Đề HSG môn vật lý lớp 12 năm học 2014 2015 sở GDĐT thanh hóa 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 2014-2015
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 (2,0 điểm).
Một thanh cứng, mảnh, đồng chất có chiều dài h dựng thẳng đứng trên mặt đất. Đầu trên của thanh bắt
đầu đồ xuống mặt phẳng thẳng đứng với vận tốc ban đầu coi như bằng không, trong khi đầu dưới của
thanh không bị trượt. Bỏ qua sức cản của không khí. Biết momen quán tính của thanh đối với trục
mh 2
quay đi qua một đầu của thanh và vuông góc với thanh là I 
với khối lượng m là khối lượng của
3
thanh. Cho gia tốc trọng trường g = 9,81m/s2.
a) Tính gia tốc dài đầu trên của thanh khi nó hợp với phương thẳng đứng một góc   600.
b) Thanh hợp với phương thẳng đứng một góc bằng bao nhiêu thì gia tốc dài đầu trên của nó bằng g.
Câu 2. (2,0 điểm).
Cho hệ cơ học như hình 1, biết lò xo nhẹ có độ cứng k  100 N / m , vật nặng
khối lượng m1  0, 4kg và m2  m1 . Lấy g  10m / s 2 . Bỏ qua khối lượng
ròng rọc; dây nối nhẹ không dãn. Bỏ qua mọi ma sát.
a) Xác định độ biến dạng của lò xo khi hệ ở trạng thái cân bằng.
b) Kéo m1 xuống theo phương thẳng đứng và giữ nó bằng một lực có độ lớn
3N rồi sau đó thả nhẹ để m1 dao động. Hỏi khối lượng lớn nhất của m2 bằng
bao nhiêu để nó còn đứng yên trong khi vật m1 dao động.
Câu 3. (2,0 điểm).
Một con lắc đơn có chiều dài l  1m , vật nặng khối lượng m = 1kg treo tại nơi có gia tốc trọng trường

g  10m / s 2 . Đưa vật nặng đến vị trí sao cho dây treo căng và hợp với phương thẳng đứng góc
0  600 rồi thả nhẹ. Biết cơ năng con lắc bảo toàn trong quá trình dao động. Tính gia tốc của vật nặng
khi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 0  300 .
Câu 4. (2,0 điểm).
Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, có hai nguồn
kết hợp tại hai điểm A, B cách nhau 18cm dao động theo
phương trình u A  uB  2cos50 t (cm) . Cho tốc độ truyền
sóng trên mặt nước là 50cm/s. Coi biên độ sóng không
đổi khi truyền đi.
a) Tính số điểm dao động với biên độ cực tiểu trong khoảng AB.
b) Trong khoảng AB có bao nhiêu điểm dao động với biên độ cực đại và cùng pha với các nguồn.
Câu 5. (2,0 điểm).
Cho mạch điện AB gồm cuộn dây thuần cảm L, điện trở thuần R và tụ điện C mắc như hình 2. Đặt vào
hai đầu đoạn AB một điện áp xoay chiều có biểu thức u AB  U 2 cos t (V ) . Biết rằng điện áp giữa hai
đầu các đoạn mạch AN và MB vuông pha với nhau U AN  50 5V , U MB  100 5V . Mạch tiêu thụ công
suất P  50W . Tính R, Z L , ZC .
Câu 6. (2,0 điểm).
Điện năng được truyền từ nơi này phát đến một khu dân cư bằng đường dây một pha với hiệu suất
truyền tải là 90%. Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng thêm 20% và giữ nguyên điện

1
– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
áp ở nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên đường dây lúc này là bao nhiêu? Biết hao phí điện
năng chỉ do tỏa nhiệt trên đường dây và không vượt quá 20%. Coi như điện áp luôn cùng pha với dòng
điện.
Câu 7. (2,0 điểm).
Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến gồm một tụ điện có điện dung C0  100( pF ) và cuộn cảm

1
có độ tự cảm L  2 (  H ) .



a) Mạch này có thể thu được sóng điện từ có bước sóng bao nhiêu?
b) Để mạch chỉ thu được sóng điện từ có bước sóng từ 12m đến 18m thì cần phải ghép thêm một
tụ điện Cx có điện dung biến thiên. Hỏi phải ghép Cx nối tiếp hay song song với tụ điện C0 ? Điện dung
của tụ điện Cx biến thiên trong khoảng nào?
Câu 8. (2,0 điểm).
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng. Lần thứ nhất, ánh sáng dùng trong thí nghiệm có hai
loại bức xạ có bước sóng 1  0,56 m và 2 ,với 0, 67  m  2  0, 74 m , thì trong khoảng giữa hai
vân sáng gần nhất cùng màu với vân sáng trung tâm có 6 vân sáng của bức xạ 2 . Lần thứ hai, ánh
7
sáng dùng trong thí nghiệm có ba loại bức xạ có bước sóng 1 , 2 và 3 với 3  2 , khi đó trong
12
khoảng giữa hai vân sáng gần nhau nhất và cùng màu với vân sáng trung tâm quan sát được bao nhiêu
vân sáng đơn sắc?
Câu 9. (2,0 điểm).
Hai bàn kim loại phẳng M, N đặt đối diện, song song cách nhau 4cm trong chân không. Cho công
thoát của kim loại M là A  2,5eV . Chiếu đến O trên bản kim loại M một bức xạ có bước sóng
  0,3 m . Cho các hằng số h  6,625.1034 J .s; c  3.108 m / s; mc  9,1.1031 kg;

e  1, 6.1019 C.
a) Tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron bứt ra từ bản M.
b) Đặt giữa M và N một hiệu điện thế không đổi UMN = 4,55v. Hỏi các quang eletron có thể đến cách
bản N một đoạn gần nhất là bao nhiêu.
Câu 10. (2,0 điểm).
Cho các dụng cụ sau:
 Một máy biến áp

 Dây dẫn đủ dài có lớp cách điện
 Một vôn kế xoay chiều lí tưởng có nhiều thang đo
 Một cuộn điện xoay chiều ổn định.
Hãy trình bày một phương án thí nghiệm để xác định số vòng của mỗi cuộn dây của máy biến áo mà
không phải tháo ra đếm số vòng?

2
– 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 2014-2015
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT

Câu 1. a) Áp dụng phương trình động lực học vật rắn cho chuyển động quay của thanh quanh một trục
h
tại đầu dưới của thanh và vuông góc với thanh: M  mg sin   I 
2
2
h
mh 
3g sin 
 mg sin  
 
2

3
2h
Gia tốc tiếp truyền của đầu trên ống khói là: at   .h  1,5 g sin 
(1)
Thay số: at  7,36 3  12, 74m / s 2

1
   41,810  410 48'37 ''
1,5
Câu 2. a) Tại vị trí cân bằng của m1 ta có
m g 0, 4.10
FM  m1 g  k l0  0  m1 g  k l0  l0  1 
 0, 04(m)  4(cm)
k
100
F
b) Biên độ dao động của m1 là: A1   0, 03m  3cm
k
Để m2 luôn đứng yên thì TAB  Fdh  m2 g  0  Fdh  m2 g với mọi x1
b) Từ biểu thức (1) thay at  g  sin  

 Fdh min  m2 g  k  l  A   m2 g  m2 

k  l  A 
g



100  0, 04  0, 03
10

 0,1kg

Vậy m2max  0,1kg.
Câu 3. Tính được vận tốc của vật khi dây troe lệch góc  :
1 2
mv  mgl  cos   cos  0   v  2 gl  cos   cos  0 
2
Tính gia tốc tiếp tuyến at  g sin 

v2
Tính gia tốc pháp tuyến aht   2 g  cos   cos  0 
l
Gia tốc của vật a  at2  aht2 . Thay số được a  8,865m / s 2 .

v
 2cm
f
Số cực tiểu trên AB là số giá trị nguyên của k thỏa mãn
Suy ra 9  k  0,5  9  k  9, 8,...,8 tức là có 18 cực tiểu trên AB.
AB
b) Tính
 9  n là số nguyên lẻ

vậy số điểm dao động với biên độ cực đại và cùng pha với nguồn trên AB là n  1  8.
Câu 5. Trên giản đồ véc tơ tính được
U U
2
2
 U MB

 250V ;U R  AN MB  100V
U L  U C   U AN
U L  UC
Câu 4. a) Tính bước sóng  

2
U L  U AN
 U R2  50V ;U C  250  50  200V

3
– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
P
 0,5 A
UR
U
Vậy R  R  200; Z L  100; Z C  400.
I
P P
P
Câu 6. Hiệu suất truyền tải ban đầu: H1  i1  tp1 hp1 . Trong đó Pi1 là công suất nơi tiêu thụ, Ptp1
Ptp1
Ptp1

Tính I 

là công suất truyền đi, Php1 là công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đây.
Thay só ta có: Pi1  0,9Ptp1 và Php1  0,1Ptp1.

Khi tăng công suất: Pi 2  1, 2Pi1  1,08Ptp1  Php 2  Ptp 2  Pi 2  Ptp 2  1,08Ptp1
Mặt khác ta có: Php 
Php1
Php 2



Ptp21
Ptp22

 Php 2

(1)

Ptp .R

. Do U và R không đổi nên
U2
Ptp22
0,1Ptp22
 2 .Php1 
(2)
Ptp1
Ptp1
2

 Ptp 2 
Ptp 2

 10

 1, 08  0
Từ (1) và (2) ta có: Ptp 2  1, 08 Ptp1 

 Ptp1 
Ptp1
Ptp1


P
P
Giải phương trình trên ta được: tp 2  8, 77 hoặc tp 2  1, 23
Ptp1
Ptp1
0,1Ptp22

Từ đó tìm được; H 2  12,3% (loại do H  80% ); Hoặc H 2  87,8% (thỏa mãn).
Câu 7. a) Mạch dao động trên có thể bắt được sóng điện từ có bước sóng tính theo công thức:
1
  c.2 LC0  3.108.2
.106.100.1012  6(m).
2


b) Gọi Cb là điện dung của bộ tụ C0 ghép với C x .

Bước sóng mà mạch thu được tính theo công thức:   c.2 LCb  6 .108 LCb .
Theo yêu cầu của bài toán: 12(m)    18(m), bước sóng mà mạch thu được tăng nên điện dung của
bộ tụ tăng. Do đó, tụ C0 ghép song song với tụ Cx  Cb  C0  Cx  Cx  Cb  C0 .
Từ công thức   c.2 LC0  Cb 
Với   1  12(m)  Cb1 

2
4 2c 2 L

122
4 2 9.1016.

Với   2  18(m)  Cb 2 

1



.106
2

 400( pF )  Cx1  Cb1  C0  300( pF )

182
4 2 9.1016.

1



.106
2

 900( pF )  Cx 2  Cb 2  C0  800( pF )

Vậy: 300( pF )  C ,  800 p( F ).
Câu 8. Khi giao thoa với 2 ánh sáng đơn sắc 1 ; 2 , tại vị trí vân trùng của hệ thì:
k .
k1i1  7.i2  k 1  72  0, 67  m  2  1  0, 74 m(k1  Z )  k1  9  2  0, 72  m
7
Khi giao thoa với đồng thời 3 ánh sáng đơn sắc 1; 2 ; 3
Tại vị trí vân trùng của cả 3 bức xạ thì k1i1  k2i2  k3i3  56k1  72k2  42k3
 k1  9; k2  7; k3  12  i123  9i1  7i2  12i3

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


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
Tại vị trí trùng nhau của 2 trong 3 bức xạ thì i12  9i1  7i2 ; i23  7i2  12i3 ; i13  3i1  4i2
Tổng số bức xạ đơn sắc quan sát được trong khoảng giữa hai vân liên tiếp cùng màu vân trung tâm là
 i
 i

 i123   i123   i123 
 i
 1  
 1  
 1  2  123  1   123  1   123  1   21.

 i12
 i1
  i2
  i3
  i23


  i13
 
Câu 9. a) Vận tốc ban đầu cực đại cuẩ các electron là
 6, 625.1034.3.108

 hc

2
 2,5.1, 6.1019 
2  A
6
0,3.10



  7, 6.105 m / s.
v
31
m
9,1.10
b) Chỉ xét các electron bay theo phương vuông góc của bản với vận tốc ban đầu cực đại. Gọi S là
quãng đường đi được xa bản M nhất của các electron nói trên, áp dụng định lí động năng tính được
2
d .mv0max
S
 0, 0144m  1, 44cm.
2eU
Vậy các electron này đến bản N gần nhất cách N 1 đoạn là dmin  d  S  2,556cm.
U

N
Câu 10. Vận dụng công thức của máy biến áp: 1  1
(1)
U 2 N2
Để hở mạch thứ cấp, mắc cuộn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều
Dùng vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn sơ cấp U 1 và cuộn thứ cấp U 2 .

Quấn sợi dây nhỏ quanh lõi từ máy biến áp N3 vòng
Dùng vôn kế đo hiệu điện thế hai đầu cuộn dây vừa quấn, đo được giá trị U 3 .
Ta sẽ có U 3 ứng với N3 vòng dây, từ đó áp dụng công thức (1) tính được số vòng ứng với U 1 và U 2 .

5
– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất