Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2011 2012 sở GDĐT nghệ an bảng b file word có lời giải chi tiết

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN
ĐỀ CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12
NĂM HỌC 2011 - 2012

Môn thi: VẬT LÝ LỚP 12 THPT - BẢNG B
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Câu 1 (5,0 điểm). Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, có hai nguồn kết hợp tại hai điểm A, B
(AB = 18cm) dao động theo phương trình u1  u2  2 cos 50t (cm). Coi biên độ sóng không đổi. Tốc
độ truyền sóng là 50cm/s.
a) Viết phương trình sóng tổng hợp tại điểm M trên mặt nước cách các nguồn lần lượt d1, d2.
b) Xác định số điểm đứng yên trên đoạn AB.
c) Trên đoạn AB có mấy điểm cực đại có dao động cùng pha với nguồn.
d) Gọi O là trung điểm AB, điểm M ở mặt chất lỏng nằm trên đường trung trực của AB và gần O
nhất sao cho phần tử chất lỏng tại M dao động cùng pha với phần tử chất lỏng tại O. Tính MO.
Câu 2 (6,0 điểm). Cho đoạn mạch AB gồm R, L, C mắc nối tiếp như hình vẽ 1. Đặt vào hai đầu đoạn
2
103
mạch một điện áp xoay chiều u AB  220 2 cos100t (V ) , R  50 3 , L  H , C 
F.

5
a) Viết biểu thức cường độ dòng điện, biểu thức của các
L
N C
A
điện áp uAN và uMB.
B
M

R
b) Điều chỉnh C để công suất trên cả đoạn mạch đạt cực
đại. Tìm C và giá trị cực đại của công suất.
Hình 1
2
c) Giữ nguyên L  H , thay điện trở R bằng R1  1000,



4
F . Giữ nguyên điện áp hiệu dụng của nguồn, thay đổi tần số f đến
9
giá trị f0 sao cho điện áp hiệu dụng UC1 giữa hai bản cực của tụ điện đạt cực đại. Tìm f0 và giá trị cực
đại của UC1.

điều chỉnh tụ điện C bằng C1 

Câu 3 (5,0 điểm): Một sợi dây cao su nhẹ đàn hồi có độ cứng k = 25N/m đầu trên được giữ cố định,
đầu dưới treo vật m = 625g. Cho g = 10m/s2,  2  10 .
1) Kéo vật rời khỏi vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới một đoạn bằng 5cm
rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hòa. Chọn gốc thời gian là lúc thả vật, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng,
chiều dương hướng xuống.
a) Viết phương trình dao động của vật.
b) Tính tốc độ trung bình của vật kể từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vật qua vị trí có x = 2,5cm lần thứ 2.
2) Vật đang ở vị trí cân bằng, truyền cho vật vận tốc 2m/s hướng thẳng đứng xuống dưới. Xác định
độ cao cực đại của vật so với vị trí cân bằng.
Câu 4 (3,0 điểm). Cho quang hệ gồm hai thấu kính hội tụ, đồng trục f1 = 10cm; f3 = 25cm; khoảng
cách giữa hai thấu kính là O1O3 = 40cm.
a) Đặt một vật sáng AB = 2cm vuông góc với trục chính trước thấu kính O1 một đoạn d1 = 15cm.
Xác định vị trí và tính chất của ảnh qua quang hệ.

b) Đặt thêm thấu kính O2 đồng trục với hai thấu kính trên và tại trung điểm của O1O3, khi đó độ
phóng đại ảnh qua hệ 3 thấu kính không phụ thuộc vị trí đặt vật. Xác định f2 và vẽ đường đi của tia
sáng.
Câu 5 (1,0 điểm). Cho mạch điện như hình 2. Với E = 1,5V; r = 0; R = 50 . Biết
rằng đường đặc trưng vôn-ampe của điôt D (tức là sự phụ thuộc của dòng điện đi qua
điôt vào hiệu điện thế hai đầu của nó) được mô tả bởi công thức I = 10 -2U2, trong đó

D
E,r

Hình 2

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

R


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
I được tính bằng ampe còn U được tính bằng vôn. Xác định cường độ dòng điện trong mạch.
- - - Hết - - -

Họ và tên thí sinh:........................................................................... Số báo danh:..........................

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12

NĂM HỌC 2011 - 2012

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC
Môn thi: VẬT LÍ LỚP 12 THPT – BẢNG B
(Hướng dẫn chấm gồm 03 trang)

NỘI DUNG

Câu

Bước
  vT  2cm .............................................................................................
- Phương trình sóng từ các nguồn truyền tới điểm M :
-

1.a
(1,5đ)

u1M  2 cos(50t 

2d1

2d 2

0,5

) ................................................





).
- Phương trình sóng tổng hợp tại M : u M  4 cos  (d 2  d1 ) cos 50t  (d1  d 2 ) (cm0,5






 



u2 M  2 cos(50t 

);

Điể
m
sóng
0,5 :

Độ

2

lệch

pha :
0,5

(d  d ) ....................................................................................
 2 1
1.b
(1,5đ) - Điểm đứng yên khi :   2 (d  d )  (2k  1)  d  d  (2k  1)  .....................
0,5
2
1
2
1



2

- Số điểm đứng yên trên AB : (2k  1)
=> k nhận các giá trị
điểm...........................................




2

 AB  9,5  k  8,5 với k nguyên

từ :

-

9,

-8..............7,

8.

có

0,5
18

- Phương trình sóng : u M  4 cos  (d 2  d1 ) cos50t   (cm).


0,5

Hay : u M  4 cos  (d 2  d1 ) cos 50t (cm). ...........................................

1.c


(1,0đ) - Các điểm dao động cực đại cùng pha với nguồn khi :



cos  (d 2  d1 )  1  d 2  d1  4k  2 . Khi đó : (4k  2)  AB
2


0,5

=> -5 < k <4 với k nguyên, nên k nhận các giá trị từ : - 4, -3, .... 3. Vậy có 8 điểm.
- Ta có : OA = 9cm = 4,5  => điểm O dao động ngược pha với nguồn do đó điểm
M
0,25
cũng
dao
động
ngược
pha
với
nguồn...................................................................................
1.d
0,25
(1,0đ) - Điểm M dao động ngược pha với nguồn khi : AM = (2k +

0,25
1) .......................................
2


- Để điểm M nằm trên đường trung trực AB thì : (2k + 1) >9 => 0,25
k >
2

4.............................
– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
- Điểm M gần nhất khi kmin : kmin = 5. Khi đó : AM = 11cm

- Khoảng cách MO là : MO  AM 2  AO 2  2 10 (cm) ..............................................
0,5
Tổng trở : Z  R 2  (Z L  Z C ) 2  100 3 () .................................................................
trong đó Z L  L  200; Z C 

1
 50 .......................................................
0,5
C

Cường
độ
dòng
2.a
U0
(3,5đ) I 0  Z  1,8 A ..............................................................................
tan  

Độ lệch pha :

Z L  ZC

 3  
R
3

i  u    

i  1,8 cos(100t 

- Biểu thức cường độ dòng điện :


3


3

điện :
0,5
.............................0,5

) A .............................................

0,5

- Biểu thức uAN :
U0AN = I0ZAN  392,4V
Z AN  R 2  Z L2  218
Z
200
 uAN  0,11rad ......0,25
tan  AN  L 
  AN  1,16rad  uAN  i
R 50 3
u AN  392,4 cos(100t  0,11)(V ) ......................................................................
- Biểu thức uMB :
Z AN  Z L  Z C  150

 MB 


2

Vì

U0MB = I0ZMB = 1,8.150 = 270(V)
>
ZC

ZL

nên

.....................................................................................
u MB

0,25
 270 cos(100t   )(V )  270 cos(100t  )(V ) ..............................
3 2
6
0,25






Công

suất
trên
đoạn
mạch
2.b
Z C  Z L  200 ...........................................
(1,5đ) Điện
dung
-

0,25

đạt

cực

đại

khi
0,5 :

,

C, 

của

1
104


F .............................................................................
.Z C ,
2
2

- Công suất cực đại là : Pmax

0,5
tụ :
0,5

 220 
2
 I max
.R  
 .50 3  558,7(W ). ...................................
 50 3 

- Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ:
U C1  I .Z C1 

U .Z C1
R  (Z L  ZC )
2
1

2



U

R12  Z L
 
 1
2
Z C1  Z C1 

2

0,25
……………………………………

- Ta thấy UC1 đạt cực đại khi mẫu số cực tiểu. Biến đổi biểu thức ở mẫu số ta được:
2.c
0,25
2 2 4
2 2
2
MS = L C1   (C1 R1  2 LC1 )  1 ………………..…………….…………..
(1,0đ)
– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
- Mẫu số cực tiểu khi: 0 

2C1 L  C12 R12
 1000 (rad / s )
2C12 L2

U.

- Giá trị cực đại của UC1 là: U C1Max 

1
0C1


1 

R12   0 L 
0C1 


trình
dao
động
x  A cos(t   ) …………………………….

-

3.1

Phương

k

2

 f0 

0
 500Hz. …..
2

0,25
 480,2(V ). ………………

của

vật

có

0,25
dạng:
0,5

25

3.1.a - Tần số góc:   m  0,625  2 (rad / s) ……………………………………………….. 0,5
(2,0đ)
 x0  A cos   5
 A  5cm;   0 ……………………………….
v0  A sin   0
0,5
- Phương trình dao động là: x  5 cos 2t (cm ). ……………………………………………..
- Tại thời điểm t = 0: 

0,5
- Từ mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều ta xác định được
thời
1,0
gian kể từ lúc vật bắt đầu chuyển động đến lúc vật qua vị
3.1.b trí
(2,0đ) x = -2,5cm là:
-5 -2,5
O
5
4
2
1,0

 t  t  ( s) …………………………
3

3

S 12,5

 18,75(cm / s).
t 2/3
mg
- Tại vị trí cân bằng độ giãn của dây là l 
 0,25m  25cm. Vì vậy vật chỉ dao động điều
k
0,5

- Tốc độ trung bình:

3.2
(1,0đ)

tđtb 

hòa khi A < 25cm…………………………………………………………………………………..
- Nếu tại VTCB truyền vận tốc v = 2m/s thì biên độ có thể đạt là A 

vmax



 31,8cm , nên khi đi

lên qua vị trí 25cm thì dây bị chùng do vậy vật không dao động điều hòa………………………..
- Áp dụng định luật BTNL, chọn gốc thế năng hấp dẫn tại VTCB thì :
Tại VTCB: W1 =

kx02 mv02

2
2

0,25

Tại vị trí cao nhất: W2 = mghmax…………………………………..

W1 = W2 => hmax = 32,5cm.

0,25

- Sơ đồ tạo ảnh qua hệ:

TK O1

AB

A1B1

TK O3

A0,5
2B2

…………………………………..

- Áp dụng công thức thấu kính, ta có:
4.a
(2,0đ)

d1/ 

0,5

d1 f1
d f
50
 30cm. d 2  l  d1/  10cm. d 2/  2 2   cm ……………….
d1  f1
d2  f2
3

- Độ phóng đại: k 

d1/ d 2/
50
 .
d1d 2
15

 A2 B2  k AB 

0,5
100
cm. ………………………….
15

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
- Vậy ảnh A2B2 qua hệ thấu kính là ảnh ảo, ngược chiều với vật và bằng

500,5
lần
15

vật……..
B

I

O1

F’ 1

F3

O2

O3

J

4.b
(1,0đ)

0,25

K

R

………………………………………………....
- Khi vật dịch chuyển dọc theo trục chính thì tia BI song song trục chính không đổi.
0,25
- Để độ phóng đại ảnh không phụ thuộc vị trí đặt vật thì tia ló KR phải song song
với trục
0,25
chính…………………………………………………………………………………
…….
- Suy ra tia JK kéo dài phải qua F3, từ hình vẽ, ta có F3 là ảnh của F1’ qua TK O2.0,25

Ta
có:
d2
=
10cm;
d 2’
=
-5cm
 f2 

d 2 d 2/
 10(cm) …………………………….
d 2  d 2/

- Vậy cần phải đặt một TKPK có tiêu cự f2 = -10cm tại O2.
- Ta có : U + UR = E, trong đó UR = IR 0,25
=
2
0,01U .R………………………………………..
5
0,25
2
0,5U + U – 1,50,25
=
(1,0đ) - Thay số vào ta được phương trình :
0………………………………..
- Giải phương trình này và lấy nghiệm U = 1V, suy ra U R0,25
=
0,5V…………………………
Dòng

điện
trong
mạch
là:
I
=
UR
 0,01A. ……………………………………………….
R

Lưu ý : HS giải bằng các cách giải khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất