Đề thi HSG Vật lý 12 Sở GDĐT Hải Dương 20162017 có lời giải chi tiết

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH

HẢI DƢƠNG

NĂM HỌC 2016 – 2017
MÔN THI: VẬT LÝ

ĐỀ CHÍNH THỨC

LỚP: 12 THPT
Thời gian làm bài : 180 phút
Ngày thi: 8/10/2016
(Đề thi gồm 5 câu 02 trang)

Câu 1: (2,5 điểm)
Một lò xo có khối lượng không đáng kể, hệ số đàn
hồi k = 100(N/m) được đặt nằm ngang, một đầu được giữ cố

k

định, đầu còn lại được gắn với chất điểm m1 = 0,5 (kg).

m1 m2
x
O

Chất điểm m1 được gắn với chất điểm thứ hai m2 = 0,5(kg).

Các chất điểm đó có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ,
gốc O tại vị trí cân bằng của hệ vật. Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật ở vị trí lò xo nén 2cm rồi
buông nhẹ. Bỏ qua ma sát, sức cản của môi trường.
1) Xem các chất điểm luôn gắn chặt với nhau trong quá trình dao động, chọn gốc thời gian khi
buông vật.
a) Viết phương trình dao động của hệ vật.
b) Vẽ đồ thị động năng theo thế năng.
c) Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ li độ x1=1(cm) đến x2=
d) Tìm quãng đường mà vật đi được từ thời điểm t1 

3 (cm).


7
(s) đến thời điểm t 2 
(s) .
40
8

e) Khi vật ở li độ x = 1(cm) thì giữ chặt điểm chính giữa của lò xo. Tìm biên độ dao động của
hệ vật sau đó.
2) Chỗ gắn hai chất điểm bị bong ra nếu lực kéo tại đó đạt đến 0,5(N). Tìm vị trí chất điểm m2
tách khỏi chất điểm m1 và tính vận tốc cực đại của m1 sau đó.
Câu 2: (2,0 điểm)
1) Một con lắc đơn gồm dây treo có chiều dài 1(m) và vật nhỏ có khối lượng m = 400(g) mang
W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 1


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

điện tích q = 4.10-5 (C). Treo con lắc đơn này trong điện trường đều với vectơ cường độ điện
trường hướng theo phương ngang và có độ lớn E = 105 (V/m).
a) Vật đứng yên tại vị trí cân bằng, tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng.
b) Trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua điểm treo và song song với vectơ cường độ điện
trường, kéo vật nhỏ theo chiều của vectơ cường độ điện trường sao cho dây treo hợp với
vectơ gia tốc trong trường g một góc 55o rồi buông nhẹ cho con lắc dao động điều hòa.
Chọn trục toạ độ có gốc O trùng với vị trí của vật mà khi dây treo lệch theo hướng của cường
độ điện trường và hợp với g góc 500 , chiều dương hướng theo chiều kéo vật, gốc thời gian
là lúc thả vật. Lấy g  2  10(m / s 2 ) . Viết phương trình li độ dài của vật.
c) Tìm t số độ lớn gia tốc của vật tại vị tr mà d y treo hợp với phương thẳng đứng một góc
450 với độ lớn gia tốc của vật tại vị tr thấp nhất của qu đạo.
2) Treo con lắc đơn nói trên lên trần toa xe trượt không ma sát trên một đường dốc, góc nghiêng
của dốc so với mặt phẳng nằm ngang là α = 300. Bỏ qua ma sát, lấy g  10(m / s 2 ) . Tìm chu kì
dao động nhỏ của con lắc trong trường hợp trên.
Câu 3: (1,5 điểm)
Đặt một vật phẳng nhỏ AB trước một thấu kính mỏng và vuông góc với trục chính của
thấu kính. Trên màn vuông góc với trục chính ở phía sau thấu k nh thu được một ảnh rõ nét lớn
hơn vật, cao 4(mm). Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính 5(cm) về phía
màn thì màn phải dịch chuyển 35(cm) mới lại thu được ảnh rõ nét cao 2(mm).
1) Tính tiêu cự thấu kính.
2) Vật AB, thấu k nh và màn đang ở vị trí có ảnh cao 2(mm). Giữ vật và màn cố định, hỏi phải
dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía nào, một đoạn bằng bao nhiêu để lại có ảnh
rõ nét trên màn?
Câu 4(2,0 điểm).

1) Cho bộ dụng cụ gồm các đèn giống nhau, 1 biến trở có trị số thay đổi được, một khóa K, một
nguồn điện có thông số E, r0 phù hợp, một cuộn d y có độ tự cảm L và có điện trở trong r và
các dây nối có điện trở không đáng kể. Thiết kế một phương án th nghiệm về hiện tượng tự
cảm (vẽ hình, nêu vai trò của từng dụng cụ, dự đoán kết quả thí nghiệm và giải thích).
W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 2


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

2) Một khung dây dẫn ABCD có khối lượng m, chiều dài BC = a, chiều rộng AB = b được giữ
đứng yên trong mặt phẳng thẳng đứng với cạnh AB nằm ngang. Khung được đặt trong từ
trường đều có véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng khung, không gian ở ngay sát
ph a dưới cạnh đáy không có từ trường. Ở thời điểm t = 0 người ta thả khung không vận tốc
đầu. Giả sử khung có điện trở thuần R, độ tự cảm của khung không đáng kể. Chiều dài a đủ
lớn sao cho khung đạt tới vận tốc tới hạn ngay trước khi ra khỏi từ trường. Tìm vận tốc giới
hạn của khung và nhiệt lượng tỏa ra trên khung kể từ thời điểm t = 0 đến khi cạnh AB bắt
đầu ra khỏi từ trường.
Câu 5: (2,0điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ. Biết E = 1

, r = 4, R1 =

12, R2 = 4, R4 = 18, R5 = 6, RĐ = 3, C= 2F.

A
B

A

Đ

E

R1

1) Biết trở R3 = 21. T nh điện t ch ở tụ điện và số ch ampe

R3
C

R2

kế A.
2) Dịch chuyển con chạy của biến trở R3 để điện t ch trên tụ C
E, r

bằng 0. Tìm R3.

F

R4 D

R5

Biết điện trở ampe kế và d y nối không đáng kể

====================Hết=====================

Ghi chú: Giám thị không giải thích gì thêm.
Họ và tên thí sinh : ........................................................ Số báo danh : .....................................
Họ tên, chữ ký của giám thị 1:

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

Họ tên, chữ ký của giám thị 2:

T: 098 1821 807

Trang | 3


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HẢI DƢƠNG

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH
NĂM HỌC 2016 – 2017

ĐỀ CHÍNH THỨC

Hƣớng dẫn thi chấm môn: VẬT LÍ

Câu 1: (2,5 điểm)
1.
a.  

k
 10rad / s
m1  m2

Tại t=0  x0   A  2cm     rad
Suy ra phương trình dao động: x  2 cos(10t   ) cm.
b.

Ta có: Wd  W  Wt
1
Ta có: W  k.A 2  0, 02(J) ; 0  Wt  0,02(J)
2

Khi Wt =0(J) thì Wđ =0,02(J)
Khi Wt =0,02(J) thì Wđ =0(J)
c) Thời gian ngắn nhất để vật dđ đh đi từ x1 đến x2 tương ứng vật chuyển động tròn đi từ M1 đến

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 4

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

M2 với góc quét  


 
 t min 

6
 60 (s)

d) Vị trí của vật ở thời điểm t1 là 1  t1     
Góc quét:   .t  8,5  8 


2


4

rad

Quãng đường đi được: S = 8.2A + S0
Từ vòng tròn lượng giác, suy ra S0 = 2

A 2
2

Suy ra S = 16A + A 2 = 34,83 (m)
e) Ngay sau giữ  '  10 2rad / s , x’ = 0,5cm, v =  10 3 cm/s

 A’ 

7
 1,322cm
2

2.
ị tr vật m2 bong ra khỏi vật m1 thoả mãn FC = m2 2 x = 0,5 (N)
x = 1cm
K
 10 2 rad/s, v’ = 10 3 cm/s, x’ =1cm
m1

Ngay sau bong:  ' =

2

 10 3 
10
 A’  1  
 1,5 1cm.
 =
2
 10 2 
2

 v Max  A '  

10
.10 2  10 5  22,36cm / s.

2

Câu 2: (2,0 điểm)
1)

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 5


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

a)Tại vị trí cân bằng góc lệch của dây treo là: tan  

Fđ
 1    45o
P

b) Vì gốc tọa độ O cách vị trí cân bằng lúc đầu của vật một đoạn:
d

5

.1  (m)
180
36

Phương trình dao động có dạng: s  

Với:  


 S0 cos(t  )
36

g'
  4 2 (rad / s)
l




s    S0cos() 
Lúc t = 0, 
36
36
 v  .S0 sin   0

  0



S0  18  m 

Phương trình dao động của li độ dài là: s  

 
 cos( 4 2t) (m)
36 18

c) Tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 450, thì trùng TCB lúc đầu, ta có:
v2
a1  a n 
 (S0 ) 2
l

(1)

Tại vị trí thấp nhất là vị trí biên âm: a 2  a t  2S0 (2)
Từ (1) và (2), suy ra:

a1

 S0   0,174
a2
18

2)
Xe trượt xuống dốc với gia tốc: a  g sin 300  5(m / s 2 )
Con lắc đơn chịu tác dụng của trọng lực biểu kiến: P '  P  Fqt
Khi đó gia tốc biểu kiến có độ lớn:
g’= g 2  a qt2  2ga qt cos1200  5 3  m / s 2 

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 6


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

T = 2

l
=2,135(s)
g'

Câu 3: (1,5 điểm)
1)
Ảnh thu được là ảnh thật d’ >0 ; k <0.
Vị trí 1 : d1' 

d1f
f
; k1 
.
d1  f
f  d1

d 2  d1  5(cm)

Vị trí 2 :  '
f

'
d 2  d1  40(cm) (1); k 2  f  d
2


Từ giả thiết : k 2  k1 ;  d 1  f  5(cm)
Từ (1) 

(d1  5)f
df
 1  40
d1  5  f d1  f

(2)
(3)

Thay (2) vào (3), ta được : f = 20cm ;
d1 = 25cm
2)
Vị trí ảnh cao 2(mm), ta có: d 2  d1  5  30(cm);d '2  60(cm)
Khoảng cách từ ảnh đến vật là : L = 90(cm)
Ta có :

d  d '  90(cm)
 d 2  Ld  Lf  0

d  30cm
Giải phương trình, ta được : 
d  60cm

Vị trí mà thấu kính dịch chuyển đến là : d = 60cm.
Vậy TK dịch chuyển ra xa vật một đoạn : d  60  30(cm)

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 7


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

Câu 4(2,0 điểm).
1)
 Vẽ được hình
 Nêu đúng và đủ vai trò các linh kiện.
 Nêu được quá trình và kết quả thí nghiệm.
 Giải th ch được kết quả
2)
+ Chọn trục oy có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc O là vị trí của cạnh AB ở
thời điểm ban đầu.
+ Khi buông tay, dưới tác dụng của trọng lực khung sẽ rơi theo phương thẳng đứng xuống dưới.
+ Cạnh CD không chịu tác dụng của lực từ.
+ Cạnh AD và BC chuyển động trong từ trường nhưng không cắt các đường sức từ nên không tạo
ra suất điện động cảm ứng.
+ Xét chuyển động của thanh AB theo phương Oy
Tại thời điểm t, suất điện động của cạnh AB tạo ra là
ξc = Bvyb với i = ξc/R = Bvyb/R

Lực từ tác dụng lên AB có chiều chống lại chuyển động của AB nên chiều như hình vẽ và có độ
lớn Ft = Bib = B2b2vy/R

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 8


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

Áp dụng định luật 2 Niuton cho khung ABCD ta được
P – Ft = may ↔ mg - B2b2vy/R = may
Khi khung đạt vận tốc giới hạn thì ay = 0 nên vgh = mgR/B2b2
Chọn gốc thế năng tại vị trí thanh AB bắt đầu ra khỏi từ trường
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho khung ABCD trong quá trình chuyển động, kể từ thời
điểm t = 0 tới khi cạnh trên AB bắt đầu ra khỏi từ trường: Q = mga - mv2gh/2
Suy ra:

m 2 .g.R 2
Q  mg(a 
)
2B4 b 4

Câu 5: (2,0điểm)
1)
R AB 

R1R 3D
 8  R ABF  R AB  R 2  12
R1  R 3D

R 45  R 4  R 5  24  R N 

I

R ABF R 45
 8
R ABF  R 45

E
 1,5A  U N  U AF  IR N  12V
Rn  r

I2 

UN
 1A  U AB  I 2 R AB  8V
R ABF

I3  I D 

U AB 1
U
2
 A  I1  I R1  AB  A
R 3D 3

R1
3

U C  U ED  U EA  U AD  4V  q  CU  8.10 6 C
I A  I  I1  1,5 

2
 0,83A
3

2)
Đặt R3=xR3D = x+3

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 9


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

R N  R AF 

48(x  6)
E
9(5x  57)
 I 


5x  57
R N  r 2(17x  129)

U N  U AF  IR 
I4 

U
216(x  6)
27(x  15)
 I 2  N 
17x  129
R ABF 2(17x  129)

UN
9(x  6)
IR
162

 I D  2 AB 
R 45 17x  129
R 3D
17x  129

q= 0 nên UED=0 UEF=UDF
UEB+UBF=UDF
RDID+I2R2= I4R4
Giải ra tìm được x=3 

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 10


Vững vàng nền tảng, Khai sáng tƣơng lai

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Website Hoc247.vn cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông
minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm
kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và
các trường chuyên danh tiếng.

I.

Luyện Thi Online
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

-

Luyên thi ĐH, THPT QG với đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng.

-

H2 khóa nền tảng kiến thức luyên thi 6 môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.

-

H99 khóa kỹ năng làm bài và luyện đề thi thử: Toán,Tiếng Anh, Tư Nhiên, Ngữ Văn+ Xã Hội.

II.

Lớp Học Ảo VCLASS
Học Online như Học ở lớp Offline

-

Mang lớp học đến tận nhà, phụ huynh không phải đưa đón con và có thể học cùng con.

-

Lớp học qua mạng, tương tác trực tiếp với giáo viên, huấn luyện viên.

-

Học phí tiết kiệm, lịch học linh hoạt, thoải mái lựa chọn.

-

Mỗi lớp chỉ từ 5 đến 10 HS giúp tương tác dễ dàng, được hỗ trợ kịp thời và đảm bảo chất lượng học tập.

Các chương trình VCLASS:
-

Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho
học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần
Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt

thành tích cao HSG Quốc Gia.

-

Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán: Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên
khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.

-

Hoc Toán Nâng Cao/Toán Chuyên/Toán Tiếng Anh: Cung cấp chương trình VClass Toán Nâng Cao,
Toán Chuyên và Toán Tiếng Anh danh cho các em HS THCS lớp 6, 7, 8, 9.

III.

Uber Toán Học
Học Toán Gia Sư 1 Kèm 1 Online

-

Gia sư Toán giỏi đến từ ĐHSP, KHTN, BK, Ngoại Thương, Du hoc Sinh, Giáo viên Toán và Giảng viên ĐH.
Day kèm Toán mọi câp độ từ Tiểu học đến ĐH hay các chương trình Toán Tiếng Anh, Tú tài quốc tế IB,…

-

Học sinh có thể lựa chọn bất kỳ GV nào mình yêu thích, có thành tích, chuyên môn giỏi và phù hợp nhất.

-

Nguồn học liệu có kiểm duyệt giúp HS và PH có thể đánh giá năng lực khách quan qua các bài kiểm tra

độc lập.

-

Tiết kiệm chi phí và thời gian hoc linh động hơn giải pháp mời gia sư đến nhà.

W: www.hoc247.net

F: www.facebook.com/hoc247.net

T: 098 1821 807

Trang | 11