Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2011 2012 sở GDĐT thanh hóa file word có lời giải chi tiết

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
Sở GD&ĐT Thanh Hóa
Trường THPT

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 NĂM HỌC 2011-2012
Môn: Vật Lý
Thời gian: 150 Phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu 1(2đ): Một ròng rọc hình trụ khối lượng M=3kg, bán kính R=0,4m được
dùng để kéo nước trong một cái giếng (hình vẽ). Một chiếc xô khối lượng m=2kg,
được buộc vào một sợi dây quấn quanh ròng rọc. Nếu xô được thả từ miệng giếng
thì sau 3s nó chạm vào nước. Bỏ qua ma sát ở trục quay và momen quán tính của
tay quay. Lấy g = 9,8 m/s2. Tính:
a. Lực căng T và gia tốc của xô, biết dây không trượt trên ròng rọc
b. Độ sâu tính từ miệng giếng đến mặt nước.
Câu 2(4đ): Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nhỏ khối lượng m = 250g
và một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m. Kéo vật m xuống dưới theo phương
thẳng đứng đến vị trí lò xo giãn 7,5 cm rồi thả nhẹ. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân
Hình câu 1
bằng của vật, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng lên trên, gốc thời gian là
lúc thả vật. Cho g = 10m/s2. Coi vật dao động điều hòa
a. Viết phương trình dao động
b. Tính thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng lần thứ nhất.
1
c. Thực tế trong quá trình dao động vật luôn chịu tác dụng của lực cản có độ lớn bằng
trọng lực
50
tác dụng lên vật, coi biên độ dao động của vật giảm đều trong từng chu kì tính số lần vật đi qua vị
trí cân bằng kể từ khi thả.
Câu 3(4đ): Một con lắc đơn gồm quả cầu kim loại khối lượng m = 0,1kg được treo vào một điểm A cố
định bằng một đoạn dây mảnh có độ dài l = 5m. Đưa quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng cho đến khi dây treo

nghiêng với góc thẳng đứng một góc  0 = 90 rồi buông cho nó dao động điều hòa. Lấy g =2 = 10 m/s2.
a. Viết phương trình dao động của con lắc theo li độ góc và li độ dài ? Chọn gốc thời gian lúc buông
vật.
b.Tính động năng của nó sau khi buông một khoảng thời gian t =


6 2

(s)? Xác định cơ năng toàn

phần của con lắc?
c. Xác định lực căng của dây treo con lắc khi vật đi qua vị trí cân bằng?
Câu 4(4đ): Mức cường độ âm do nguồn S gây ra tại một điểm M là L; Cho nguồn S tiến lại gần M một
khoảng D thì mức cường độ âm tăng thêm được 7dB.
a. Tính khoảng cách R từ S tới M biết D = 62m.
b. Biết mức cường độ âm tại M là 73dB, Hãy tính công suất của nguồn.
Câu 5(4đ): Đoạn mạch gồm một cuộn dây có điện trở R, độ tự
C
cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện C. Đặt vào 2 đầu đoạn
L,R
A
B
mạch một điện áp xoay chiều có tần số f. Cho biết các điện
D
áp hiệu dụng giữa 2 đầu đoạn mạch UAB=37,5V; giữa 2 đầu
cuộn dây là: 50V và giữa 2 đầu tụ điện là 17,5 V. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,1A.
a. Xác định R, ZL và ZC.
b. Cho tần số f thay đổi đến giá trị f’=330Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng đạt cực đại xác định
L và C?
Câu 6 (2đ): Tụ điện của máy phát sóng điện từ có giá trị điện dung C1 ứng với tần số phát f1. Nếu

mắc nối tiếp với C1 một tụ khác có điện dung C2 = 100C1 thì tần số phát ra sẽ biến đổi đi bao
nhiêu lần ? .
Hết

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
Giám thị coi thi không giải thích gì thêm
Họ và tên thí sinh: …………………………………………….Số báo danh: ……..
ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2011 – 2012
MÔN: VẬT LÝ - Thời gian làm bài: 150 phút
Thang
điểm

Đáp án

Câu
a. Đối với xô:

Câu 1
(2điểm)

mg – T = ma (1)
Đối với ròng rọc:
a
1
1
T .R  I  M .R 2 . t  T  M .at (2)

2
R
2
Dây không trượt nên ròng rọc có:
at  a (3)
Từ (1), (2) và (3) ta tính được: a = 0,56 m/s2, T = 8,4 N


Q

0,25

T'


Mg

0,5
0,25


T

0,5


mg

1
1

b. h  at 2  (5,6).(3) 2  25,2m
2
2

Câu 2
4điểm

0,5

a. Vật chịu tác dụng của 2 lực: trọng lực
và lực đàn hồi của lò xo:
mg
mg  kl0  l0 
 0,025m
- Tại VTCB có:
k
 2,5cm

x

- Phương trình dao động của vât có dạng:
x  A cos(t   )
Với  

0,5

0,25

k
100


 20(rad / s)
m
0,25

0,25
•

 x  (7,5  2,5)  5cm  A  5(cm)
-Tại lúc t = 0 

v  0
   (rad )
Vậy pt: x  5 cos( 20t   )(cm)

0
0,5

0,5

b. Vật bắt đầu chuyển động đến lúc x = 2,5 cm thì lò xo ko giãn lầ thư nhất.
khi đó ta có bán kính véc tơ của chuyển động tròn đều quét được một góc
2
 

 .t  t   ( s)
3
 30

1,0

2,5



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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
c.Gọi A1, A2, ….., An là biên độ dao động của vật trong những lần kế tiếp. Mỗi
lần vật đi qua vị trí cân bằng năng lượng giảm:
1
1
w  k ( A12  A22 )  AFc  mg ( A1  A2 )  A1  A2  10 3 m  0,1cm
2
50
A
 50 lần
Vậy số lần vật đi qua vị trí cân bằng là: N 
A1  A2

Câu 3

a. Phương trình dao động của con lắc có dạng: s = S0cos( t   ), hoặc
   0cos(t   )

4 điểm

Trong đó  

g
 2 rad/s
l


20

9
cos( 2t ) rad
180

cos( 2t ) rad

Hoặc: S0 = l.  0 =



s thì  



cos( 2



) =

 3
rad
40

c. Từ phương trình bảo toàn năng lượng ta có:
mv 2
 mgl (1  cos  0 )
2
mv 2
Mặt khác ta lại có:
 T  mg
l
Suy ra: T  mg (3  2 cos  0 ) =5,123N
Câu 4
4 điểm

0,5

0,25

20
6 2
1
Thế năng của vật lúc đó là: wt = mgl 2 = 0,046875J
2
1
Cơ năng con lắc là: W = mgl 02 = 0,0625J
2
Động năng của vật lúc đó: wd = W – wt = 0,015625J
6 2

0,25

0,25



m => s = cos( 2t ) m
4
4

b.Sau thời gian t =

0,5

0,25

Khi t = 0 thì    0 => cos  1 =>   0 =>  
=>  

0,5

a. Gọi I là cường độ âm tại M, I’ là cường độ âm tại điểm gần hơn
Ta có:
P
I'
P
 L  10. lg Do đó
I
; I’=
2
2
I

4 ( R  D)
4R
R2
R
L  10. lg
 20 lg
với
( R  D)
RD
R
7
2,24
L  7dB, D  62m  lg

 lg 2,24  R 
D  112
R  D 20
1,24

0,5
0,25
0,25
0,25

0,5
0,5
0,25

0,5
0,5

0,5

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

b. Ta có: L=10lg
lg

1,0

I
Với I0=10-12; L=73 nên
I0

I
 7,3  7  0,3  lg107  lg 2  lg 2.107  I  2.107.I 0  2.10 5 w / m 2
I0

0,5
1,0

Và P= 4R I  3,15w
2

Câu 5
4 điểm

a.

2
U AD
 U C2  U 2
UL 
 40(V )
2.U C

0,5

U R  50 2  40 2  30(V )

0,5

30
40
17,5
 300(), Z L 
 400(); Z C 
 175()
0,1
0,1
0,1

R

b.

Z L  L  400(); Z C 

1,0

Z
1
400
 175(); L  LC 2 
C
ZC
175

0,5

Mặt khác ta có
Z L'  L '  Z C' 

Vậy:

1
 LC '2  1
'
C

0,5

 2 400

   1000 (rad / s)
 '2 175
ZL

0,5

2
(H )
 5
Từ đó suy ra:
1
10 3
C

.Z C 175
L

+ 2f =



f
CI
1
 2 
f1
CII
LC

0,25
0,25

0,5

(1)

Câu 6
2 điểm

+ Mặt khác C2 = nC1 ; CI = C1 và CII = C1C2/(C1+C2)

+ Thay (2) vào (1) ta có

+ Suy ra f2  1,005f1.

f2
1
 1
f1
n

(2)

0,5

0,5

0,5

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

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