Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí lớp 12 năm 2019-2020 - Trường THPT Đồng Đậu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

63
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm giúp các em có thêm tài liệu ôn tập cho kì thi học sinh giỏi môn Vật lí. Mời các em tham khảo Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí lớp 12 năm 2019-2020 - Trường THPT Đồng Đậu, để củng cố lại kiến thức môn học, rèn luyện kỹ năng giải đề và nâng cao tư duy Toán học. Chúc các em ôn tập tốt và đạt kết quả cao!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí lớp 12 năm 2019-2020 - Trường THPT Đồng Đậu

TRƯỜNG THPT ĐỒNG ĐẬU KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG LẦN 1 LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2019-2020 Môn: VẬT LÝ THPT (ĐỀ THI CÓ 2 TRANG) Thời gian: 180 phút - không kể thời gian giao đề Ngày thi: 29/09/2019 Câu 1 (1 điểm). Một xe chuyển động đều trên một đường tròn nằm ngang bán kính R = 300 m, hệ số ma sát giữa xe và mặt đường là µ = 0,3 . Lấy g = 10 m/s2. Xác định tốc độ tối đa mà xe có thể đạt được để không bị trượt? Câu 2 (1 điểm). Nồi áp suất có van là 1 lỗ tròn có diện tích lcm2 luôn được áp chặt bởi một lò xo có độ cứng k = 1300 (N/m) và luôn bị nén l cm. Ban đầu ở áp suất khí quyển 105 N/m2 và nhiệt độ 27°C. Hỏi để van mở ra thì phải đun đến nhiệt độ bằng bao nhiêu? Câu 3 (1 điểm). Electron trong đèn hỉnh vô tuyển phải có động năng vào cờ 40.10-20 J thì khi đập vào màn hình nó mới làm phát quang lớp bột phát quang phủ ở đó. Để tăng tốc êlectron, người ta phải cho êlectron baỵ qua điện trường của một tụ điện phẳng, dọc theo một đường sức điện, ở hai bản của tụ điện có khoét hai lỗ tròn cùng trục và có O 0 cùng đường kính. Electron chui vào trong tụ điện qua một lỗ và chui ra ở lỗ kia. Bỏ qua động năng ban đầu của êlectron khi bắt đầu đi vào điện trường trong tụ điện. Cho điện tích của êlectron là −1,6.10-19 C. Khoảng cách giữa hai bản tụ điện là 1 cm. Tính cường độ điện trường trong tụ điện. Câu 4 (1 điểm). Cho mạch điện như hình 3, trong đó R1  15, R2  10, R3  18, R4  9, hai đèn Đ1, Đ2 có điện trở bằng nhau. Biết rằng khi mắc hai đầu A và B nguồn điện  1  30V , r1  2 hoặc nguồn điện  2  36V , r2  4 thì công suất mạch ngoài vẫn bằng 72W và hai bóng đèn đều sáng bình thường. a) Tính công suất và hiệu điện thế định mức của mỗi đèn. Dùng nguồn nào có lợi hơn? b) Thay hai nguồn điện trên bằng nguồn điện mới  3 , r3 sao cho hiệu suất của nguồn bằng 50% và hai đèn đều sáng bình thường. Tính  3 , r3 . Câu 5 (1 điểm). Môt lò xo nhẹ, có độ cứng k = 100 N/m được treo vào một F(N) điểm cố định, đầu dưới treo vật có khối lượng m = 400 g. Giữ vật ở vị trí lò xo không biên dạng rồi buông nhẹ để vật dao động điều hòa dọc theo trục của 20 lò xo. Chọn trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian 16  là lúc buông vật. Tại thời điểm t = 0,2 s, một lực F thẳng đứng, cường độ biến 12 8 thiên “theo thời gian biểu diễn như đồ thị hình vẽ, tác dụng vào vật. Biết điểm 4 treo chỉ chịu được lực kéo tối đa có độ lớn 20 N. Tại thời điểm lò xo bắt đầu 0 0, 2 1, 0 1,8 2, 63, 44, 2 t(s) rời điểm treo, xác định tốc độ của vật? (Chú thích đồ thị t1 = 0,2s , t2 = 1,0s , t3 = 1,8s , t4 = 2,6s , t5 = 3,4s , t4 = 4,2 s) Câu 6 (1 điểm). Một lò xo nhẹ có độ cứng 20 N/m, đặt trên mặt phẳng ngang rất dài, một đầu cố định vào bức tường thẳng đứng, đầu còn lại gắn vật nặng m1 = 80 g. Vật m 2  200g kim loại, mang điện tích 20 µC được liên kết với m1 bằng một sợi dây cách điện không dãn dài 20 cm. Hệ thống được đặt trong điện trường đều nằm ngang, hướng xa điểm cố định của lò xo và có cường độ 20000 V/m. Bỏ qua ma sát giữa m1 với mặt phẳng ngang, hệ số ma sát giữa m2 và mặt phẳng ngang là 0,1. Lấy π2 = 10 và g = 10 m/s2. Tại thời điểm t = 0 đốt sợi dây nối hai vật thì m1 dao động điều hòa. Xác định khoảng cách giữa hai vật kể từ lúc đốt dây đến thời điểm t = 1,25 s ? Câu 7 (1 điểm). Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang. Từ vị trí cân bằng kéo vật ra một đoạn 3 cm rồi truyền cho vật vận tốc v0 hướng theo trục của lò xo. Biết cơ năng của hệ là 20 mJ và lực
đàn hồi cực đại là 2 N. Đầu cố định của lò xo gắn vào điểm I. Khoảng thời gian ngắn nhất giữa 2 lần điểm I chịu tác dụng của lực đàn hồi cùng độ lớn 1 N là 0,1 s. Tìm v0. Câu 8 (1 điểm). 1. Một con lắc đơn gồm dây treo nhẹ không dãn, vật nặng có khối lượng m được treo tại nơi có gia tốc trọng  trường g  10m / s 2 . Kích thích cho vật dao động điều hòa với phương trình   0,15cos(2t  )rad . Lấy 6 2   10 . a. Tìm chiều dài của dây treo và tốc độ cực đại của vật nặng. b. Tìm góc giữa vectơ gia tốc của vật và phương thẳng đứng tại vị trí vật có li độ   0,1rad 2. Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình tương ứng là x1  A1cos(t)cm;   x 2  A 2 cos  t   cm , tần số góc  không đổi. Phương trình dao động tổng hợp của hai dao động trên  3 là x  2 3cos(t  )cm . Tìm giá trị lớn nhất của (A1  A 2 ) , và tìm  khi đó. Câu 9 (1 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 . O 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 để thanh OB nghiêng với phương thẳng đứng góc α0 < 100 rồi buông không vận tốc đầu. B Bỏ qua mọi ma sát và lực cản. (H.2) Chứng minh quả cầu dao động điều hoà. Cho biết:  = 25cm, m = 100g, g = 10m/s2, k = 40N/m. Tính chu kỳ dao động của quả cầu. Câu 10 (1 điểm). Cho một nguồn điện một chiều có suất điện động E. với các thiết bị sau: o Hai vôn kế khác nhau:  V1  ,  V2  có điện trở hữu hạn. o Một công tắc  k  . o Các dây dẫn có điện trở rất nhỏ. Hãy nêu một phương án thí nghiệm (có giải thích) để xác định suất điện động của nguồn điện. --------------- HẾT ---------------
HƯỚNG DẪN CHẤM Câu Đáp án Điểm   1 + Các lực tác dụng lên xe gồm: Trọng lực P và phản lực N và lực ma sát nghỉ của   mặt đường Fmsn . Xe chuyển động tròn đêu, suy ra Fmsn đóng vai trò là lực hướng tâm.     Theo định luật II Niu-tơn, ta có: N  P  Fmsn  ma Chiếu lên trục thẳng đứng: N  P  0  N  P  v2 Chiếu lên trục hướng tâm: Fmsn  ma ht  m 1 R + Ta có: Fmsn  Fmst ( Fmst  N : Lực ma sát trượt) v2 NR PR 1  m  N  v  v  v  gR R m m  v max  gR  0, 3.10.300  30m / s 2 F ks + Áp suất để van bắt đầu mở ra: p    1,3.105 N / m 2 S S p0 p p + Ta có:   T  T0  390  t  1170 C T0 T p0 3 + Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực: Wx  Wt  A  qEd 40.1020  0  1, 6.1019 E  0, 01  E  500  V / m  2 a) r.I   .I  P  0 I 1  3 A  RN' 1  8 + Trường hợp 1: I 2  12 A  RN' 2  0,5 I '1  3 A  RN'' 1  8 + Trường hợp 2: I '2  6 A  RN'' 2  2 + Do điện trở mạch ngoài không đổi nên RN  8, I  3 A 4 (2đ) + Tính được Rđ  12 + Đèn Đ1 U đ 1  RN I  24V , Pđ 1  48W , I đ 1  2 A U + Đèn Đ2 I đ 2   1A,U đ 2  I đ 2 Rđ  12V , Pđ 1  12W Rđ  R12  R34 U RN U RN + Hiệu suất: H 1    80%, H 2    67%  1 RN  r1  2 RN  r2 Nguồn  1 lợi hơn U RN b) H 3    50%  r3  RN  8  3 RN  r3 + Hai đèn đều sáng bình thường: I  I đ 1  I đ 2  3 A   3  ( RN  r3 ) I  48V
5 * Để lò xo rời điểm treo thì độ dãn lò xo: 20 Fdh  k 0     0, 2  20  m  100 mg * Biên độ lúc đầu: A0  0   4  cm k * Chu kỳ: T  2  m  0, 4  s   T  0, 2  s  k 2 * Lần 1 lực tác dụng: Vật đến vị trí biên dưới O2, lực F tác dụng làm dịch VTCB F F xuống một đoạn  4 cm  Vật đứng yên tại O2 trong thời gian từ t = 0,2s đến t = k 1s. * Lần 2 lực tác dụng: Vật đang đứng yên O2, lực F tác dụng làm dịch VTCB xuống F một đoạn  12  cm  Vật dao động quanh O4 với biên độ  Vật đến vị trí O5 (x k = A/2) thì độ dãn cực đại của lò xo là 20 cm (lò xo đứt) vận tốc của vật: A 3 v  20 3  cm / s  2 6 Q O A/ 2 P M N x T/8   qE m1 Fms m2 * Theo bài ra: qE  R  Fm s  kA   m 2 g  20.10  6 .2000  20.A  0,1.0, 2.10  A  1  cm  m1 0, 08 T * Chu kỳ m1 : T  2   20 10  0, 4(s)  t  1, 25  s   3T  k 20 8  Lúc này m1 cách O là A / 2  0, 5 2 * Vật m2 chuyển động nhanh dần đều với gia tốc: a  qE  m 2 g  1  m / s 2  , đến thời m2 1 điểm t = 1,25 s nó đi được quãng đường S2  at 2  0,78125 m  78,125 cm nghĩa là 2 cách O một đoạn : 99,125  0, 5 2  98, 42cm 7 1 2 Cơ năng của con lắc: W  kA  kA 2  2W  40.103 (1) 2 Lực đàn hồi cực đại: Fdh (max)  kA  2 (2) (1) và (2) => A = 2 (cm). F(max) Ta có Fn  Fk  1  2  0,1 = T/6 10  T = 0,6 (s) =>   (rad / s) 3 2 2 10 Vận tốc v 0   A  x 0   (cm / s) 3 8 g g a.     2  0, 25m 0,25  
3 0,25 v max   0    0 g  m / s  0, 24m / s 40 b. - Tại vị trí có li độ góc   0,1rad  a t  2   1m / s 2 2 2 0,25     v  2 1       1  v     0    0 g  32 v2 1   a ht   m / s2  8 - Từ hình vẽ, ta có 0,25 a  tan   t  8    1, 44644rad  a ht a ht a  0,25 - Vậy góc cần tìm là : (Chỉ      1,54644rad  88, 60 at cần         1,595rad  91, 40 một - Hoặc : nghiệ m)  2. - Từ hình vẽ, ta có     3 - Áp dụng định lý sin cho tam giác ta được  A A A A1  A 2 A2 /3   1  2   A  sin  sin  sin   sin  sin 3  O  A1 ( ) A        (A1  A 2 )    sin   sin    4.2.sin   .cos   sin  2   2  3  / 3      (A1  A 2 )  4.2.sin   .cos    2   2      Do cos    1   A1  A 2 max  4.2  8cm  2       Khi cos   1       2  6  Từ hình vẽ, ta có     6 9 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: mv 2 kx 2 E  Ed  Et1  Et 2    mgh (7) 2 2 2 Chọn gốc thế năng tại VTCB: Et  Et 2  mgh  mgl (1  cos  )  mgl . (8) 2 x mg 2 Do   nên Et 2  x . l 2l
mv 2 kx 2 mg 2 E  Et1  Et 2  Ed    x  co n s t Cơ năng toàn phần của hệ: 2 2 2l (9) 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 " +  2 x = 0 (10) m l  k g Vậy quả cầu dao động điều hoà với tần số góc:    (11) m l - Ta lại có: k = mω2 = 0,1.400 = 40N/m. k g 40 10 Vậy:       440(rad / s ) m l 0,1 0, 25 2 2 Chu kì dao động: T  0,3s  (12  440 10 - Lập các sơ đồ mạch điện: sơ đồ 1, sơ đồ 2, sơ đồ 3, như các hình vẽ. - Lần lượt mắc ba mạch điện và đọc các số chỉ trong mỗi sơ đồ: U1 , U2 , U1, U2 . E ,r I1 E ,r k k V2 V1 I2 E ,r Sô ñoà 2 Sô ñoà 1 k Gọi: V1 V2 + E , r lần lượt là suất điện động, điện trở trong của nguồn điện. Sô ñoà 3 + RV 1 , RV 2 lần lượt là điện trở của hai vôn kế V1 , V2 . U1 U - Từ sơ đồ 1 và 2, ta có: I1  ; I2  2 (1) RV RV 1 2 U1 U E  U1  rI1  U1  r  E  U1  r 1 (2) RV RV 1 1 U2 U E  U2  rI 2  U2  r  E  U2  r 2 (3) RV RV 2 2 U2 RV2 - Sơ đồ thứ 3, hai vôn kế mắc nối tiếp ta có:  (4) U1 RV 1 Từ (2), (3) và (4) ta có: E  U1 U RV U RV U U  U1U2 U1  U2   r 1 . 2  1 . 2  1 . 2 E  E  U2 RV rU2 U2 RV U2 U1 U1U2  U2U1 1 1 Lặp lại thí nghiệm, lập bảng và xử lí số liệu.