Đề thi học sinh giỏi vật lý lớp 12 số 5

SỞ GD&ĐT NGHỆ AN
KỲ THI CHỌN HỌC VIÊN GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12
NĂM HỌC 2012 – 2013
Môn thi: VẬT LÍ LỚP 12 BT THPT
Thời gian làm bài: 150 phút
Câu 1(4,0 điểm)
Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng là 0,1 kg, dao động với biên độ A= 5 cm,
tần số f = 5Hz. Lấy π
2
= 10. Hãy tính:
1. Độ cứng của lò xo.
2. Chọn gốc thời gian lúc vật ở vị trí biên dương, viết phương trình dao động của con lắc.
3. Cơ năng của con lắc.
4. Độ lớn vận tốc lúc thế năng bằng 3 lần động năng.
Câu 2(4,0 điểm)
Một nguồn sóng có phương trình dao động: u = 5cos4πt; trong đó u được tính
bằng cm và t tính bằng giây.
1. Xác định biên độ và tần số sóng.
2. Trên phương truyền sóng, hai điểm gần nhau nhất dao động vuông pha cách
nhau một khoảng là 10cm. Tính tốc độ truyền sóng.
3. Viết phương trình sóng tại điểm M trên phương truyền sóng, cách O một
khoảng là d=30cm.
Câu 3(3,0 điểm)
Cho đoạn mạch RLC nối tiếp. Biết: R=40Ω ; L=
0,2
H
π
; C=
3
10
F

6
π
−
; dòng điện
trong mạch có biểu thức: i =
2
cos100
π
t (A).
1. Tính cảm kháng, dung kháng, tổng trở.
2. Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.
3. Thay tụ C bằng tụ khác có điện dung là C
1.
Tìm C
1
để trong mạch xảy ra hiện
tượng cộng hưởng điện.
Câu 4 (4,0 điểm)
Một bình thép kín có thể tích V được nối với một bơm hút khí. Áp suất ban đầu
của khí trong bình là 760 mmHg. Dung tích tối đa mỗi lần bơm hút là V
b
=
20
V
. Hỏi
phải bơm hút tối thiểu bao nhiêu lần để áp suất của khí trong bình thấp hơn 5 mmHg ?
Coi nhiệt độ không đổi trong quá trình bơm.
Câu 5 (4,0 điểm)
Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, hai nguồn kết hợp S
1

, S
2
cách nhau
8cm dao động cùng pha với tần số f = 20Hz. Tại điểm M trên mặt nước cách S
1,
S
2
lần
lượt những khoảng d
1
= 25cm, d
2
= 20,5cm dao động với biên độ cực đại, giữa M và
đường trung trực của AB có hai dãy cực đại khác.
1. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước.
2. Tìm số điểm dao động cực đại trên đoạn
1 2
S S
.
3. Tìm số điểm dao động cực tiểu trên đoạn
1 2
S S
.
HÕt

Hä vµ tªn: Sè b¸o danh:
1
Đề dự bị
SỞ GD& ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC VIÊN GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12
NĂM HỌC 2012 - 2013

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI DỰ BỊ
Môn thi: VẬT LÍ LỚP 12 BT THPT
(Hướng dẫn chấm gồm 02 trang)
CÂU
Néi dung ®iÓm
Câu 1
(4,0 đ)
4,0
1. f =
1 k
2 mπ
=> k =
2 2
f .4. .mπ
= 100 (N/m)
1,0
2. t = 0: x
0
= Acosϕ = A => cosϕ =1 =>ϕ = 0 => x = 4cos10πt (cm)
1,0
3. W = kA
2
/2 =0,125(J) 1,0
4. W
đ
+ W
t
= W <=> IvI= ωA/2 = 62,8 (cm/s) = 0,628 (m/s)
1,0
Câu 2

(4,0 đ)
4,0
1. A= 5cm ;
f = 2Hz
0,5
0,5
2. λ/4 = 10cm => λ = 40cm

fv .
λ
=⇒
=80 cm/s
0,75
0,75
3. u
M
= 5cos(2πt -
2 d
π
λ
)
= 5cos(2πt –
3.
2
π
) (cm)
0,75
0,75
Câu 3
(4,0 đ)

4,0
1. Z
L
= ωL = 20(Ω)
Z
C
= 1/ωC =60 (Ω)
Z = 40
2
(Ω)
0,5
0,5
0,5
2. U = IZ =
40 2
(V) ; tanϕ = -1 => ϕ = -π/4(rad)
u = 40
2
cos(100πt -π/4) (V)
0,75
0,75
3. Trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng khi Z
C1
=Z
L
=20
3
1
10
C (F)

2
−
Ω ⇒ =
π
1,0
C©u 4
(4,0 đ)
Sau mỗi lần bơm hút, thể tích khí trong bình dãn từ V đến V+V
b
.
0,5
Do T không đổi => áp dụng ĐL Bôi lơ Mariôt cho từng lần bơm
0,5
Lần bơm hút thứ 1:
b
b
VV
pV
ppVVVp
+
=⇒=+
11
)(
0,75
Lần bơm hút thứ 2:
2
2
212
)(
)(

b
b
VV
pV
pVpVVp
+
=⇒=+

0,75
Lần bơm hút thứ n:
n
n
b
n
n
n
b
n
b
n
n
p
p
V
V
p
pV
VV
VV
pV

p =+⇒=+⇒
+
= )1()(
)(
0,75
Thay số, lấy logarit ta được:
05,1lg
152lg
≥n
với n nguyên dương nên:
103≥n
0,75
2
C©u 5
(4,0 đ)
1. Tính tốc độ truyền sóng:
• Tại M sóng có biên độ cực nên: d
1
– d
2
= kλ
k
dd
21
−
=⇒
λ

- Giữa M và trung trực của AB có hai dãy cực đại khác
3=⇒ k

• Từ đó
cm5,1=⇒
λ
, vận tốc truyền sóng: v = λf = 30 cm/s
2. Tìm được ĐK số điểm dao động CĐ trên đoạn
1 2
S S
là:
1 2 1 2
S S S S
k
λ λ
− ≤ ≤
Với k
Z∈
0, 1; ; 5k→ = ± ±
Vậy có 11 điểm dao động CĐ trên đoạn
1 2
S S
3. Tìm được ĐK số điểm dao động CT trên đoạn
1 2
S S
là:
1 2 1 2
1 1
2 2
S S S S
k
λ λ

− − ≤ ≤ −
Với k
Z∈
0, 1; ; 4; 5k→ = ± ± −
Vậy có 10 điểm dao động CT trên đoạn
1 2
S S
0,5
0,75
0,5
0,75
0,75
0,75
• Ghi chó : NÕu HS gi¶i theo c¸ch kh¸c ®óng còng cho ®iÓm tèi ®a .
3