Đề thi chọn sinh giỏi tỉnh Đắk Lắk lớp 12 có đáp án: Môn Vật lý (Năm học 2011 - 2012)

Chia sẻ: ĐOÀN VĂN LƯỢNG | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

234
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề thi chọn sinh giỏi tỉnh Đắk Lắk lớp 12 "Môn Vật lý" năm học 2011 - 2012 có cấu trúc gồm 7 câu hỏi với thời gian làm bài 180 phút. Mời các bạn cùng tham khảo đề thi để củng cố lại kiến thức và làm quen với dạng đề thi.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề thi chọn sinh giỏi tỉnh Đắk Lắk lớp 12 có đáp án: Môn Vật lý (Năm học 2011 - 2012)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 20112012 Môn: VẬT LÍ 12 THPT Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ CHÍNH THỨC Ngày thi: 10/11/2011 (Đề thi gồm 02 trang) Bài 1: (4,0 điểm) Có một số dụng cụ gồm một quả cầu nhỏ có khối lượng m, một lò xo nhẹ có độ cứng k và một thanh cứng nhẹ OB có chiều dài l. 1) Ghép lò xo với quả cầu để tạo thành một con lắc lò xo và treo thẳng đứng như hình vẽ (H.1). Kích thích cho con lắc dao động điều hoà với (H.1) biên độ A = 2cm. Tại thời điểm ban đầu quả cầu có vận tốc v = 20 3cm / s và gia tốc a = 4m/s . Hãy tính chu kì và pha ban đầu của dao O 2 động. l 2) Quả cầu, lò xo và thanh OB ghép với nhau tạo thành cơ hệ như hình vẽ (H.2). Thanh nhẹ OB treo thẳng đứng. Con lắc lò xo nằm ngang có quả cầu nối với thanh. Ở vị trí cân bằng của quả cầu lò xo không bị biến dạng. Từ vị trí cân bằng kéo quả cầu trong mặt phẳng chứa thanh và lò xo (H.2) để thanh OB nghiêng với phương thẳng đứng góc α 0
Một thanh đông chât BC t ̀ ́ ựa vao t ̀ ương thăng đ ̀ ̉ ưng tai B ́ ̣ C nhơ dây AC dai L h ̀ ̀ ợp vơi t ́ ương môt goc ̀ ̣ ́ α như hinh (H.4). Biêt ̀ ́ ́ ̣ ̀ ̉ ̣ ́ ́ ưa thanh va t thanh BC co đô dai d. Hoi hê sô ma sat gi ̃ ̀ ương phai ̀ ̉ ̉ ̀ ̣ ̀ ̉ thoa điêu kiên nao đê thanh cân băng? ̀ d B (H.4) Bài 4: (4,0 điểm) R1 R3 Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ (H.5). Cho biết: C R1= 16Ω ; R2 = R3 = 24Ω, R4 là một biến trở. Bỏ qua điện trở A R2 R4 B của các dây nối. Đặt vào hai đầu A, B của mạch điện một điện D áp UAB = 48V. (H.5) 1) Mắc vào hai điểm C, D của mạch một vôn kế có điện trở rất lớn. a) Điều chỉnh biến trở để R4 = 20Ω. Tìm số chỉ vôn kế. Cho biết cực dương của vôn kế phải mắc vào điểm nào? b) Điều chỉnh biến trở cho đến khi vôn kế chỉ số 0. Tìm hệ thức giữa các điện trở R1, R2, R3, R4 khi đó và tính R4. 2) Thay vôn kế bằng ampe kế có điện trở R A= 12Ω. Điều chỉnh biến trở để R4 = 24Ω. Tìm điện trở tương đương của mạch AB, cường độ dòng điện qua các điện trở và số chỉ của ampe kế. Chỉ rõ chiều của các dòng điện. Bài 5: (2,0 điểm) K Cho mạch dao đông gôm môt tu điên va môt cuôn dây ̣ ̀ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣ ̣ được nôi v ́ ơi môt bô pin co điên tr ́ ̣ ̣ ́ ̣ ở trong r qua môt khoa điên ̣ ́ ̣ như hinh ve (H.6). Ban đâu khoa K đong. Khi dong điên đa ôn ̀ ̃ ̀ ́ ́ ̀ ̣ ̃ ̉ L C ̣ đinh, ng ươi ta ngăt khoa va trong khung co dao đông điên v ̀ ́ ́ ̀ ́ ̣ ̣ ơi tân ́ ̀ (E,r) ̣ ́ ực đai gi sô f. Biêt răng điên ap c ́ ́ ̀ ̣ ưa hai ban tu điên l ̃ ̉ ̣ ̣ ơn gâp n lân ́ ́ ̀ ̣ ̣ ̉ ̣ suât điên đông E cua bô pin. Bo qua điên tr ́ ̉ ̣ ở thuân cua cac dây ̀ ̉ ́ (H.6) ́ ̀ ̣ ̣ nôi va cuôn dây. Hay tinh điên dung va hê sô t ̃ ́ ̀ ̣ ́ ự cam cua cuôn ̉ ̉ ̣ dây. Bài 6: (3,0 điểm) Một điểm sáng S được đặt trên trục chính của một thấu kính hội tụ L 1 có tiêu cự f1=24cm. Sau thấu kính, ngươi ta đ ̀ ặt một màn E vuông góc với trục chính của thấu kính và thu được ảnh rõ nét của S trên màn. 1) Để khoảng cách giữa vật và màn là nhỏ nhất thì vật và màn phải đặt cách thấu kính một khoảng là bao nhiêu? 2) Người ta đặt thấu kính L2 phía sau và cùng trục chính với L1 và cách L1 một khoảng 18cm. Trên màn E lúc này có một vết sáng hình tròn. Hãy tính tiêu cự của thấu kính L2 và vẽ hình trong các trường hợp sau: a) Khi tịnh tiến màn E dọc theo trục chính của hệ thấu kính thì vết sáng trên màn có đường kính không thay đổi.
b) Khi tịnh tiến màn ra xa hệ thấu kính thêm 10cm thì vết sáng trên màn có đường kính tăng gấp đôi. Bài 7: (2,0 điểm) Cho một số dụng cụ: Bộ dụng cụ điện phân, nguồn điện, cân có bộ quả cân, ampe kế, đồng hồ bấm giây, các dây nối có điện trở không đáng kể. Hãy thiết lập cách bố trí thí nghiệm, trình bày phương án tiến hành thí nghiệm và tìm công thức để xác định độ lớn của điện tích nguyên tố. HẾT Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Giám thị không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh………………….........………….… Số báo danh………….
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 20112012 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN : VẬT LÝ 12THPT (Gồm 06 trang) I. SƠ LƯỢC ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM : Bài 1: (4,00 điểm) 1) Chu kì và pha ban đầu của dao động (2,00 điểm): a2 v2 Chu ky: Ta có h ̀ ệ thức: + = 1 A2ω 4 − v 2ω 2 − a 2 = 0 (1) 0,25 đ A2ω 4 A2ω 2 Đặt X = ω2, thay các giá trị của v0 và a0 ta đi đến phương trình bậc hai: 4X2 – 1200X – 160000 = 0 (2) 0,25 đ X2 – 300X – 40000 = 0 300 500 Phương trình cho nghiệm: x1,2 = (3) 0,25 đ 2 Chọn nghiệm thích hợp: X = 400 ω2 = 400 ω = 20(rad/s) 2π 2π π Vậy chu kì dao động: T = = = (s) (4) 0,25 đ ω 20 10 Pha ban đầu: Tại t = 0, ta có: v0 = Aωsinφ = 20 3cm / s (2) a0 = Aω2coφ = 4m/s2 = 400cm/s2. (5) 0,50 đ a0 400 1 π Từ (3): cos ϕ = = = � ϕ = � ; Aω 2 2.400 2 3 π Từ (2): chọn ϕ = − (rad ) (6) 0,50 đ 3 2) Hê dao đông điêu hoa Chu ky: (2,00 đi ̣ ̣ ̀ ̀ ̀ ểm) Tại thời điểm t, quả cầu có toạ độ x và vận tốc v, thanh treo OB có góc lệch α so với phương thẳng đứng. Biểu thức cơ năng cơ năng toàn phần của hệ: 2 2 mv kx (7) E = Ed + Et1 + Et 2 = + + mgh 2 2 ̣ ốc thế năng tại VTCB: Chon g
α2 Et = Et 2 = mgh = mgl (1 − cos α ) mgl . (8) 0,50 đ 2 x mg 2 Do α = nên Et 2 = x . l 2l Cơ năng toàn phần của hệ: mv 2 kx 2 mg 2 (9) 0,50 đ E = Et1 + Et 2 + Ed = + + x = co n s t 2 2 2l Lấy đạo hàm bậc nhất của cơ năng E theo thời gian: mg ( Et ) ' = mvv '+ kxx '+ x' = 0 l �k g � Vì v = x’, v’ = x’’ nên : x ''+ � + �x = 0 hay x " + ω 2 x = 0 (10) �m l � Vậy quả cầu dao động điều hoà vơi t ́ ần số góc: ω = k g (11) 0,50 đ + m l ̣ ́ Ta lai co: k = mω2 = 0,1.400 = 40N/m. k g 40 10 Vậy: ω = + = + = 440(rad / s ) m l 0,1 0, 25 2π 2π Chu kì dao động: T = = 0,3s (12) 0,50 đ ω 440 Bài 2: (2,00 điểm) 1) Nhận xét va rut đ ̀ ́ ược kêt luân: ́ ̣ Các quá trình 41 và 23 là đẳng áp vì V tỉ lệ với T; Các quá trình 12 và 34 là đẳng nhiệt. (1) 0,50 đ p(105Pa Ta có: T1 = 2T4 và T2 = 2T3 (2) ) 1,6 3 2 0,25 đ 6 0,8 1 V1 36 4 nên: V4 = = = 18dm3 3 2 2 9 18 36 V(dm3) (H.2)
V2 = 2V3 = 18dm3 = V4 (3) 0,25 đ RT1 8,31.360 p1 = p 4 = = = 0,83.105 Pa 0,25 đ V1 0, 036 RT2 8,31.360 p 2 = p3 = = = 1, 662.105 Pa 0,25 đ V2 0, 018 2) Đồ thị pV được vẽ như hình (H.2) 0,50 đ A Bài 3: (3,00 điểm) α L C Phản lực của tường được phân tích: Q = N + fms (1) fms Đặt AB=h và ABC = ; trọng lượng của thanhBC : P = mg; Hệ quy d chiếu Bxy. Khi hệ cân bằng ta có: P + T + N + fms = 0 (2) N B Bx: N = T. sinα (3) By: fms = mg T. cosα (4) 0,50 đ Cân bằng momen đối với trục quay B: d d .sin β P. .sin β = T .h.sin α � T = mg. (5) 0,25 đ 2 2h.sin α ́ ̣ ̣ Ap dung đinh ly ham sin trong tam giac ABC: ́ ̀ ́ d L h d .sin(α + β ) = = � h= (6) 0,50 đ sin α sin β sin(α + β ) sin α mg .d .sin β mg.sin α .sin β Từ (5), (6) va (3) : ̀ T= �N= (7) 2sin(α + β ) 2sin(α + β ) � cos α .sin β � Từ (4) : f ms = mg � 1− � (8) 0,50 đ � 2sin(α + β ) � ̉ ́ ̉ ́ Đê co cân băng phai co ma sat nghi va f ̀ ́ ̉ ̀ ms ≤ k.N ; vơi k la hê sô ma sat ́ ̀ ̣ ́ ́ � mg .cos α .sin β � mg.sin α .sin β Từ (4) : mg �1− � k. (9) 0,50 đ � 2sin(α + β ) � 2sin(α + β ) 2.sin α .cos β + sin β .cos α � 2 1 � Hay : k =� + � (10) 0,25 đ sin α .sin β �tan β tan α � Từ (4): sin β = L.sin α � cos β = d − L .sin α 2 2 2 (11) d d 2 d − L .sin α 2 2 2 1 Từ (10) : k + (12) 0,50 đ L.sin α tan α Bài 4: (4,00 điểm) 1) Sô chi vôn kê, cach măc vôn kê (1,50 điêm) ́ ̉ ́ ́ ́ ́ ̉
Nêu hai đi ́ ểm C, D được mắc vôn kế có điện trở rất lớn: a) Điều chỉnh biến trở để R4 = 20Ω. U AB 48 Dòng điện qua R1 và R3: I13 = = = 1, 2 A (1) R1 + R3 16 + 24 UAC = I13.R1 = 1,2.16 = 19,2V (2) U AB 48 ̣ Dòng điên qua R 2 và R4: I 24 = = 1, 09 A (3) 0,50 đ R2 + R4 24 + 20 UAD = I24.R2 = 1,09.24 ≈ 26,2V. ́ ̉ Vôn kê chi: U DC = UAD – UAC = 26,2 – 19,2 = 7V. Cực dương phải mắc vào điểm D. (4) 0,50 đ b) Điều chỉnh biến trở để vôn kế chỉ 0 nên: UDC = 0 Vậy: U AD = U AC � I 24 .R2 = I13 .R1 (5) R1 R3 C U AB U AB R R A Hay: R R B R2 = R1 � 4 = 3 (6) 0,25 đ 2 4 R2 + R4 R1 + R3 R2 R1 D B B (H.5) R2 R3 24.24 R4 = = = 36Ω (7) 0,25 đ R1 16 2) Điên tr ̣ ở tương đương, sô chi cua ampe kê, gia tri cac c ́ ̉ ̉ ́ ́ ̣ ́ ường đô dong điên, chiêu dong ̣ ̀ ̣ ̀ ̀ điên (2,50 điêm) ̣ ̉ Khi thay vôn kế bởi ampe kế có RA = 12Ω va cho R ̀ 4 = 24Ω, ta có mạch cầu không cân bằng. Thay mạch trên bằng sơ đồ mạch tương đương khi sử dụng chuyển mạch tam giác R1, R2, RA thành mạch sao Điện trở RAO, RCO, RDO lần lượt là: RCO R3 RAO C R1 R2 16.24 RAO = = = 7,3846Ω (8) A O R1 + R2 + RA 16 + 24 + 12 RDO R4 B D B B R1 RA 16.12 (H.5a) RCO = = = 3, 6923Ω (9) R1 + R2 + RA 16 + 24 + 12 RA R2 12.24 RDO = = = 5,5385Ω (10) 0,50 đ R1 + R2 + RA 16 + 24 + 12 Điện trở: ROCB = RCO + R3 = 3,6923Ω + 24Ω = 27,6923Ω (11) RODB = RDO + R4 = 5,5385Ω + 24Ω = 29,5385Ω (12) 0,25 đ
ROCB .RODB 27, 6923.29,5385 Điện trở đoạn OB là: ROB = = = 14, 2928Ω (13) ROCB + RODB 27, 6923+29,5385 Vậy điện trở toàn mạch: R = RAO + ROB = 7,3846Ω + 14,2928Ω = 21,6774Ω. (14) 0,25 đ Cường độ dòng điện qua các điện trở và ampe kế: U AB 48 Dòng qua mạch chính: I = = 2, 214 A (15) 0,25 đ R 21, 6774 Do đó: UOB = I.ROB = 2,214.14,2928 ≈ 31,644V. (16) U OB 31, 644 + Cường độ dòng điện qua R3: I 3 = = 1,1427 A (17) 0,25 đ ROCB 27, 6923 + Dòng qua R4 : I4 = I – I3 = 2,214 – 1,1427 = 1,0713A. (18) Ta lại có: UAO = I.RAO = 2,214.7,3846 = 16,3495V UOC = I3. RCO = 1,1427.3,6923 = 4,2192V Vậy: UAC = UAO + UOC = 16,3495V + 4,2192V = 20,5687V (19) 0,25 đ U AC 20,5687 + Dòng qua R1: I1 = = 1, 2855 A (20) 0,25 đ R1 16 + Dòng qua R2: I2 = I – I1 = 2,214 – 1,2855 = 0,9285A + Dòng qua ampe kế: IA = I1 – I3 = 1,2855 1,1427 = 0,1428A va có chi ̀ ều từ C đến D. (21) 0,50 đ Bài 5: (2,00 điểm) ̣ ̃ ̉ Khi dong điên đa ôn đinh, c ̀ ̣ ường đô dong điên qua cuôn dây la: ̣ ̀ ̣ ̣ ̀ E I0 = (1) 0,25 đ R ̣ ̣ Khi khoa K ngăt, mach băt đâu dao đông. Năng l ́ ́ ́ ̀ ượng cua mach luc đo la năng l ̉ ̣ ́ ́ ̀ ượng tư ̀ 2 1 1 �E � trương: ̀ Wm = LI 02 = L � � (2) 0,25 đ 2 2 �r � ̣ ̣ ̣ ́ ̣ ̣ ́ ực đai U Trong qua trinh dao đông khi tu điên tich điên đen điên ap c ́ ̀ ́ ̣ 0 thi dong điên triêt tiêu. ̀ ̀ ̣ ̣ Luc đo năng l ́ ́ ượng cua mach la năng l ̉ ̣ ̀ ượng điên tr ̣ ường; vơi Ú 0 = nE : 1 1 We = CU 02 = C ( n.E ) 2 (3) 0,25 đ 2 2 ́ ̣ ̣ ̣ ̉ Ap dung đinh luât bao toan năng l ̀ ượng cho mach dao đông ta co: W ̣ ̣ ́ e = Wm
2 E� L � � �= C ( n.E ) � L = Cn r 2 hay 2 2 (4) 0,50 đ r � � 1 1 ̣ ́ ̀ ̣ Măt khac chu ky dao đông : f = � C= (5) 0,25 đ 2π LC 4π f L 2 2 1 nr ̀ ̀ ược: C = Từ (4) va (5) ta tim đ ̀ L= va (6) 0,50 đ 2π fnr 2π f Bài 6: (3,00 điểm) 1) Tính d và d’ để Lmin (1,00 điểm) ( L1 ) Ta có sơ đồ tạo ảnh: S S1' Khi ảnh hiện rõ trên màn, khoảng cách vật –màn là khoảng cách L giữa vật thật và ảnh thật. Ta có: L = d + d’ (1) Dễ dàng thấy L phải thoả mãn điều kiện: L ≥ 4f (2) 0,50 đ Suy ra: Lmin = 4f = 96cm Vậy: d = d’ = Lmin/2 = 48cm. (3) 0,50 đ 2) Tìm f2 và vẽ hình (2,00 điểm): ( L1 ) ( L2 ) Sơ đồ tạo ảnh: S S1' S2' Ta có: d1 = d1' = 48cm a) Vì vết sáng trên màn có đường kính không đổi khi tịnh tiến màn nên chùm tia ló tạo bởi L2 phải là chùm song song với trục chính. Tức là ảnh của S tạo bởi hệ hai thấu kính phải ở xa vô cùng. Ta có: d 2' = d2 = f 2 Mà: d 2 = l − d1' = 18 48 = 30cm Vậy: f2 = 30cm: L2 là thấu kính phân kì. 0,50 đ b) Chùm tia ló có thể là hội tụ hoặc phân kì Nếu chùm tia ló hội tụ: L2 có thể là thấu kính hội tụ hoặc phân kì + Nếu L2 là thấu kính hội tụ:
D ' 40 − d 2' Từ hình vẽ, ta có: = =2 D 30 − d 2' Vậy: 40 – d2’ = 60 – 2d2’ => d2’ = 20cm d 2 d 2' −30.20 Từ đó: f 2 = = = 60cm d2 + d2 ' −10 0,50 đ + Nếu L2 là thấu kính phân kì Lúc này S2’ nằm trong khoảng giữa hai vị trí của màn E, ta có: D ' 40 − d 2' = =2 D d 2' − 30 100 Vậy: 40 – d 2 ’ = 2d 2 ’ – 60 => d 2' = cm 3 100 −30. d 2 d 2' 3 = −300cm Từ đó: f 2 = = d 2 + d 2 −30 + ' 100 3 0,50 đ Nếu chùm tia ló là chùm phân kì( L2 là thấu kính phân kì), ảnh S2’ là ảnh ảo. Từ hình vẽ, ta có: O2S2’ = |d2’|, O2S1’ = |d2| D ' d 2 + d 2 ' + 10 40 − d 2 ' Vậy: = = =2 D d2 + d2 ' 30 − d 2 ' Suy ra: d2’ = 20cm > 0: điều này vô lí. 0,50 đ Bài 7: (2,00 điểm)
1) Thiết lập mạch điện, phương án tiến hành thí nghiệm: (1,00 điểm) Mắc mạch điện theo sơ đồ thông thương môt mach kin bao gôm: ̀ ̣ ̣ ́ ̀ ̣ ̣ Nguôn điên Ampe kê Binh điên phân. ̀ ́ ̀ 0,50 đ ́ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ Dùng Ampe kê xac đinh dong điên I chay qua dung dich điên phân. ̀ ̣ ̀ ́ ời gian đê xac đinh th Dung đông hô đêm th ̀ ̀ ̉ ́ ̣ ời gian Δt ma dong điên đi qua. ̀ ̀ ̣ Xác định khôi ĺ ượng m cua chât bam vao điên c ̉ ́ ́ ̀ ̣ ực: ̀ ́ ̀ ̉ Băng cach dung cân đê đo khôi l ́ ượng m1 điên c ̣ ực trươc khi măc vao mach, sau đo đo khôi ́ ́ ̀ ̣ ́ ́ lượng m2 cua điên c ̉ ̣ ực đo sau khi cho dong điên đi qua chât điên phân va tinh đ ́ ̀ ̣ ́ ̣ ̀ ́ ược khôi l ́ ượng: m = m2 m1 (1) 0,50 đ 2) Lập công thức xác định đô l ̣ ơn e cua điên tich nguyên tô: (1,00 đi ́ ̉ ̣ ́ ́ ểm) ̣ ̀ ́ ̣ ̉ Goi n la hoa tri cua chât. Sô cac nguyên t ́ ́ ́ ử xuât hiên ́ ̣ ở điên c ̣ ực: q I∆t N = = (2) 0,50 đ ne ne ̣ Măt khac: Goi N ́ ̣ A la sô Avogadro, A la khôi l ̀ ́ ̀ ́ ượng mol cua chât ta co: ̉ ́ ́ m Sô cac nguyên t ́ ́ ử đo la: ́ ̀ N = NA (3) 0,25 đ A A I .∆t A I .∆t ̀ ược: e = . Từ (2) va (3) ta tim đ ̀ = . (4) 0,25 đ n m.N A n (m2 − m1 ).N A II. CÁCH CHO ĐIỂM & HƯỚNG DẪN CHẤM : Điểm toàn bài là 20,00 điểm được phân bố tổng quát như sau : BÀI 1 : (4,00 điểm) BÀI 2 : (2,00 điểm) BÀI 3 : (3,00 điểm) BÀI 4 : (4,00 điểm) BÀI 5 : (2,00 điểm) BÀI 6 : (3,00 điểm) BÀI 7 : (2,00 điểm) Yêu cầu và phân phối điểm cho các bài trên như trong từng phần và có ghi điểm bên lề phải của đáp án Phân tích lực, phân tích hiện tượng bài toán phải rõ ràng, có hình vẽ minh họa (nếu có), lập luận đúng, có kết quả đúng thì cho điểm tối đa như biểu điểm nói trên. (Giám khảo tự vẽ hình) Ghi chú : 1) Trên đây là biểu điểm tổng quát của từng phần, từng câu. Trong quá trình chấm các giám khảo cần trao đổi thống nhất để phân điểm chi tiết đến 0,25 điểm cho 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.