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

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GD&ĐT NGHỆ AN

KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2011-2012

ĐỀ CHÍNH THỨC

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT – BẢNG B
Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề
( Đề gồm 02 trang)

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 = 2cos50πt(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. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp
103
2
xoay chiều uAB = 220 2 cos100πt(V), R = 50 3 Ω, L = H, C =
F.
5π
π
a) Viết biểu thức cường độ dòng điện, biểu thức của các

điện áp u AN và uMB .
b) Điều chỉnh C để công suất trên cả đoạn mạch đạt cực đại.
Tìm C và giá trị cực đại của công suất.
2
4
c) Giữ nguyên L = H, thay điện trở R bằng R1 = 1000Ω, điều chỉnh tụ điện C bằng C1 =
μF. Giữ
π
9π
nguyên điện áp hiệu dụng của nguồn, thay đổi tần số f đến giá trị fo sao cho điện áp hiệu dụng UC1 giữa
hai bản cực của tụ điện đạt cực đại. Tìm fo và giá trị cực đại của UC1.
Câu 3 (5,0 điểm):
Một sợi dây cao su nhẹ đàn hồi có độ cứng k = 25 N/m đầu trên được giữ cố định, đầu dưới treo vật
m = 625g. Cho g = 10m/s2, π2 = 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 hoà. Chọn gốc thời gian là lúc thả vật, gốc toạ 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 hướng 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.
1

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Câu 5 (1,0 điểm):
Cho mạch điện như hình vẽ. Với E = 1,5V; r = 0; R = 50Ω. 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 I được tính bằng ampe còn U được tính bằng vôn. Xác định cường
độ dòng điện trong mạch.

2

– 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 HSG LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2011-1012

HƯỚNG DẪN GIẢI

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT - BẢNG B

Câu 1. a) Bước sóng: λ = vT = 2cm

Phương trình sóng từ các nguồn truyền tới điểm M:
2πd1 
2πd 2 


u1M = 2cos  50πt 
 ; u2M = 2cos  50πt 

λ 
λ 


π
π



Phương trình sóng tổng hợp tại M: uM = 4cos  (d 2  d1 )  cos 50πt  (d1  d 2 )  (cm).
λ
λ



2π
b) Độ lệch pha: ∆∅ =
(d 2  d1 )
λ
2π
λ
Điểm đứng yên khi: ∆∅ =

(d 2  d1 ) = (2k + 1)π  d 2  d1 = (2k + 1)
λ
2
λ
Số điểm đứng yên trên AB: (2k + 1) ≤ AB  -9,5 ≤ k ≤ 8,5 với k nguyên
2
 k nhận các giá trị từ: -9, -8, ..., 7, 8  có 18 điểm.
π

c) Phương trình sóng: uM = 4 cos  (d 2  d1 )  cos 50πt  π  (cm)
λ

π

Hay uM = 4 cos  (d 2  d1 )  cos 50πt (cm).
λ

π

Các điểm dao động cực đại cùng pha với nguồn khi: cos  (d 2  d1 )   1  d 2  d1  4k  2 .
λ

Khi đó: 4k  2  AB  -5Vậy có 8 điểm.
d) Ta có: OA = 9cm = 4,5λ  điểm O dao động ngược pha với nguồn do đó điểm M cũng dao động
ngược pha với nguồn.
λ
Điểm M dao động ngược pha với nguồn khi: AM = (2k + 1)
2
λ

Để điểm M nằm trên đường trung trực AB thì: (2k + 1) > 9  k > 4
2
Điểm M gần nhất khi kmin: kmin = 5. Khi đó: AM = 11cm
Khoảng cách MO là: MO =
Câu 2. a) Tổng trở: Z =

AM 2  AO 2  2 10 (cm).

R 2 +  ZL  ZC  = 100 3 (Ω)

Trong đó ZL = ωL = 200Ω; ZC =

2

1
= 50Ω
ωC

Uo
≈ 1,8A
Z
Z -Z
π
π
 i  u    
Độ lệch pha: tan∅ = L C = 3  ∅ =
R
3
3

Cường độ dòng điện: Io =

3

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Biểu thức cường độ dòng điện: i = 1,8cos(100πt Biểu thức uAN: ZAN =

π
)A
3

R 2  Z2L ≈ 218Ω; U0AN = IoZAN ≈ 392,4V

200
ZL
 ∅AN ≈ 1,16rad = ∅uAN - ∅i  ∅uAN ≈ 0,11rad
=
R
50 3
uAN = 392,4cos(100πt + 0,11) (V)
Biểu thức uMB: ZAN = ZL – ZC = 150Ω; U0MB = IoZMB = 1,8.150 = 270(V)
π
π π
π
Vì ZL > ZC nên ϕMB = ; uMB = 270cos(100πt - + )(V) = 270cos(100πt+ )(V).
2

3 2
6
b) Công suất trên đoạn mạch đạt cực đại khi: ZC = ZL = 200Ω
1
104

Điện dung của tụ: C’=
F
ωZC
2π

tan∅AN =

2

 220 
Công suất cực đại là: Pmax = I .R  
 .50 3 ≈ 558,7 (W).
 50 3 
c) Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ: Ta thấy UC1 đạt cực đại khi mẫu số cực tiểu. Biến đổi biểu thức
2
max

ở mẫu số ta được: MS =
Mẫu số cực tiểu khi: ωo 

L2C12ω4  (C12 R12  2LC1 )ω2  1
ω
2C1L - C12 R12
= 1000π(rad/s)  fo = o = 500Hz.

2 2
2C1 L
2π

U.
Giá trị cực đại của UC1 là: UC1max =

1
ωo C1
2

= 480,2(V).


1 
R12   ωo L 

ωo C1 

Câu 3. 1. a) Phương trình dao động của vật có dạng: x = Acos(ωt + ϕ)
k
25
Tần số góc: ω =
= 2π(rad/s)

m
0, 625

 x o  A cos   5
 A  5cm;   0

Tại thời điểm t = 0: 
 v o  ωA sin   0
Phương trình dao động là: x = 5cos2πt(cm).
b) Từ mối quan hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều ta xác
định được thời gian kể từ lúc vật bắt đầu chuyển động đến lúc vật qua vị trí
4π
2
x = -2,5cm là: α =
=ωt  t  (s)
3
3
S 12,5
Tốc độ trung bình: tđtb= 
= 18,75(cm/s).
t 2/3
mg
2. Tại vị trí cân bằng độ giãn của dây là l 
 0, 25m  25cm . Vì vậy vật chỉ dao động điều hoà
k
khi A < 25cm
v
Nếu tại VTCB truyền vận tốc v = 2m/s thì biên độ có thể đạt là A = max = 31,8cm, nên khi đi lên qua
ω
vị trí 25cm thì dây bị chùng do vậy vật không dao động điều hoà
Áp dụng định luật BTNL, chọn gốc thế năng hấp dẫn tại VTCB thì:
kx o2 mv o2

Tại VTCB: W1 =
. Tại vị trí cao nhất: W2 = mghmax
2

2
4

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

 W1 = W2  hmax = 32,5cm.
TK O3
TK O1
Câu 4. a) Sơ đồ tạo ảnh qua hệ: AB 
 A1B1 
 A2 B2
Áp dụng công thức thấu kính, ta có:
d f
d f
50
d1'  1 1  30cm  d 2  l  d1'  10cm  d 2'  2 2   cm
d1  f1
d2  f2
3

d1' d '2
50
100
Độ phóng đại: k =
=
 A 2 B2  k AB 
cm .

d1d 2
15
15
Vậy ảnh A2B2 qua hệ thấu kính là ảnh ảo, ngược chiều với vật và bằng

50
lần vật.
15

b)

Khi vật dịch chuyển dọc theo trục chính thì tia BI song song trục chính không đổi.
Để phóng đại ảnh không phụ thuộc vị trí đặt vật thì tia ló KR phải song song trục chính.
Suy ra tia JK kéo dài phải qua F3, từ hình vẽ, ta có F3 là ảnh của F1’ qua TK O2.
d 2d '2
Ta có: d2 = 10cm; d2’ = -5cm  f2 =
= -10(cm)
d 2 +d '2
Vậy cần phải đặt một thấu kính phân kì có tiêu cự f2 = -10cm tại O2.
Câu 5. Ta có: U + UR = E, trong đó UR = IR = 0,01U2.R
Thay số vào ta được phương trình: 0,5U2 + U – 1,5 = 0
Giải phương trình này và lấy nghiệm U = 1V, suy ra UR = 0,5V
U
Dòng điện trong mạch là : I = R = 0,01A.
R

5

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