Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí lớp 12 năm học 2016-2017 – Trường THPT Nguyễn Duy Thì

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí lớp 12 năm học 2016-2017 – Trường THPT Nguyễn Duy Thì" bao gồm 6 câu hỏi trắc nghiệm và 3 bài tập tự luận giúp các em học sinh củng cố, nâng cao kiến thức vượt qua kì thi gặt hái nhiều thành công.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí lớp 12 năm học 2016-2017 – Trường THPT Nguyễn Duy Thì

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/s2. 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) π Tại t = 0 đầu A của một sợi dây dao động điều hòa với phương trình u = 5cos( 10πt + ) cm. 2 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/s2 và   10 . 2 Bài 4 (2,0 điểm) Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm vật nặng M và lò xo có độ dài tự nhiên l0 = 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/s2 1) Viết phương trình dao động của con lắc lò xo. 2) Khi lò xo có chiều dài l1 = 42 cm thì động năng của vật là E1 = 0,3J. Hỏi lò xo có chiều dài l2 bằng bao nhiêu thì động năng của vật là E2 = 0,1J. Bài 5: (2,0 điểm) L B Một vật sáng nhỏ AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính l hội tụ L có tiêu cự f = 30cm, cho ảnh ảo cao 3cm. Di chuyển AB một A O đoạn 10cm dọc theo trục chính thì ảnh thu được vẫn là ảnh ảo và cao 6cm. (H.3) 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/s2. Khi con lắc đi qua vị trí có dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc 600 thì độ lớn lực căng dây bằng 2,5N. Vận tốc của vật nặng ở vị trí này có độ lớn là bao nhiêu?
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: k 10 Ta có ω =   10(rad / s ) 0,25đ m 0,1 Phương trình dao động có dạng: x = A.cos(ωt + φ) → v = x/ = - ωAsin(ωt + φ) 0,25đ Khi t = 0 thì: x0 = A.cosφ = 6(cm) (3) v0 =- ωAsinφ=0 (4) Giải hệ (3) và (4) ta được φ = 0 và A = 6(cm) 0,25đ → PT dao động: x = 6.cos10t (cm) 0,25đ b. Tính lực đàn hồi: + Lực đàn hồi cực đại khi vật ở biên phía dưới: 0,25đ mg 0,1.10 Fmax= k(∆l0+A) víi ∆l0 =   0,1m k 10 0,25đ →Fmax =10.(0,1+ 0,06) =1,6(N) 0,25đ + Vì ∆l0 > A → Lực đàn hồi cực tiểu khi vật ở biên phía trên: 0,25đ Fmin= k(∆l0- A) =10.(0,1- 0,06) = 0,4(N) Bài 2 (2 điểm) Cách giải Điểm ω v a. Tần số: f = = 5(Hz)  λ = = 16(cm). 2π f 0,5đ 5 b. Phương trình dao động tại M là: u M  5cos(10 t- ) với t ≥ 0,3 (s). 0,5đ 2 Bài 3 (2 điểm). Cách giải Điểm Ta có:   2f  2.1  2  rad/s  0,25đ mg g 10    2 2  0,25  m   25  cm   A k   2  0,25đ - Lực đàn hồi cực đại: Fmax  k    A  0,5đ - Lực đàn hồi cực tiểu: Fmin  k    A  Vậy tỉ số giữa lực đàn hồi cực tiểu và lực đàn hồi cực đại của lò xo trong quá trình vật dao 0,5đ động là: Fmin k    A    A 25  10 35 7      0,5đ Fmax k    A    A 25  10 15 3 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 g g k.l = mg    (1) m l l  l0 0,25đ
k g 10 Tần số góc:      5 10  5 rad / s (2) m l  l0 (39  35).102 0,25đ Vị trí lò xo bị nén 2 cm cách vị trí cân bằng một đoạn: x  = l + 2 = 6 cm Phương trình dao động : x = A sin(t + ) 0,25đ Chọn gốc tọa độ O ở vị trí cân bằng, trục Ox và chiều dương hướng xuống, gốc thời A  6 cm A.sin   6  gian là lúc thả vật, ta có:      Acos  0    2  0,25đ Do đó phương trình dao động: x  6sin(5 t  ) (cm) 2 hay: x  6 cos(5 t   ) (cm) 0,25đ 2) Xác định l2 : (2,0 điểm) Gọi l2 là chiều dài của lò xo ứng với động năng E2 , ta có: l2 = l + x2 và x1 = l1 – l = 42 - 39 = 3 cm A2  x12 E1  E  Et1   0,3 J 2 0,25đ A  x2 2 2 E2  E  Et 2   0,1 J 2 E A2  x 2 1 Suy ra: 2  2 22  E1 A  x1 3 0,25đ 2 A2  x12 Giải ra: x2    3 3 3 Do đó: l2 = 39  3 3 hay: l2 = 44,2 cm; l2 = 33,8 cm 0,25đ Bài 5 (2 điểm). Cách giải Điểm 1) Khoảng cách từ vật AB đến thấu kính L trước khi AB di chuyển: d f d' f 30 Ta có : d1'  1  k1   1    . (1) 0,25đ d1  f d1 d1  f 30  d1 d 2' f 30 Sau khi dịch chuyển: k2      . (2) d2 d 2  f 30  d 2 k1 30  d 2 Từ (1) và (2) suy ra:  . (3) k2 30  d1 0,25đ Vì cả hai ảnh A’B’ và A”B” đều là ảnh ảo cùng chiều, k1 và k2 cùng dấu, suy ra: k1 3 1   . (4) k2 6 2 Suy ra: d2 = d1 + 10 (vì d1 > d2 ) (5) 30  (d1  10) 1 0,25đ Từ (4) ta có:   d1  10 cm . (6) 30  d1 2 Từ (1) ta có: A'B ' 30 (7) k1    AB  2 cm AB 30  d 1 0,25đ Vậy vật AB cao 2cm và cách thấu kính 10 cm trước khi dịch chuyển.
2) Vị trí đặt vật: Để ảnh cuối cùng qua hệ thống là ảnh thật đúng vị trí của vật, ta có sơ đồ tạo ảnh: AB L (O )  A1 B1  G  A2 B2  L (O )  A' B ' d1 d1 ' d 2 d 2 ' d3 d3 ' d1. f1 30d1 Ta có : d1'   d1  f1 d1  30 0,25đ 30d1 7,5d1  1125 d 2  l  d1'  37,5   d1  30 d1  30 0,25đ 1125  d1 d 2'   d 2  d1  30 1125  7,5d1 45d1  2250 d3  l  d 2'  37,5   d1  30 d1  30 d3 . f  45d1  2250   45d1  2250  45d1  2250 d3'   30  :  30   d3  f  d1  30   d1  30  0,5d1  45 0,25đ Để ảnh cuối cùng qua hệ thống là ảnh thật đúng vị trí của vật AB thì : 45d1  2250 d1  d3'   d12  180d1  4500  0 0,5d1  45 Giải phương trình ta có kết quả: 0,25đ Phải đặt vật cách thấu kính L một khoảng d1 = 150 cm hoặc d1 = 30 cm Bài 6 (1 điểm). Cách giải Điểm + Vẽ hình, phân tích lực 0,25đ + Viết phương trình định luật II Newton và phương trình hình chiếu trên phương hướng vào    tâm quỹ đạo tìm lực căng dây: P  T  ma 0,25đ mv 2 T   mg cos  0,25đ l 0,25đ + Thay số tính được v = 3 m/s 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.