DE THI HSG MON VAT LI

sở Giáo dục và Đào tạo Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 12 thpt, 12 btth
Thanh Hoá Năm học 2005- 2006
Đề dự bị Đề thi môn: Vật lí lớp12 THPT - Bảng A
Thời gian làm bài: 180 phút.
Bài 1 (3,0 điểm):
Một vật chuyển động thẳng biến đổi đều có phơng trình : x = t
2
6t + 10 (m)
1/ Vẽ đồ thị toạ độ thời gian , đồ thị vận tốc thời gian và đồ thị gia tốc thời gian của chuyển
động .
2/ Mô tả chuyển động của vật .
3/ Tính quãng đờng vật đi đợc sau 5 giây kể từ thời điểm t
0
= 0 .
Bài 2 (3,0 điểm):
Một nguồn điện có suất điện động E = 24 V và điện trở trong r = 6

đợc dùng để thắp sáng các bóng
đèn.
1/ Có 6 bóng đèn loại 6 V 3 W , phải mắc các bóng nh thế nào để chúng sáng bình thờng?
2/ Tính hiệu suất của từng cách mắc ? cách mắc nào có lợi hơn ?
3/ Với nguồn điện trên ,ta có thể thắp sáng bình thờng tối đa bao nhiêu bóng đèn loại 6V- 3 W.
Nêu các cách mắc đèn .
Bài 3 (4,0 điểm):
Cho cơ hệ gồm vật M, các ròng rọc R
1
, R
2
và dây treo có khối lợng không
đáng kể, ghép với nhau nh hình 1. Các điểm A và B đợc gắn cố định vào
giá đỡ. Vật M có khối lợng m=250(g), đợc treo bằng sợi dây buộc vào

trục ròng rọc R
2
. Lò xo có độ cứng k=100 (N/m), khối lợng không đáng kể,
một đầu gắn vào trục ròng rọc R
2
, còn đầu kia gắn vào đầu sợi dây vắt qua
R
1
, R
2
đầu còn lại của dây buộc vào điểm B. Bỏ qua ma sát ở các ròng rọc,
coi dây không dãn. Kéo vật M xuống dới vị trí cân bằng một đoạn 4(cm) rồi
buông ra không vận tốc ban đầu.
1) Chứng minh rằng vật M dao động điều hoà.
2) Viết phơng trình dao động của vật M.
Bài 4 (4,0 điểm):
Mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm L = 50mH và tụ điện có điện dung C = 5àF .
Lấy
2

10. Hình 1
1/ Tính tần số dao động điện từ trong mạch.
2/ Giá trị cực đại của hiệu điện thế giữa 2 bản tụ điện là U
0
= 12V. Tính năng lợng của mạch.
3/Tại thời điểm hiệu điện thế giữa 2 bản tụ là u = 8V. Hãy tìm năng lợng điện , năng lợng từ, và dòng điện trong
mạch.
4/ Nếu mạch có điện trở thuần R = 10
-2
thì để duy trì dao động trong mạch với hiệu điện thế cực đại giữa 2 bản

tụ U
0
= 12V, phải cung cấp cho mạch năng lợng bổ sung với công suất là bao nhiêu?
Bài 5 (4,0 điểm):
1/ Ba điểm A,B,C trên trục chính của 1 TKHT. Đặt điểm sáng ở A thì
ảnh ở B. Đặt điểm sáng ở B thì ảnh ở C. AB = 24cm; AC = 48cm.
Xác định vị trí và tiêu cự của thấu kính.
2/ Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Iâng, cho biết khoảng cách giữa 2 khe sáng là a=6(mm),
khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe sáng đến màn quan sát là D =1,2(m). Thực hiện giao thoa với ánh
sáng trắng (có bớc sóng
)(75,0)(4,0 mm
àà

)
a) Tính bề rộng quang phổ bậc nhất.
b) Có thể quan sát đợc bao nhiêu vạch tối trên màn?
Bài 6 (2,0 điểm):
Hãy trình bày một ý tởng đo vận tốc đầu nòng của đầu đạn của súng bắn đạn khối lợng nhỏ bằng phơng
pháp va chạm.
Hết
Họ và tên thí sinh: .......................................................................................... Số báo danh: ..................................
B
A
R
1
R
2
M
B A C
sở Giáo dục và Đào tạo Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 12 thpt, 12 btth

Thanh Hoá Năm học 2005- 2006
hớng dẫn chấm đề dự bị môn vật lí lớp 12 thpt - bảng a
Bài 1 (3,0 điểm):
1/ + Phơng trình toạ độ thời gian: x = t
2
6t +10 (m) và đồ thị
(0,5đ)
+ Phơng trình vận tốc thời gian: v = x = 2t 6 (m/s) và đồ thị
(0,5đ)
+ Phơng trình gia tốc thời gian: a = v = 2m/s
2
và đồ thị (0,5đ)

2/ + Toạ độ ban đầu (t
0
= 0) ta có x
0
=10 m; v
0
= - 6 m/s; a = 2 m/s
2
(0,25đ)
+ Trong thời gian t

3 s v

0 ; a > 0 : Chuyển động chậm dần đều
(0,25đ)
+ Tại thời điểm t = 3 s v = 0 đổi chiều vận tốc (0,25đ)
+ t > 3 s , v > 0 , a > 0 :Chuyển động nhanh dần đều (0,25đ)

3/ + Quảng đờng đi đợc gồm 2 phần:
+ Trong thời gian t
1
= 3 s S
1
=
a
v
2
2
0

= 9 m vật lại gần gốc toạ độ
(0,25đ)
+ Trong thời gian t
2
= 5 2 = 3s S
2
=
2
2
at
= 4 m
+ Vậy trong thời gian 5 s vật đi đợc S = s
1
+ s
2
= 9 + 4 = 13 m (0,25đ)
Bài 2 (3,0 điểm):
1/ + Cờng độ dòng điện định mức và điện trở của đèn của đèn I

đ
=
d
d
U
P
=0,5A và điện trở của đèn
R
đ
=
d
d
P
U
2
= 12

(0,25đ)
+ Giả sử các đèn mắc thành y dãy song song ,mỗi dãy có x đèn mắc nối tiếp:
- Cờng độ dòng điện mạch chính : I = yI
đ
(0,25đ)
- Theo định luật ôm cho mạch kín : I =
rR
E
+
=> y I
đ
=
r

y
xR
E
d
+

I
đ
x R
đ
+ y I
đ
r = E => 2x + y = 8 (1). (0,25đ)
Số đèn là N = x.y = 6 (2)
0
3
1
10
x(m)
t(s)
0
3
-6
v(m/s)
0
2
a(m/s
2
)
t(s)

t(s)
Từ (1) và (2) ta có x
2
4x +3 =0 x = 1 hoặc x = 3
Vậy có hai cách mắc đế đèn sáng bình thờng: mắc thành 6 dãy, mỗi dãy 1 đèn hoặc mắc thành 2
dãysong song mỗi dãy 3 đèn nối tiếp. (0,25đ)
2/ + Cách mắc thứ nhất : Hiệu suất H =
E
U
100% =
24
6.1
100% = 25 %
(0,5đ)
+ Cách mắc thứ hai : Hiệu suất H =
E
U
100% =
24
6.3
100% = 75 %
(0,5đ)
+ Cách mắc thứ hai có lợi hơn vì hiệu suất lớn hơn (0,25đ)
3/ + Theo (1) để các đèn sáng bình thờng thì 2x + y = 8 = const (0,25đ)
+ Ta có tích 2xy lớn nhất khi 2x = y (x>0 và y>0) x = 2 và y = 4 (0,25đ)
+ Cần mắc thành 4 dãy song song, mỗi dãy 2 đèn nối tiếp (0,25đ)
Bài 3 (4,0 điểm):
- Chọn trục Ox thẳng đứng hớng xuống, gốc toạ độ O ở VTCB của M.
1)- Tại VTCB của vật M ta có:
02

00
=++
FTP

hay
03
0
=+
FP

(1) (0,5đ)
- Từ (1) suy ra: mg=3kl
0
(2) (0,5đ)
- Tại vị trí vật M có toạ độ x bất kì ta có:
amFTP


=++
2
hay
amFP


=+
3
(3) (0,5đ)
- Chiếu (3) lên trục toạ độ Ox ta có: mg - 3k(l
0
+3x) = ma = mx (4) (0,5đ)

- Từ (2) và (4) ta có :
0
9
''
=+
x
m
k
x
đặt
m
k9
2
=

ta có
0''
2
=+
xx

(5) (0,5đ)
- Phơng trình (5) có nghiệm
( )

+=
tAx sin
trong đó A,, là những hằng số. (0,5đ)
2)- Chọn gốc thời gian là lúc thả vật. Tại thời điểm t =0 ta có:
4 = Asin suy ra A = 4 (cm) và = /2;

==
m
k9

60(N) (0,5đ)
0 = Acos.
Vậy phơng trình dao động là x = 4sin(60t+ /2) (cm) (0,5đ)
Bài 4 (4,0 điểm):
a/ f =
LC2
1
=
100
10.5.10.502
1
63
=

(Hz) (0,5đ)
b/ E =
2
1
C
2
0
U
=
2
1
.5.10

-6
.12
2
= 36.10
-5
J (0,5đ)
c/ E
đ
=
2
1
Cu
2
=
2
1
.5.10
-6
.8
2
= 16.10
-5
J (0,5đ)
E
t
= E
đ
- E
t
= 20.10

-5
J =
2
1
Li
2
(0,5đ)
i =
L
E2
t
=
3
5
10.50
10.20.2


= 0,04
5
A (0,5đ)
d/ P = P
nhiệt
= I
2
R =
2
R.I
2
0

(0,5đ)
2
1
C
2
0
U
=
2
1
LI
2
0
I
2
0
=
L
CU
2
0
(0,5đ)
P =
3
226
2
0
10.50.2
12.10.10.5
L2

U.R.C


=
= 72.10
-6
W (0,5đ)
Bài 5 (4,0 điểm):
1/ + ảnh ở B là ảnh ảo. Vì nếu là ảnh thật thì khi đặt vật ở B theo nguyên lý
thuận nghịch của chiều truyền a/s ảnh phải ở A chứ không phải ở C (0,5đ)
+ ảnh ảo cho bởi TKHT xa kính hơn vật thật TK ở ngoài A,B về phía A. Nếu TK nằm ngoài B, C
về phía C thì vật ở B cho ảnh ảo ở C gần kính hơn vật không thõa mãn (0,5đ)
+TK ở trong khoảng A, C cách A khoảng: x( x > 0) và ảnh ở C là ảnh thật (khác phía đối với B).
B
A
R
1
R
2
M
P
T
T
F
Theo công thức TK ta có:
xxxxf

+
+
=

+
+=
48
1
24
1
)24(
111
(0,5đ)

)48)(24(
72
)24(
241
xxxxf
+
=
+
=

48 - x = 3x x = 12 cm f =
24
)24(
+
xx
= 18 cm (0,5đ)
2/ a. Bề rộng quang phổ bậc nhất trên màn là k/c từ v/s tím bậc 1 đến v/s đỏ bậc 1 (cùng bên vân trung
tâm) (0,5đ)

1

=
a
D
d
.
-
a
D
t
.
=
a
D
(
d
-
t
) =
6
10.2,1
3
.0,35.10
-3
= 0,072 mm (0,5đ)
b. Giao thoa a/s trắng ta thu đợc vân trung tâm là vân sáng trắng, xung quanh là các giải màu nh cầu
vồng đỏ ngoài tím trong. Chọn giá trị không âm của k ta có:
(k+1)
a
D
t

.
k.
a
D
d
.
=> (k+1)
T
k
d
=> k
td
t



1,1 (0,5đ)
Vậy kể từ giá trị k = 2 thì trên màn không còn vạch tối, do đó quan sát đợc 4 vạch tối. (0,5đ)
Bài 6 (2,0 điểm):
+ Bắn trực tiếp vào một con lắc cát đủ dày. Coi va chạm là mềm thì
mu
0
= (M + m)V (0,5đ)
(M + m)V
2
/2 = (M + m)gl(1 - cos) (0,5đ)
+ Ta có:
)cos1(2
0

+
=
gl
m
mM
u
Biểu thức này cho phép thực hiện
và đo đạc để tính vận tốc ban đầu u
0
của đạn. (1,0đ)
M
m
0
u


l