Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2012 2013 sở GDĐT thanh hóa vòng 1 hệ không chuyên file word có lời giải chi tiết

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GD&ĐT THANH HÓA
ĐỀ CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2012-2013
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT-Vòng 1
Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề
( Đề gồm 02 trang)

Câu 1 (4 điểm).
Một vật nhỏ có khối lượng m được buộc vào đầu một sợi chỉ,
đầu kia của sợi chỉ được luồn qua một lỗ nhỏ O trên mặt bàn
nhẵn nằm ngang, kéo căng sợi chỉ và giữ chặt đầu sợi chỉ.
Khoảng cách từ O tới vật là r0 . Truyền cho vật vận tốc vuông
góc với sợi chỉ, vật chuyển động tròn đều trên mặt bàn với vận
tốc v0 . Tại t0  0 , kéo nhẹ đều sợi chỉ qua lỗ. Sau thời gian 
sợi chỉ quay được góc 2 quanh O (hình 1).
1. Tìm diện tích quét được của sợi chỉ trong thời gian  .
2. Tìm biểu thức lực căng của sợi chỉ theo khoảng cách r từ O tới vật.
3. Tìm tỉ số giữa động năng của vật và tốc độ góc  của sợi chỉ.
Câu 2 (5 điểm).
Trong vật lí phân tử và nhiệt học quá trình politropic được định nghĩa là quá trình biến đổi trong đó
Q
nhiệt dung mol của chất khí C 
không đổi.
dT
1. Chứng minh rằng phương trình liên hệ giữa áp suất P và thể tích V của một lượng khí lí tưởng nhất
C  CP
định trong quá trình politropic thuận nghịch là PV n  hằng số, trong đó n 

; nên gọi là chỉ số
C  CV
politropic; CP , CV là nhiệt dung mol đẳng áp và đẳng tích.
2. Trong quá trình politropic thuận nghịch, một lượng khí lí tưởng nhận nhiệt lượng 10kJ và tăng thể
tích lên 10 lần, áp suất giảm 8 lần. Tính chỉ số politropic và độ tăng nội năng của khí.
C
Cho   P  1, 4
CV
Câu 3 (4 điểm).
Một sợi dây dẫn thẳng, nhỏ, dài vô hạn tích điện đều mật độ điện dài là  . Bao quanh sợi dây là một
lớp điện môi hình trụ có bán kính R, hằng số điện môi 1 , bên ngoài lớp điện môi đó là điện môi đồng
nhất, chiếm đầy không gian với hằng số điện môi  2 .
1. Xác định cường độ điện trường tạo bởi sợi dây đó tại điểm cách sợi dây là r.
2. Xác định mật độ điện tích liên kết với mặt tiếp xúc giữa hai lớp điện môi.
Câu 4 (3 điểm).
Vật kính của một máy ảnh có tiêu cự f = 10 cm.
1. Máy được hướng để chụp ảnh của một vật ở rất xa. Tính khoảng cách từ phim đến vật kính. Biết góc
trông vật là 30, xác định chiều cao của ảnh trên phim.
2. Để thu được ảnh lớn hơn, người ta thay vật kính của máy ảnh bằng một ống kính chụp xa gồm hai
thấu kính mỏng đồng trục, cách nhau 12,5 cm. Kích thước là thấu kính hội tụ, kính sau là thấu kính
phân kì. Khoảng cách từ kính sau đến phim là 10 cm. Ảnh thu được lớp gấp 6 lần ảnh khi không dùng
ống kính chụp xa. Xác định tiêu cự của mỗi thấu kính.
Câu 5 (4 điểm).
Hai ion có khối lượng và điện tích lần lượt là m1 , q1 và m 2 , q 2 . Điện tích của hai ion trái dấu nhau. Hai
ion được giữ cách nhau một đoạn r0 . Tại t = 0 chúng được thả ra không vận tốc ban đầu. Bỏ qua tác
dụng của trọng lực.
1. Sau bao lâu kể từ lúc thả ra hai ion sẽ gặp nhau?

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

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

2. Tìm khoảng cách r ' giữa hai ion để khi thả không vận tốc ban đầu chúng sẽ gặp nhau sau thời gian
0
gấp 8 lần thời gian thả không vận tốc ban đầu ở khoảng cách r0 .

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GD&ĐT THANH HÓA
HƯỚNG DẪN GIẢI

KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2012-2013
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT

Câu 1.1. L  r  p  m(r  v)  L  mrvsin(r; v)
dL
 0  L  const  vật chuyển động trong mặt phẳng đi qua O và  L
dt
Diện tích mà r quét được trong thời gian dt:
1
1
L
L
dS  r.vdt.sin(r, v)  (r  v) dt  dS 
dt  S 

2
2
2m
2m
rv
L không đổi nên ta tìm L tại thời điểm ban đầu: L  L0  mr0 v0  S  0 0 .
2
m02 r04
m02 r04
2. Chuyển động đều theo phương r; r ''  0  Lực căng dây kéo: T 
T
.
r4
r3
W m2 r 2 mr 2 mv0 r0
3.



 hằng số.

2
2
2
Câu 2: 1. Theo nguyên lí 1: dU  Q  A
m
m
m
m
Q  CdT;

Mà A  PdV;
dU  CV dT  CV dT  CdT  PdV (1)




m
m
Do PV  RT  PdV  VdP  RdT
(2)


C  CV
C  CV  R
(PdV  VdP)  PdV 
PdV  VdP  0
Từ (1) và (2) 
R
C  CV
M

Do CV  R  CP đặt n 

C  CP
 nPdV  VdP  0
C  CV

Phân li biến số và lấy tích phân ta có: PV n  hằng số.
P
V

2. Do P1V1n  P2 V2n  n  ln 1 / ln 2  n  0,9
P2
V1
Do n 

C  CP
C
 0,9  C  5CV và P    1, 4
C  CV
CV

m
m
1
CV T và Q  CT  U  Q  2kJ.


5
Câu 3: 1. Xét mặt trụ bán kính r, chiều cao h đồng trục với dây:
h

 E1 
Khi r < R ta có 2rhE1 
0 1
2 01r
Từ U 

h

 E2 

02
2 0  2 r
Cường độ điện trường tại mặt phân cách:




E1 


và E 2 
2 0 1r 2 0 1R
2 0  2 r 2 0  2 R

Khi r > R ta có 2rhE 2 

Mật độ điện tích liên kết trên mặt 1 : 1  P1  0 (1  1)E1 

1  1
21R

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

2  P2  0 ( 2  1)E 2 

Mật độ điện tích liên kết:    2  1 

2  1
2 2 R

 1 1
  .
2R  1  2 

Câu 4: 1. d    d '  f  10cm; A 'B'  f.  0,523cm.
2. d1    d1'  f1  d 2  12,5  f1;d '2  10cm và f 2  0  d 2  0  f1  12,5cm
A 2 B2  k 2 .f1.tan   6f  f1 

6ff 2
60f 2
6f


(d '2  0;d 2  0  k 2  0)
'
k 2 f 2  d 2 f 2  10

d '2 .f 2
10f 2
(2)
 12,5  f1 
'
d2  f2
10  f 2
10
Từ (1) và (2)  f1  15cm;f 2   cm.
3

Câu 5: 1. Hệ 2 ion là hệ kín, ban đầu các ion đứng yên, khối tâm G đứng yên:
Xét tại thời điểm 2 ion cách nhau r ta có:
m2 r
m2r '
m1r
m1r '
và r2 
r1 
 r1' 
 r1' 
m1  m 2
m1  m 2
m1  m2
m1  m2
d2 

m1r1'2 m 2 r2'2
1 q1q 2
1 q1q 2


.

.
2
2
40 r
40 r0
m1m 2
qq

M '2 k k
; k  1 2 ta có
r  
Đặt M 
m1  m 2
40
2
r r0

Cơ năng bảo toàn nên:

Do r giảm nên r '  0 ta có
Phân li biến số ta có:

dr
2k  1 1 

  
dt
M  r0 r 

2k
dr

dt
Mr0
r0
1
r


2

2k 0
 0 M 32
r

2
2
dt  t 0  
r0
Đặt  cos  với 0    ta có r0  2 cos d 
r0
Mr0 0
2 q1q 2
2
0
t

2. Từ kết quả trên ta thấy t 02 ~ r03
2

3

 t'   r' 
 t' 
  0    0   r0'  r0  0 
 t 0   r0 
 t0 

2

3

 r0'  4r0

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

(1)