Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí lớp 12 năm học 2019-2020 – Trường THPT Liễn Sơn (Đề chính thức)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 1
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 2019-2020 – Trường THPT Liễn Sơn (Đề chính thức) là tư liệu tham khảo hữu ích cho giáo viên phục vụ công tác bồi dưỡng kiến thức cho đội tuyển học sinh giỏi của các trường.

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 2019-2020 – Trường THPT Liễn Sơn (Đề chính thức)

TRƯỜNG THPT LIỄN SƠN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2019-2020 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: VẬT LÝ 12 Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề. Ngày thi: 13/10/2019. Câu 1: (1,5 điểm) k1 k2 m  Cho cơ hệ như hình vẽ, các lò xo nhẹ có độ cứng tương ứng là k1 = 120 N/m, k2 = 60 N/m, m = 400 g. Bỏ qua Hình 1 mọi ma sát. Kéo vật theo phương ngang để hệ lò xo dãn tổng cộng 12 cm rồi thả nhẹ để vật dao động điều hòa dọc theo trục các lò xo. (Hình 1). a) Tính thời gian từ lúc thả tay đến lúc vật qua vị trí lò xo k2 dãn 4 cm lần thứ 2. b) Khi vật đi qua vị trí có động năng bằng thế năng, người ta giữ chặt điểm nối giữa hai lò xo. Tính biên độ dao động điều hòa của vật sau đó. Câu 2: (1,5 điểm) Một con lắc đơn, sợi dây có chiều dài l  1m , vật nặng bằng kim loại có khối lượng m = 20g, mang điện tích q  10 6 C. Khi con  lắc đang nằm cân bằng, thiết lập một điện trường đều có cường   độ E  2.105 (V/m), có phương hợp với phương của véctơ E  g một góc   300 , bao quanh con lắc (Hình 2), khi đó vị trí cân bằng mới của con lắc hợp với phương thẳng đứng góc  . Bỏ qua mọi lực cản. Lấy g = 10 m/s2. a. Xác định  . Hình 2 b. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng mới. Tính chu kỳ dao động của con lắc. Câu 3: (1,75 điểm)
Trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp , B cách nhau 20cm dao động với phương trình댳 u  2cos 20t(mm), u B  2cos(20t  )(mm). Tốc độ truyền sóng v = 0,6m/s. Coi biên độ sóng kh ng đổi. a) Viết phương trình sóng tại điểm M trên mặt chất lỏng cách , B là M = cm, MB= 12cm. b) C, là hai điểm trên mặt chất lỏng sao cho BC là hình chữ nhật có =15cm. Xác định số điểm dao động cực đại trên đoạn B và đoạn B c) M1, M2 là hai điểm trên đoạn B cách lần lượt là 12cm và 14cm. Xác định độ lệch pha dao động của M1 và M2 d) ọi là trung điểm của đoạn C . Xác định điểm N trên C gần nhất dao động cực đại Câu 4: (1,25 điểm) Một sóng dừng trên một sợi dây mà phương trình sóng có dạng u = a.cos(ωt).sin(bx). Trong đó u là li độ dao động tại thời điểm t của một phần tử trên dây mà vị trí cân bằng của nó cách gốc toạ độ O một khoảng x (x đo bằng mét, t đo bằng giây). Cho λ = 0,4m, f = 50Hz và biên độ dao động của một phần tử M cách một nút sóng 5cm có giá trị là M = 5mm. a/ Xác định a và b. b/ ây có hai đầu cố định và có chiều dài 2,2m. Hỏi có bao nhiêu điểm trên dây có biên độ dao động 5mm. Câu 5: (1,5 điểm) Một tụ điện phẳng có hai bản cực hình vu ng cạnh a = 30 cm đặt cách nhau đoạn d = 4 mm. Nhúng chìm hoàn toàn tụ điện trong một thùng dầu có hằng số điện m i ε = 2,4 sao cho các bản tụ song song với phương đứng. Hai bản cực được nối với một nguồn điện có suất điện động E = 24 V, điện trở trong kh ng đáng kể. Bằng một vòi ở đáy thùng, người ta tháo cho dầu chảy ra ngoài và mức dầu trong thùng hạ thấp với tốc độ v = 5 mm/s. Tính cường độ dòng điện trong mạch trong quá trình dầu hạ xuống. Câu 6: (1,5 điểm) a. Một điểm sáng nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính một đoạn 30 cm, cho ảnh thật ’. Bắt đầu cho thấu kính chuyển động ra xa vật với vận tốc kh ng đổi v = 5 cm/s. Tính tiêu cự của thấu kính. Biết rằng sau khi thấu kính chuyển động được 2s thì ảnh bắt đầu đổi chiều chuyển động. 1
b. Cho , B, C là 3 điểm nằm trên trục chính của một b a thấu kính mỏng. Biết B = a = 8cm; C = b= 12cm (hình 6). Thấu kính được đặt trong khoảng C. Đặt A B C vật sáng ở điểm ta thu được ảnh ở điểm B. Đưa vật Hình 6 sáng đến B ta thu được ảnh ở điểm C. Tính tiêu cự của thấu kính Câu 7댳 (1điểm) Xây dựng phương án thực hành xác định suất điện động của nguồn điện với các dụng cụ sau댳 - 1 nguồn điện kh ng đổi; - 2 v n kế kh ng lý tưởng; - 1 ngắt điện; - Các dây nối cần thiết. Yêu cầu댳 a) Vẽ các sơ đồ mạch điện (nếu có). b) Nêu cơ sở lý thuyết và xây dựng các c ng thức cần thiết. c) Trình bày các bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng biểu cần thiết. ---------------HẾT--------------- Cán bộ coi thi kh ng giải thích gì thêm Họ và tên thí sinh…………………………………………………….SB …………… 2
ĐÁP ÁN (Đáp án gồm 03 trang) Câu Lời giải vắn tắt Điểm Biên độ dao động của hệ sau khi bu ng tay là =12 cm Chọn chiều dương hướng từ vị trí cân bằng của vật đến vị trí bu ng tay. x2 Tại vị trí bất kì댳 k1x1 =k 2 x 2  x1 = (do k1=2k2) 2  Khi lò xo k2 dãn 4 cm lần 2 thì lò xo k1 dãn 2 cm 0,25  Vật cách vị trí cân bằng 6 cm và đang chuyển động theo chiều dương. 1. a Độ cứng tương đương của hệ댳 k=k1.k2/(k1+k2) = 40 N/m 0,25 (0,75đ) k  ω= =10 rad/s . Hình vẽ댳 φ=xOM =5π/3 m Thời gian từ lúc bu ng tay đến khi vật qua O 6 x vị trí lò xo k2 dãn 4 cm lần thứ 2 là댳 12 Δφ 5π π 0,25 t= = = s  0,52s M ω 3.10 6 ọi cơ năng dao động của hệ trước khi giữ chặt điểm nối hai lò xo là W. W Khi động năng bằng thế năng thì댳 Wt = 2 Khi đó thế năng đàn hồi của lò xo k1 là댳 1. b k1x12 2k 2 x 22 Wt2 W W 0,25 Wt1 = = = . Mà Wt1 +Wt2 =Wt  Wt1 = t = 2 8 2 3 6 (0,75đ)  Sau khi giữ chặt điểm cố định thì năng lượng hệ bị giảm W/6  Năng 0,25 lượng hệ còn lại là W’=5W/6 k 2 '2 5k 2 5 Ta có댳 W'= =  '= =4 5 cm  8, 4cm 0,25 2 12 3 1
a. Khi vật nhỏ nằm cân bằng (H.vẽ)       y T  P  Fd  0 T   E 0 x Chiếu lên hệ trục 0xy ta có   Fd  F .sin   T .sin   0   P  T .cos  F .cos  P P/ F .sin   tan   mg  F .cos 0,5 6 5. 10 .2.10 sin 30 tan   0,02.10  10 6.2.10 5. cos30    150 2. b (1,5đ) 0,25    b. Ta có P  Fd  P / F F 0,5 g /2  g 2  ( )2  2.g . .cos  m m / 2  g  1 ,3(m / s ) l Chu kỳ dao động댳 T ./  2 .  1, 43(s ) g/ 0,25 a) hương trình sóng tại M do và B truyền đến댳 2d1 2d 2 u1M  a cos(t  );u 2M  a cos(t   ).   2
v Bước sóng댳    0,06m  6cm. f hương trình sóng tại điểm M댳      u M  u1M  u 2M  2a.cos  (d1  d 2 )   cos  t  (d1  d 2 )    2   2 Hay댳 u M  4cos(20t  3)(mm). 0,25 b) Điểm dao động cực đại thỏa mãn댳   1 cos  (d1  d 2 )    1  d1  d 2  (k  ).(k  Z)  2 2 Trên đoạn B.  1  B 1 B 1 d1  d 2  (k  ).(k  Z)   k   2   2  2 d1  d 2  B k  Z Suy ra댳 k = -2; -1; 0; 1; 2; 3. Hay có 6 điểm dao động cực đại trên đoạn 3. B. (1,75đ) Trên đoạn B . Số điểm dao động cực đại thỏa mãn댳  B  d1  d 2  B , (với B =25cm)  1  1   B  (k  ).  B 10  (k  ).  20  2  2 k  Z k  Z 0,25 Suy ra댳 k = -1; 0; 1; 2; 3. Hay có 5 điểm dao động cực đại trên đoạn B . 3
0,25 c) M1 cách và B댳 d1 = 12cm và d2 = 8cm; M2 cách và B댳 d1' = 14cm và d '2 = 6cm. 0,25 hương trình sóng tại điểm M1 댳  2d1 u1M1  2cos(20t   ) 2  5   u M1  4cos(  )cos(20t  ) u  2cos(20t  2d 2  ) 3 2 6  1M1  Hay댳 u M  2 3.cos(20t  5 ) (mm). 1 6 hương trình sóng tại điểm M 2 댳  2d1' u1M2  2cos(20t   ) 4  5   u M2  4cos(  )cos(20t  ) u 2d 2' 3 2 6 2M 2  2cos(20t   )   Hay댳 u M  2 3.cos(20t  5 ) (mm). 2 6 0,25 Vậy M1 và M2 dao động cùng biên độ, ngược pha nhau. Hay độ lệch pha dao động của M1 và M2 là댳   (rad). d) Điểm N gần nhất dao động cực đại thỏa mãn댳 N C d1- d2 = /23 (cm) (1). Từ hình vẽ ta có댳  2 2 B d1   N2  2 (  x) 2 2 (1) O B  d 2  BC 2  CN 2  2 B (  x) 2  2 2 B B (2)  d12  d 22  (  x)2  (  x)2  2. B.x  40.x 2 2 0,25 Từ (1) và (2)댳 d1  d 2  40.x  40 .x  3 4
40  .x  Từ (1) và (3)댳 d1  3 2  20 .x  3  d 2  ( 20 .x  3) 2 (4) 1 2 3 2 3 2 Mặt khác댳 d12  2 B (5)  N2  2 (  x) 2  152  (10  x) 2 2 3 1 So sánh (4) và (5), ta có댳 x 2  322, 75  x  2, 73(cm). Kết luận댳 Có 2 điểm gần nhất dao động cực đại (đối xứng nhau qua ). 0,25 a/ Xác định b댳 0,25 - hương trình sóng dừng trên dây댳 u = [a.sin(bx)].cos(ωt) = .cos(ωt) - Tại điểm nút thứ k có tọa độ xk댳 = 0 => sin(bxk) = 0 k  bx k  k  x k  b  Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp của một sóng dừng bằng 2   nên xk+1 - xk=  . 4. b 2 (1,25đ) 2  Vậy b =  cm-1 0,25  20 Xác định a댳 0,25  - Tọa độ các điểm nút là xk = k = 20k(cm) với k = 0, 1,  2... b - Xét phần tử M cách nút thứ k 5cm có M = 5mm => a sin b(x k  5)  5mm  a sin bx k .cos5b  cos bx k .sin 5b)  a sin 5b  5 5
 Thay b = được a = 5 2 (mm) 20 0,25  b/ Chiều dài dây댳 l = k max => kmax = 11 => có 11 bụng sóng, 12 nút sóng. 2 0,25 iữa 2 nút có 2 điểm dđ với biên độ 5mm => Số điểm cần tìm 11.2 = 22 điểm. εS C=  4,8.10 -10F  Q =C.E  115.10-10 C 0,25 k4πd a ọi x là độ cao của bản tụ ló ra khỏi dầu댳 x = vt (0  t  ) , khi dầu tụt v xuống tụ trở thành 2 tụ mắc song song. S1 a.vt 0,5 Tụ C1 có điện m i là kh ng khí댳 C1 = = 4πkd 4πkd εS2 εa(a-vt) Tụ C2 có điện m i là dầu댳 C2 = = 5. 4πkd 4πkd (1,5đ) vt(ε-1)  Điện dung của tụ trong khi tháo dầu댳 C'=C1 +C 2 =C 1- 0,25  εa  Điện tích của tụ trong khi tháo dầu  vt(ε-1)   vt(ε-1)  0,25 Q'=C'E=CE 1-  =Q 1-  εa   εa  ΔQ Q'-Q v(ε-1) òng điện댳 = = =Q =1,12.10 -10 t t εa 0,25 + Khi cho thấu kính chuyển động ra xa vật với vận tốc v  d  30  v.t  30  5t (cm) 0,25 6. a Sau t = 2s  d  40cm (0,75đ) 1 1 1 0,25 + Từ   / và d  d /  l (l là khoảng cách giữa vật và ảnh thật qua f d d 6
thấu kính)  d 2  dl  lf  0 + Ta có   l 2  4lf  0  l  4 f + Vì ảnh qua thấu kính lu n là ảnh thật. nên lúc đầu thấu kính ra xa vật thì ảnh ra xa thấu kính. Khi lmin  4 f thì ảnh bắt đầu đổi chiều chuyển động. l Khi đó d   2f 2 0,25 + Theo bài khi đó d = 40cm = 2f vậy f = 20cm. d1’ d1 b a C O A B d2’ d2 6. b (0,75đ) Ta có + Khi vật sáng ở thì ảnh ở B, khi vật ở B ảnh kh ng ở mà lại ở C, do đó ảnh ở B lúc vật ở là ảnh ảo ( d1/  0 ) 7
Từ hình vẽ댳 d1/  d1  a  8cm  d1/   (d1  8) 1 1 1    (1) f d1 (d1  8) + Khi vật sáng ở B cho ảnh ở C, do đó ảnh ở C là ảnh thật ( d 2/  0 ) 0,25 Từ hình vẽ댳 d 2  d1  8 và d 2/  (a  b )  d 2  20  (d1  8)  12  d1 0,25 1 1 1    (2) f d1  8 12  d1 24 240 Từ (1) và (2) ta có d1  cm  f   4,8 (cm) 7 4 0,25 7. a) Vẽ hai sơ đồ mạch điện댳 (1đ) E,r E,r 0,25 k k V1 V1 V2 Mạch 1 Mạch 2 b) Cơ sở lý thuyết댳 ọi E, r là suất điện động và điện trở trong của nguồn, ta có댳 8
U1 - Mạch 1댳 U1 = E - r (1) R1 0,25 U 1' - Mạch 2댳 U + U = E - r ' 1 ' 2 (2) R1 U1U '2  E= U1 - U1' 0,25 c) Các bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng số liệu댳 - Bước 1댳 Mắc mạch điện 1, đóng khóa k, đọc số chỉ U1. - Bước 2댳 Mắc mạch điện 2, đóng khóa k, đọc số chỉ U’1, U’2. - Lặp lại các bước trên với các lần đo khác nhau. - Lập bảng số liệu댳 Lần đo U1 U’1 U’2 E 1 2 3 ….. 0,25 E1 + E 2 +... + E n - Tính giá trị trung bình댳 E = n ----------------HẾT---------------- Chú ý: Thí sinh làm theo cách khác mà đúng bản chất và kết quả thì vẫn cho điểm tối đa. Thí sinh viết thiếu hoặc viết sai đơn vị từ hai lần trở lên thì trừ 0,25 điểm cho toàn câu đó. Vn oc xin giới thiệu tới các em Đề thi học sinh giỏi cấp trường m n Vật Lý lớp 12 năm học 201 -2020 trường TH T Liễn Sơn có kèm theo đáp án. Hi vọng đây sẽ là tài liệu hữu
ích hỗ trợ các em n luyện và đạt kết quả cao. Mời các em tham khảo thêm cấc tài liệu khác tại mục Tài liệu học tập lớp 12 10