Đề thi học sinh giỏi lớp 12 THPT tỉnh Bạc Liêu môn Vật lý bảng B (Năm học 2011 - 2012) - Có đáp án

1 Bảng B – Ngày 1
Họ và tên thí sinh:…………………… ………… Chữ ký giám thị 1:
Số báo danh:…………………………… ……… …………….………………
SỞ GDĐT BẠC LIÊU KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 VÒNG TỈNH
NĂM HỌC 2011 - 2012

* Môn thi: VẬT LÝ (BẢNG B)


* Ngày thi: 05/11/2011
* Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

ĐỀ

Câu 1 (4 điểm):
Ba chiếc xe đồng thời xuất phát từ địa điểm A đi đến địa điểm B. Chúng chạy trên
cùng một con đường, vận tốc mỗi xe đều không đổi. Vận tốc của xe thứ nhất là v
1
, của
xe thứ hai là v
2
=
2
3
v
1
.
a. Tìm vận tốc của xe thứ ba bằng bao nhiêu lần vận tốc xe thứ nhất nếu xe thứ nhất
đến B sớm hơn xe thứ hai một khoảng thời gian đúng bằng khoảng thời gian xe thứ hai
đến sớm hơn xe thứ ba?
b. Tìm độ lớn vận tốc của xe thứ ba, thứ hai nếu v

1
= 30 km/h?
Câu 2 (4 điểm):
Một lò xo OA có độ cứng K khối lượng không đáng kể. Đầu O được giữ cố định, đầu
dưới được gắn vào 1 đĩa khối lượng M. Từ độ cao h so với vị trí cân bằng của đĩa, thả
một chiếc vòng có khối lượng m bao quanh lò xo rơi không vận tốc ban đầu, không ma
sát đến gắn chặt vào đĩa, rồi cả 2 cùng dao động điều hòa. Coi va chạm giữ
a vòng và
đĩa là hoàn toàn không đàn hồi. Bỏ qua lực cản, viết phương trình dao động của hệ,
chọn gốc thời gian lúc vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương trục tọa độ.
Câu 3 (4 điểm):
Một Xylanh kín hai đầu đặt thẳng đứng, bên trong có một Píttông cách nhiệt, chia
Xylanh thành hai phần, mỗi phần chứa cùng một lượng khí ở cùng nhiệt độ T
1
= 400
K, áp suất P
2
của phần phía dưới Píttông gấp 2 lần áp suất P
1
của phần nằm trên
Píttông. Cần nung nóng phần dưới Píttông lên thêm nhiệt độ T
2
bằng bao nhiêu để thể
tích trong hai phần Xylanh bằng nhau?
Câu 4 (4 điểm):
Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó R
1
= R
2
= 5

Ω
; R = 90
Ω
; tụ điện có điện dung
C = 2
F
μ
; Điện trở khóa K và các dây nối không đáng kể; hiệu điện thế ở hai đầu đoạn
mạch U = 90 V không thay đổi. Biết rằng khi K ngắt và K đóng đèn đều sáng bình
thường.
a. Tính điện trở của đèn.
b. Tính hiệu điện thế định mức của đèn.
c. Ban đầu K ngắt sau đó K đóng thì sau khoảng thời gian
st
3
10
−
=Δ tụ điện phóng hết
điện tích. Tính cường độ dòng điện trung bình do tụ điện phóng ra chạy qua khóa K
trong khoảng thời gian nói trên.

(Gồm 02 trang)
CHÍNH THỨC
2 Bảng B – Ngày 1

Câu 5 (4 điểm):
Một chùm sáng hội tụ hình nón chiếu tới một lỗ tròn trên một màn chắn M. Trục của
chùm sáng đi qua tâm O của lỗ tròn và vuông góc với màn chắn. Phía sau màn chắn
đặt một màn ảnh phẳng song song với màn chắn, cách màn chắn 60 cm, ta thu được
một miền sáng tròn có đường kính bằng 1/3 đường kính lỗ tròn. Sau đó đặt vừa khít
với lỗ tròn một thấu kính thì thấy vị trí, kích thước miền sáng tròn trên màn ảnh không
thay đổi. Thấu kính trên là thấ
u kính gì ? Tiêu cự của thấu kính bằng bao nhiêu?

Hết
R
1

R
2

R
3

R
Đ

C
C
A B
D
U
K

1 Bảng B – Ngày 1
SỞ GDĐT BẠC LIÊU KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 VÒNG TỈNH
NĂM HỌC 2011 - 2012

* Môn thi: VẬT LÝ (BẢNG B)


* Ngày thi: 05/11/2011
* Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

HƯỚNG DẪN CHẤM

Câu 1 (4 điểm):
a. Gọi thời gian xe thứ nhất đến sớm hơn xe thứ hai và thời gian xe thứ hai đến sớm
hơn xe thứ ba là t.
Vì xe thứ nhất đến B sớm hơn xe thứ hai một khoảng thời gian t, nên:

21
AB AB
t
vv
−
= (1) (1,0 đ)
Vì xe thứ hai đến B sớm hơn xe thứ ba một khoảng thời gian t, nên:

32
AB AB
t
vv
−

= (2) (1,0 đ)
Từ (1) và (2) ta có:
21 32
1111
vvvv
−
=− (0,25 đ)

⇔

11 3 1
3113
22
vv v v
−=−
(0,25 đ)
Giải phương trình trên, ta được:
1
3
2
v
v
=
(0,5 đ)
b. Thay số, ta được: v
2
=
2
3
v

1
=
2
3
30 = 20 (km/h) (0,5 đ)
Thay số, ta được:
1
3
2
v
v
=
=
30
2
= 15 (km/h) (0,5 đ)
Câu 2 (4 điểm):










- Vẽ hình mô tả
Phương trình dao động tổng quat sau va chạm
)cos(

ϕ
ω
+
=
tAx .
Sau va chạm 2 vật gắn chặt vào nhau nên
mM
K
+
=
ω

Chọn gốc tọa độ O, gốc thế năng, mốc thời gian khi vật qua vị trí cân










(0,25 đ)
(0,25 đ)

(0,25 đ)


(Gồm 05 trang)

CHÍNH THỨC
A
M
O

O

x
x

x
’
2 Bảng B – Ngày 1
bằng theo chiều dương ta có
2
π
ϕ
−=

Xác định A
Theo định luật bảo toàn cơ năng vận tốc của vòng trước khi va chạm
ghv 2=

Theo định luật bảo toàn động lượng ta tính được vận tốc của hệ sau va
chạm
m
M
ghm
m
M

mv
VVmMmv
+
=
+
=⇒+=
2
)(

Vị trí cân bằng mới của hệ (góc O) cách A một khoảng
0
x
là
K
mg
K
Mg
K
gmM
x
=−
+
=
)(
0

Năng lượng kích thích hệ dao động
22
0
2

22
2
2
2
22 2
22222
2
22
11
()
22
2
11
()( )
22
12 1 1
222
22
1
()
2
1
()
2
1.cos( )
() 2
WMmVKx
mgh
mg
WMm K

Mm K
mgh
WmgKA
Mm
mghmgmghK
A
KmM K K mM
mg hK
A
KMmg
mg hK K
xt
KMmg Mm
π
=++
=+ +
+
=+=
+
⎡
⎤
=+= +
⎢
⎥
++
⎣
⎦
=+
+
⇒= + −

++


(0,25 đ)



(0,5 đ)



(0,5 đ)


(0,5 đ)


(0.5 đ)








(0,5 đ)


(0,5 đ)

Câu 3 (4 điểm):
Trước khi nung phần dưới Pittông:

111
RTVP
μ
= và
122
RTVP
μ
=
; P
2
= 2P
1
(0,5 đ)

⇒ V
1
= 2V
2
(1) (0,5 đ)
Sau khi nung phần dưới Pittông:
1
21
21
4
3
2

V
VV
VV
=
+
=
′
=
′
(2) (0.5 đ)
Theo định luật Bôilơ – Mariốt:
1111
VPVP
′
′
=
(do nhiệt độ phần trên không đổi) (0,5 đ)
11
3
4
PP
=
′
⇒
(3) (0,5 đ)
Áp suất gây ra bởi Pittông:

1212
PPPPP
′

−
′
=−= hay
12
3
7
PP
=
′
(4) (0,5 đ)
Áp dụng phương trình trạng thái:
21
22
1
22
TT
VP
T
VP
+
′
′
=
(5) (0.5 đ)
Thay (1),(2),(3),(4) vào (5)
KTTT 300
4
7
112
=−=⇒ (0,5 đ)

3 Bảng B – Ngày 1
Câu 4 (4 điểm):
a. Tính điện trở của đèn R
Đ
?
* Khi K mở: vẽ lại sơ đồ




(0,25 đ)


Điện trở tương đương của đoạn mạch AB:

()
(
)
Đ
Đ
Đ
Đ
AB
R
R
RRR
RRR
RR
+

+
+=
++
+
+=
135
9045
45
21
21
3


Đ
Đ
AB
R
R
R
+
×+
=⇒
135
22545135
(0,25 đ)
Cường độ dòng điện mạch chính:

()
2253
1352

+
+
==
Đ
Đ
AB
AB
R
R
R
U
I
(0,25 đ)

(
)
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
+
+
=
++
=⇒
2253
1352

135
90
21
2
Đ
Đ
ĐĐ
Đ
R
R
R
I
RRR
R
I
(0,25 đ)
75
60
+
=⇒
Đ
Đ
R
I
(1) (0,25 đ)
* Khi K đóng: vẽ lại sơ đồ ta có:

(0,25 đ)





3
3
2
RR
RR
RR
Đ
Đ
ADC
+
+=


45
9045135
+
×+
=⇒
Đ
Đ
ADC
R
R

R
(0,25 đ)

Cường độ dòng điện:

(
)
2
90 45
125 90 45
Đ
AB
ACD Đ
R
U
I
RR
+
==
+×


()
903
452
2
+
+
=
Đ

Đ
R
R
I
(0,25 đ)
R
1

R
2

R
3

R
Đ

A B
I
U
D
I’
I
1
I
2
R
1
R
2

R
3
R
Đ

A
B
B
C
D
4 Bảng B – Ngày 1
()
()( )
30
30
90345
45245
2
3
3
'
+
=
++
+×
=
+
=⇒
ĐĐĐ
Đ

Đ
Đ
RRR
R
I
RR
R
I
(2) (0,25 đ)
Theo đề bài khi K đóng và K mở thì đèn sáng bình thường nên:
'
ĐĐ
II =
Từ (1) và (2) Ω=⇒
+
=
+
⇒ 15
30
30
75
60
Đ
ĐĐ
R
RR
(0,25 đ)
b. Hiệu điện thế định mức của đèn:
Ta có I
đm

= AI
Đ
45
30
'
= (0,25 đ)
Nên: U
đm
= I
đm
R
Đ
= 10 V (0,25 đ)
c. Cường độ dòng điện I
k
: K ngắt C được tích điện q = CU
CB
Với U
CB
= U
CD
+ U
DB
( Hình 1) mà U
CD
= U
đm
= 10 V (0,25 đ)
U
DB

= IR
3
(Hình 2)
Mà:
()
AI
270
300
22545
151352
=
+
+
=
(0,25 đ)
Nên :
VU
DB
5045
270
300
==
(0,25 đ)
Vậy: U
CB
= 10 + 50 = 60 V.
Mặt khác: q = CU
CB
= 2.10
-6

.60 =120.10
-6
C.
Và I = q/t = 0,12 A. (0,25 đ)

Câu 5 (4 điểm):
Xét hai trường hợp sau:
a. Điểm hội tụ S của chùm sáng khi chưa có thấu kính nằm phía sau màn ảnh:

M



O S’ S




60cm

(Hình 1.1 ). (0,5 đ)


Khi này S là vật ảo đối với thấu kính và có ảnh thật là S’ nằm giữa màn chắn M và
màn ảnh (Hình 1.1 ).
Xét các tam giác đồng dạng có liên quan, ta có
60 1
3 180 90
3
SO

SO SO SO cm
SO
−
=⇒ − = ⇒ =
(0,25 đ)
5 Bảng B – Ngày 1
Vì S là vật ảo, nên d = -90cm. (0,25 đ)
Tương tự, ta có:
'
'' '
'
60 1
180 3 45
3
SO
SO SO SO cm
SO
−
=⇒ − = ⇒ =
(0,25 đ)
Vì S’ là ảnh thật, nên d’ = 45cm. (0,25 đ)

Vậy tiêu cự của thấu kính là:
(0,25 đ)
Vậy trong trường hợp này thấu kính là hội tụ và có tiêu cự 90cm. (0,25 đ)
b. Điểm hội tụ S của chùm sáng khi chưa có thấu kính nằm phía trước màn ảnh:
Khi này S vẫn là vật ảo đối với thấu kính và có ảnh thật là S’ nằm phía sau màn ảnh
(Hình 1.2 ).

M

O S S’




60cm


(Hình 1.2 ). (0, 5 đ)
Xét các tam giác đồng dạng có liên quan, ta có
60 1
45
3
SO
SO cm
SO
−
=⇒ =
(0,25 đ)
Vì S là vật ảo, nên d = - 45cm. (0,25 đ)
Tương tự, ta có:
'
'
'
60 1
90
3

SO
SO cm
SO
−
=⇒ =
(0,25 đ)
Vì S’ là ảnh thật, nên d’ = 90cm. (0,25 đ)
Vậy tiêu cự của thấu kính là:
(0,25 đ)
Vậy trong trường hợp này thấu kính là phân kì và có tiêu cự 90cm. (0,25 đ)

Hết