Title Đề thi HSG cấp trường môn Vật Lý 12 - Nguyễn Duy Thì - VP - 2016-2017 - Hệ không chuyên - File word có lời giải chi tiết.doc ✅

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT NGUYỄN DUY THÌ ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CẤP TRƯỜNG KHỐI 12 NĂM HỌC 2016 – 2017 MÔN: Vật LÝ Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1 (2 điểm). Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm m = 100g, treo vào lò xo khối lượng không đáng kể, độ cứng K = 10N/m. Từ vị trí cân bằng người ta kéo quả cầu theo phương thẳng đứng xuống phía dưới một khoảng 6cm rồi buông nhẹ cho nó dao động, bỏ qua mọi ma sát, lấy g = 10m/s 2 . a. Viết phương trình dao động của con lắc. Chọn chiều dương của trục tọa độ hướng xuống, gốc tọa độ ở VTCB, gốc thời gian lúc buông vật. b. Xác định lực đàn hổi cực đại và cực tiểu mà lò xo tác dụng lên điểm treo trong quá trình vật dao động. Bài 2 (1 điểm) Tại t = 0 đầu A của một sợi dây dao động điều hòa với phương trình u = 5cos( π 10πt + 2 ) cm. Dao động truyền trên dây với biên độ không đổi và tốc độ truyền sóng là v = 80 cm/s. a. Tính bước sóng. b. Viết phương trình dao động tại điểm M cách A một khoảng 24 cm. Bài 3 (2 điểm) Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu dưới có một vật m dao động với biên độ 10 cm và tần số 1 Hz. Tính tỉ số giữa lực đàn hồi cực tiểu và lực đàn hồi cực đại của lò xo trong quá trình vật dao động. Lấy g = 10 m/s 2 và 210 . Bài 4 (2,0 điểm) Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm vật nặng M và lò xo có độ dài tự nhiên l 0 = 35 cm. Khi ở vị trí cân bằng lò xo có chiều dài l = 39cm. Đưa vật tới vị trí lò xo bị nén 2cm rồi thả cho vật dao động điều hòa. Chọn gốc thời gian là lúc thả vật, chiều dương hướng xuống dưới. Lấy g = 10m/s 2 1) Viết phương trình dao động của con lắc lò xo. 2) Khi lò xo có chiều dài l 1 = 42 cm thì động năng của vật là E 1 = 0,3J. Hỏi lò xo có chiều dài l 2 bằng bao nhiêu thì động năng của vật là E 2 = 0,1J. Bài 5: (2,0 điểm) Một vật sáng nhỏ AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ L có tiêu cự f = 30cm, cho ảnh ảo cao 3cm. Di chuyển AB một đoạn 10cm dọc theo trục chính thì ảnh thu được vẫn là ảnh ảo và cao 6cm. 1) Tìm khoảng cách từ AB đến thấu kính L trước khi AB dịch chuyển. Tính chiều cao của vật sáng AB. 2) Sau thấu kính L đặt thêm một gương phẳng (M) vuông góc với trục chính và cách thấu kính một khoảng l = 37,5cm như hình vẽ (H.3). Tìm vị trí đặt vật để ảnh cuối cùng qua hệ là ảnh thật nằm đúng vị trí của vật. Bài 6 (1 điểm) Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ = 45cm, khối lượng vật nặng là m = 100g. Con lắc dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s 2 . Khi con lắc đi qua vị trí có dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc 60 0 thì độ lớn lực căng dây bằng 2,5N. Vận tốc của vật nặng ở vị trí này có độ lớn là bao nhiêu? L B O (H.3) l A
ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2016– 2017 Bài 1 (2 điểm). Cách giải Điểm a. Viết PT dao động: Ta có ω = )/(10 1,0 10 srad m k  Phương trình dao động có dạng: x = A.cos(ωt + φ) → v = x / = - ωAsin(ωt + φ) Khi t = 0 thì: x 0 = A.cosφ = 6(cm) (3) v 0 =- ωAsinφ=0 (4) Giải hệ (3) và (4) ta được φ = 0 và A = 6(cm) → PT dao động: x = 6.cos10t (cm) b. Tính lực đàn hồi: + Lực đàn hồi cực đại khi vật ở biên phía dưới: F max = k(∆l 0 +A) víi ∆l 0 = m k mg 1,0 10 10.1,0  →F max =10.(0,1+ 0,06) =1,6(N) + Vì ∆l 0 > A → Lực đàn hồi cực tiểu khi vật ở biên phía trên: F min = k(∆l 0 - A) =10.(0,1- 0,06) = 0,4(N) 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Bài 2 (2 điểm) Cách giải Điểm a. Tần số: ωv f == 5(Hz) λ = = 16(cm). 2πf b. Phương trình dao động tại M là: M 5 u5os(10t-) 2c  với t ≥ 0,3 (s). 0,5đ 0,5đ Bài 3 (2 điểm). Cách giải Điểm Ta có: 2f2.12rad/s 22mgg100,25m25cmA k2 ℓ - Lực đàn hồi cực đại: maxFkAℓ - Lực đàn hồi cực tiểu: minFkAℓ Vậy tỉ số giữa lực đàn hồi cực tiểu và lực đàn hồi cực đại của lò xo trong quá trình vật dao động là:  min max kAFA2510357 FkAA2510153    ℓℓ ℓℓ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Bài 4 (2 điểm). Cách giải Điểm 1) Phương trình dao động: (1,0 điểm) Ở vị trí cân bằng, lò xo dãn ra một đoạn l, ta có: k.l = mg  0 kgg mlll  (1) 0,25đ

Để ảnh cuối cùng qua hệ thống là ảnh thật đúng vị trí của vật, ta có sơ đồ tạo ảnh: ()() 1122 112233 '' ''' LOGLO ABABABAB dddddd  Ta có : '111 1 111 .30 30 dfd d dfd  '11 21 11 307,51125 37,5 3030 dd dld dd    '1 22 1 1125 30 d dd d    '11 32 11 11257,5452250 37,5 3030 dd dld dd    '3111 3 3111 .452250452250452250 30:30 30300,545 dfddd d dfddd     Để ảnh cuối cùng qua hệ thống là ảnh thật đúng vị trí của vật AB thì : '21 1311 1 452250   18045000 0,545 d dddd d    Giải phương trình ta có kết quả: Phải đặt vật cách thấu kính L một khoảng d 1 = 150 cm hoặc d 1 = 30 cm 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Bài 6 (1 điểm). Cách giải Điểm + Vẽ hình, phân tích lực + Viết phương trình định luật II Newton và phương trình hình chiếu trên phương hướng vào tâm quỹ đạo tìm lực căng dây: PTma→→→ 2 cosmv Tmg l + Thay số tính được v = 3 m/s 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ GHI CHÚ: 1) Trên đây là biểu điểm tổng quát của từng phần, từng câu. 2) Học sinh làm bài không nhất thiết phải theo trình tự của Hướng dẫn chấm. Mọi cách giải khác, kể cả cách giải định tính dựa vào ý nghĩa vật lý nào đó, lập luận đúng, có căn cứ, kết quả đúng cũng cho điểm tối đa tương ứng với từng bài, từng câu, từng phần của hướng dẫn chấm này.