Vì nên l1  l2 cần nung nóng ở phần trên Phần dưới có nhiệt độ không đổi, theo định luật Bôilơ–Mariốt ta có: với 2 2 2 2 p V  p ' V ' ' 2 V  0,5lS 0,25 2 2 2   0,6 6 ' 1920 0,5 5  p  p  p  Pa 0,25 Pittông cân bằng: Tương tự phương trình (4) suy ra: p1 '  p '2 400 1520 Pa 0,5 Áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng cho phần khí ở trên: 1 1 1 1 1 1 ' ' ' pV p V T T  0,25 2. (3,0đ) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ' ' ' .0,5 . 3325 ' 554 .0,4 6 p V T p lS T T K K pV p lS      0,25 a. Xác định vị trí đặt thấu kính và tiêu cự của thấu kính.  2,0đ + Điểm sáng được đặt ở , qua A thấu kính cho ảnh ở . B Điểm sáng đặt ở , qua B thấu kính cho ảnh ở . C Vậy ảnh tại là B ảnh ảo. 0,25 + Nếu là TKHT thì thấu kính phải đặt trong khoảng , và Ay ảnh tại C là ảnh ảo. 0,25 3. (3,5đ) + Nếu là TKPK thì thấu kính phải đặt trong khoảng và Cx ảnh tại là C 0,25 M2 M1 -5 5 10 x O  / 3