Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2014 2015 sở GDĐT phú thọ hệ không chuyên file word có lời giải chi tiết

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ

KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2014-2015

ĐỀ CHÍNH THỨC

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

Câu 1: ( 4,5 điểm)
Một người đặt một thanh thẳng đồng chất, tiết diện đều có khối lượng m=500g và chiều dài L
=1m nằm ngang tựa lên hai ngón trỏ của mình. Ban đầu, người đó đặt các ngón tay ở gần các đầu
thanh, rồi từ từ dịch dần hai ngón tay lại gần nhau. Lấy gia tốc trọng trường g  10m / s 2 , hệ số
ma sát trượt và hệ số ma sát nghỉ giữa ngón tay và thanh lần lượt là 1  0, 2; n , 4
a) Lúc đầu, thanh trượt trên ngón tay bên trái. Tìm khoảng cách giữa hai ngón tay lúc thanh bắt
đầu trượt trên ngón tay bên phải. Tính công người đó đã thực hiện tính từ lúc đầu đến thời điểm
này.
b) Tính công tổng cộng mà người đó thực hiện tính từ lúc đầu lúc các ngón tay chạm vào nhau.
Câu 2: (4,5 điểm)
Xét xilanh kín hình trụ đặt nằm ngang, được chia làm hai ngăn nhờ pittông nhẹ có thể dịch
chuyển không ma sát bên trong xilanh. Pittông được nối với một đáy của xilanh nhờ một lò xo
nhẹ. Tại thời điểm ban đầu: lò xo không biến dạng; khí trong hai ngăn ở cùng điều kiện với khí
quyển bên ngoài: áp suất P0  105 Pa và nhiệt độ T0  300 K; thể tích khí ở ngăn bên trái ( ký hiệu
là ngăn I) là V1  0,8 lít, thể tích khí ở ngăn bên phải ( ký hiệu là ngăn II) là V2  0, 6 lít. Thành
xilanh và pittông dẫn nhiệt kém. Khí trong xilanh là khí lý tưởng lưỡng nguyên tử. Bỏ qua nhiệt
dung của xilanh, pittông và lò xo.
a) Nung nóng khí ở ngăn I lên thì khí trong ngăn I giãn nở, đẩy khí ở ngăn II ra ngoài theo lỗ nhỏ

A (Hình 1). Lúc cân bằng, thể tích và nhiệt độ của khí trong ngăn I là T1  465 K và V1'  1,0 lít.
Quá trình nung nóng là đủ nhanh nên nhiệt độ của ngăn II thay đổi không đáng kể. Tìm nhiệt
lượng đã cung cấp cho khí trong ngăn I.

Hình 1

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

b) Nút chặt lỗ nhỏ A lại. Do có sự trao đổi nhiệt qua pittong, nên sau một khoảng thời gian, nhiệt
độ chất khí ở hai ngăn đạt tới cùng một giá trị T2 .Lúc đó, thể tích ngăn I là V ''1  0,9 lít. Tìm T2 và
nhiệt lượng đã truyền ra môi trường qua thành xilanh tính đến thời điểm này.
Câu 3: (4,0 điểm)
Hệ “súng điện từ” gồm hai ray có điện trở không đáng kể được đặt song song, cách nhau một
khoảng là l trên mặt phẳng nằm ngang. Các thanh ray được nối với nhau qua một tụ điện có điện
dung C, được tích đến hiệu điện thế U 0 . Hệ được đặt trong từ trường đều thẳng đứng có độ lớn
cảm ứng từ B. Người ta đặt vuông góc lên hai ray một thanh dẫn có khối lượng m và điện trở R.
Bỏ qua độ tự cảm của hệ, ma sát giữa thanh dẫn va ray. Dấu của các bản tụ được chọn sao cho
khi chuyển khóa K, thanh dẫn bị bắn ra xa tụ (Hình 2)

a) Tìm tốc độ tối đa mà thanh có thể đạt được.
b) Gọi hiệu suất của “ súng điện từ” này là tỉ số giữa động năng mà thanh nhận được và năng
lượng của tụ điện lúc đầu. Tìm điều kiện để giá trị hiệu suất là cực đại.
Câu 4: (4,0 điểm)
4
). Thành bể
3
phía trước là một tấm thủy tinh có độ dày không đáng kể, thành bể phía sau là một gương phẳng,

khoảng cách giữa hai thành bể này là a = 32cm. Chính giữa bể có một vật phẳng AB thẳng đứng.
Đặt một thấu kính hội tụ L trước bể, và một màn M để thu ảnh của vật (Hình 3). Ta thấy có hai
vị trí của màn cách nhau một khoảng 2cm đều thu được ảnh rõ nét. Độ lớn của các ảnh trên màn
lần lượt là 6cm và 4,5cm. Tính tiêu cự của thấu kính, khoảng cách từ thấu kính đến thành bể phía
trước và độ lớn của vật.

Một bể bơi nhỏ hình hộp chữ nhật bên trong có chứa nước ( chiết suất của nước là

Câu 5: (3,0 điểm) Cho hai dây kim loại làm bằng chất liệu khác nhau. Hãy lập một phương án
thí nghiệm để xác định xem chất nào có mật độ eletron tự do lớn hơn. Yêu cầu sử dụng càng ít
dụng cụ đo chính xác càng tốt.

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ

KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2014-2015

HƯỚNG DẪN GIẢI

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT

Câu 1. a) Ban đầu, khi thanh trượt trên một ngón tay, lực ma sát ở bên ngón đó là ma sát trượt,
trên ngón còn lại là ma sát nghỉ. Do t  n nên ban đầu lực ma sát nghỉ chưa đạt đến giá trị cực
đại.Khi dịch chuyển, phản lực ở hai ngón tay thay đổi dẫn đến lực ma sát trượt tăng dần, lực ma
sát nghỉ cực đại giảm dần. Thanh chuyển qua trượt trên ngón tay phải lúc lực ma sát nghỉ cực đại

ở ngón phải bằng với lực ma sát trượt ở ngón trái. Qúa trình này lặp lại tuần tự cho đến khi hai
ngón tay chập vào nhau.

Lúc thanh bắt đầu trượt ngón tay phải thì: t .N1  n .N 2
Mà theo cân bằng: N1.l1  N 2 .l2 ; N1  N 2  P (2) với l1 và l2 là khoảng cách từ các ngón tay đến
khối tâm.
Lúc đầu, ngón phải chưa trượt nên l1 
Vậy: l1 

L
.
2

L
3L
suy ra khoảng cách giữa hai ngón là
 0, 75m.
4
4

Từ (1) và (2), ta dễ dàng có được: N t 
L
4

A    F2 dl2    t
L
2

l2
l

P; N 2  1 P
l1  l2
l1  l2

L
2

L
L
4
P.dx  t P .ln
 0, 2.5.0,5.ln  0,144 J .
L
3L
2
3
x
2
4

L
b) Ta tính công để đưa ngón tay trái về đến vị trí cách khối tâm là .
4
3L
L
3
A    F1dl1    t
P.dx  t P .ln 4  0, 2.5.0, 25.ln  0,101J .
L
L

4
2
L
x
2
4
2
L
4

L
4

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

L
4
L
3 1 4 1 3
Công từ đầu đến thời điểm này: A1  t P .ln  t P .ln   ln  ln  t PL
2
3
4
2 2 3 4 2

Quá trình tiếp theo lặp lại tương tự như trên nhưng với khoảng cách giữa các ngón ban đầu là
L

L
1 4 1 3
: A2   ln  ln  t P .
2
2
2 3 4 2

L
1 4 1 3
Quá trình thứ n: An   ln  ln  t P n .
2
2 3 4 2

Vậy: Công tổng cộng là:
1 4 1 3
 1 1

1 4 1 3
At   ln  ln  t PL 1    ...   2  ln  ln  t PL  0, 49 J .
2 3 4 2
 2 4

2 3 4 2

Câu 2. a) Áp dụng phương trình Mendeleev-Claperon, ta tính được:
P1/ 

V1 T1
P0  1, 24.105 Pa.
'

V1 T0

Nhiệt lượng cần cung cấp: Q  U  Ak
Trong đó: U 

i
i
5 ' '
nRT  ( PV )  ( PV
1 1  PV
0 1 )  110 J .
2
2
2

Phương trình cân bằng lực: k l1  P0 S  P1'S

V ' V
1
1
1
Vậy: Ak  k l12  P0 S l  ( P1'  P0 )S . 1 1  P0 (V1'  V1 )  ( P1'  P0 )(V1'  V1 )  22, 4 J
2
2
S
2
Vậy: Q=132,4J.
b) Ta tính được: P2'  P0 ;V2'  0, 4lit;T2'  T0 ;V2''  0,5lit
Áp dụng phương trình Mendeleev-Claperon, ta tính được: P1''  P0
Mặt khác: P1''  P2'' 

V1 T2 ''
V '2 T2
.
;
P

P
.
2
0
V1'' T0
V2'' T0

k l2
S

V1 T2
V2' T2 P1'  P0 ''
Vậy: P0 '' .  P0 '' .  '
(V1  V1 )
V1 T0
V2 T1 V1  V1

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Ta giải được: T2  405K ; P1''  1, 2.105 Pa; P2''  1,08.10 5 Pa.

Nhiệt lượng đã trao đổi với môi trường là: Qtoa  U  Ak
5 '' ''
5 '' ''
' '
' '
( P1 V1  PV
( P2 V2  PV
1 1)
2 2 )  5 J .
2
2
V1''  V1 1 '
V1'  V1
1
1 ''
2
''
Ak  k l2  ( P1  P2 ) S .
 ( P1  P0 ) S .
 1,8 J .
2
2
S
2
S

U 

Vậy, nhiệt lượng tỏa ra môi trường mới chỉ có: 6,8J.
Câu 3. a) Phương trình định luật 2 Newton: F  ma  BI  m

Tích phân lên ta được: mvmax  B (Q0  Qmin )

(1)

Q
Q
 B v  IR  min  B vmax
C
C

(2)

Ta lại có: E 

Giải ra ta được: vmax 

dv
dQ
B
dt
dt

B CU 0
m  B 2 2C

1 2
m  B CU 0 
b) Động năng cực đại của thanh: mvmax
 


2
2  m  B 2 2C 

2

1
Năng lượng của tụ ban đầu: CU 02
2

Hiệu suất của “súng”: n 

mB 2 2C
1

2 2
2
(m  B C )

m
B 2 2C


 B 2 2C
m







 0, 25

Điều kiện cực đại là m  B 2 2C.
Câu 4. Ảnh của vật qua phần nước phía trước bị dịch đi so với vật về phía thấu kính:
l1 

a 1
1    4cm
2 n

Ảnh qua gương đối xứng với vật, qua lớp nước có độ dày tương đương

3a
cách vật:
2

a 3a  1 
l1  2.  1    20cm.
2 2  n

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Vậy, hai “vật” đối với thấu kính cách nhau 24cm, cho hai ảnh thật cách nhau 2cm có tỉ số chiều
3
cao ảnh .
4

Ta có:

k1 d 2  f d1'  f h1
d  24  f
d'  f
6
hay: 1

 '

 ' 1

 d1  f  72; d1'  f  8.
k2 d1  f d 2  f h2
d1  f
d1  2  f 4,5

Thế vào phương trình thấu kính:
Chiều cao của vật: h 

1 1
1
 
, ta giải được: f = 24cm (loại nghiệm f = -24cm)
d d' f '

h1 (d1  f )
 18cm.
f

Khoảng cách từ thấu kính đến thành trước của bề: L = 84cm.
Câu 5. Dựa vào hiệu ứng nhiệt điện ( hiệu ứng Seebek).
* Dụng cụ:
Milivon kế được nối với các dây tạo thành cặp nhiệt điện. Milivon kế chỉ cần dùng để xác định
dấu của hiệu điện thế; có thể mắc nhiều cặp nhiệt điện nối tiếp để tăng giá trị hiệu điện thế lên.
Hai nguồn nhiệt khác nhau có độ chênh lệch nhiệt độ càng lớn càng tốt: nước đá và nước sôi.
* Cách xác định
Đặt một mối hàn vào nước đá đang tan, một mối hàn vào nước đang sôi.
Quan sát vô kế để xác định đầu có điện thế cao hơn: Nếu đầu có nhiệt độ thấp có điện thế cao
hơn thì dây nối với milivon kế có mật độ electron tự do cao hơn và ngược lại.

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