Đề thi HSG Vật lý 12 Sở GD&ĐT Hải Dương 2016-2017 có lời giải chi tiết

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b> SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO </b>

<b>HẢI DƢƠNG </b>

<b>KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH </b>

<b>NĂM HỌC 2016 – 2017 </b>

<b>MÔN THI: VẬT LÝ </b>
<b>LỚP: 12 THPT </b>
<i>Thời gian làm bài : 180 phút </i>

<i>Ngày thi: 8/10/2016 </i>
<i>(Đề thi gồm 5 câu 02 trang)</i>

<b>Câu 1: (2,5 điểm) </b>

Một lị xo có khối lượng không đáng kể, hệ số đàn
hồi k = 100(N/m) được đặt nằm ngang, một đầu được giữ cố
định, đầu còn lại được gắn với chất điểm m1 = 0,5 (kg).
Chất điểm m1 được gắn với chất điểm thứ hai m2 = 0,5(kg).

Các chất điểm đó có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ,
gốc O tại vị trí cân bằng của hệ vật. Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật ở vị trí lị xo nén 2cm rồi
bng nhẹ. Bỏ qua ma sát, sức cản của môi trường.

<b>1)</b> Xem các chất điểm luôn gắn chặt với nhau trong quá trình dao động, chọn gốc thời gian khi
bng vật.

<b>a) Viết phương trình dao động của hệ vật. </b>

<b>b) Vẽ đồ thị động năng theo thế năng. </b>

<b>c) Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ li độ x</b>1=1(cm) đến x2= 3 (cm).
<b>d) Tìm quãng đường mà vật đi được từ thời điểm </b>t₁ (s)

40


 đến thời điểm 2
7

t (s)

8


 .

<b>e) Khi vật ở li độ x = 1(cm) thì giữ chặt điểm chính giữa của lị xo. Tìm biên độ dao động của </b>
hệ vật sau đó.

<b>2)</b> Chỗ gắn hai chất điểm bị bong ra nếu lực kéo tại đó đạt đến 0,5(N). Tìm vị trí chất điểm m₂
tách khỏi chất điểm m1 và tính vận tốc cực đại của m1 sau đó.

<b>Câu 2: (2,0 điểm) </b>

<b>ĐỀ CHÍNH THỨC </b>

<i>m1 </i>

<i>k </i>

<i>O </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

điện tích q = 4.10-5_{(C). Treo con lắc đơn này trong điện trường đều với vectơ cường độ điện}
trường hướng theo phương ngang và có độ lớn E = 105_(V/m).

<b>a)</b> Vật đứng n tại vị trí cân bằng, tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng.

<b>b)</b> Trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua điểm treo và song song với vectơ cường độ điện
trường, kéo vật nhỏ theo chiều của vectơ cường độ điện trường sao cho dây treo hợp với
vectơ gia tốc trong trường một góc 55o

rồi bng nhẹ cho con lắc dao động điều hịa.
Chọn trục toạ độ có gốc O trùng với vị trí của vật mà khi dây treo lệch theo hướng của cường
độ điện trường và hợp với góc 500

, chiều dương hướng theo chiều kéo vật, gốc thời gian
là lúc thả vật. Lấyg   2 10(m / s )2 . Viết phương trình li độ dài của vật.

<b>c) </b>Tìm t số độ lớn gia tốc của vật tại vị tr mà d y treo hợp với phương thẳng đứng một góc

450 với độ lớn gia tốc của vật tại vị tr thấp nhất của qu đạo.

<b>2) </b>Treo con lắc đơn nói trên lên trần toa xe trượt không ma sát trên một đường dốc, góc nghiêng
của dốc so với mặt phẳng nằm ngang là α = 300. Bỏ qua ma sát, lấy g 10(m / s ) 2 . Tìm chu kì
dao động nhỏ của con lắc trong trường hợp trên.

<b>Câu 3: (1,5 điểm) </b>

Đặt một vật phẳng nhỏ AB trước một thấu kính mỏng và vng góc với trục chính của
thấu kính. Trên màn vng góc với trục chính ở phía sau thấu k nh thu được một ảnh rõ nét lớn

hơn vật, cao 4(mm). Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính 5(cm) về phía
màn thì màn phải dịch chuyển 35(cm) mới lại thu được ảnh rõ nét cao 2(mm).

<b>1)</b> Tính tiêu cự thấu kính.

<b>2)</b> Vật AB, thấu k nh và màn đang ở vị trí có ảnh cao 2(mm). Giữ vật và màn cố định, hỏi phải
dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía nào, một đoạn bằng bao nhiêu để lại có ảnh
rõ nét trên màn?

<b>Câu 4(2,0 điểm). </b>

<b>1)</b> Cho bộ dụng cụ gồm các đèn giống nhau, 1 biến trở có trị số thay đổi được, một khóa K, một
nguồn điện có thơng số E, r0 phù hợp, một cuộn d y có độ tự cảm L và có điện trở trong r và
các dây nối có điện trở không đáng kể. Thiết kế một phương án th nghiệm về hiện tượng tự
cảm (vẽ hình, nêu vai trị của từng dụng cụ, dự đốn kết quả thí nghiệm và giải thích).

<i>g</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>2)</b> Một khung dây dẫn ABCD có khối lượng m, chiều dài BC = a, chiều rộng AB = b được giữ
đứng yên trong mặt phẳng thẳng đứng với cạnh AB nằm ngang. Khung được đặt trong từ
trường đều có véc tơ cảm ứng từ B vng góc với mặt phẳng khung, khơng gian ở ngay sát
ph a dưới cạnh đáy khơng có từ trường. Ở thời điểm t = 0 người ta thả khung khơng vận tốc
đầu. Giả sử khung có điện trở thuần R, độ tự cảm của khung không đáng kể. Chiều dài a đủ
lớn sao cho khung đạt tới vận tốc tới hạn ngay trước khi ra khỏi từ trường. Tìm vận tốc giới
hạn của khung và nhiệt lượng tỏa ra trên khung kể từ thời điểm t = 0 đến khi cạnh AB bắt
đầu ra khỏi từ trường.

<b>Câu 5: (2,0điểm)</b>

Cho mạch điện như hình vẽ. Biết E = 1 , r = 4, R1 =

12, R2 = 4, R4 = 18, R5 = 6, RĐ = 3, C= 2F.

<b>1)</b> Biết trở R₃ = 21. T nh điện t ch ở tụ điện và số ch ampe

kế A.

<b>2)</b> Dịch chuyển con chạy của biến trở R3 để điện t ch trên tụ C
bằng 0. Tìm R3.

Biết điện trở ampe kế và d y nối không đáng kể

====================Hết=====================

<i><b>Ghi chú</b></i>: <i>Giám thị khơng giải thích gì thêm. </i>

<i>Họ và tên thí sinh : ... Số báo danh : ... </i>
<i>Họ tên, chữ ký của giám thị 1:</i> <i>Họ tên, chữ ký của giám thị 2:</i>

R1

E, r
A

Đ
B

C
R3
A

R2

R4
E

R5

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b> SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO </b>

<b>HẢI DƢƠNG </b>

<b>KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH </b>

<b> NĂM HỌC 2016 – 2017 </b>

<b>Hƣớng dẫn thi chấm mơn: VẬT LÍ</b>

<b> </b>

<b>Câu 1: (2,5 điểm) </b>

1.

a.

Tại t=0

Suy ra phương trình dao động: cm.

b.

Ta có: W_d WW_t

Ta có: 1 2

W k.A 0, 02(J)

2

  ; 0W_t 0, 02(J)
Khi Wt =0(J) thì Wđ =0,02(J)

Khi W_t =0,02(J) thì Wđ =0(J)

c) Thời gian ngắn nhất để vật dđ đh đi từ x₁ đến x₂ tương ứng vật chuyển động tròn đi từ M₁ đến

1 2

10 /

<i>k</i>

<i>rad s</i>
<i>m</i> <i>m</i>

 



0 2

<i>x</i> <i>A</i> <i>cm</i>  <i>rad</i>

      

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

M2 với góc quét

6


   t_min

60

 

  

 _(s)

d) Vị trí của vật ở thời điểm t₁ là

Góc quét:

Quãng đường đi được: S = 8.2A + S0

Từ vòng tròn lượng giác, suy ra S0 =

Suy ra S = 16A + A = 34,83 (m)

e) Ngay sau giữ ' 10 2rad / s  , x’ = 0,5cm, v =10 3 cm/s
7

A’ 1,322cm

2

  

2.

ị tr vật m2 bong ra khỏi vật m1 thoả mãn FC = m22x= 0,5 (N)

x = 1cm

Ngay sau bong: ' =
1
K

10 2

m  rad/s, v’ = 10 3 cm/s, x’ =1cm

2

2 10 3 10

A’ 1 = 1,5 1cm.

2
10 2

 

  __ __ 

 

Max

10

v A ' .10 2 10 5 22,36cm / s.

2

     

<b>Câu 2: (2,0 điểm) </b>
<b>1)</b>

1 1

4

<i>t</i> 

     

. 8, 5 8
2

<i>t</i>  <i>rad</i>

       

2
2

2
<i>A</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

a)Tại vị trí cân bằng góc lệch của dây treo là:

b) Vì gốc tọa độ O cách vị trí cân bằng lúc đầu của vật một đoạn:
5

d .1 (m)

180 36



  

Phương trình dao động có dạng: s S cos( t0 )
36



     

Với: g ' 4

2 (rad / s)
l

   

Lúc t = 0, 0

0

s S cos( )

36 36

v .S sin 0

 
     


    


 

0
0
S m
18
 



  _ 


Phương trình dao động của li độ dài là: 4

s cos( 2t) (m)

36 18

 

   

c) Tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 450, thì trùng TCB lúc đầu, ta có:
2

2

1 n 0

v

a a ( S )

l

    (1)

Tại vị trí thấp nhất là vị trí biên âm: a₂   a_t 2S₀ (2)

Từ (1) và (2), suy ra: 1
0
2
a
S 0,174
a 18

  
<b>2) </b>

Xe trượt xuống dốc với gia tốc: 0 2

ag sin 30 5(m / s )

Con lắc đơn chịu tác dụng của trọng lực biểu kiến: P ' P F_qt
Khi đó gia tốc biểu kiến có độ lớn:

<b>g’=</b> 2 2 0



2



qt qt

g a 2ga cos120 5 3 m / s

<i>o</i>
<i>đ</i>
<i>P</i>
<i>F</i>
45
1

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>T = </b>2 l
g '

 <b>=</b>2,135(s)

<b>Câu 3: (1,5 điểm) </b>
<b>1) </b>

Ảnh thu được là ảnh thật d’ >0 ; k <0.
Vị trí 1 : ' 1

1 1

1 1

d f f

d ; k .

d f f d

 

 

Vị trí 2 :

2 1

' '

2 1 2

2

d d 5(cm)

f

d d 40(cm) (1); k

f d

 




   

 _



Từ giả thiết : k₂ k ;₁ d ₁ f 5(cm) (2)

Từ (1) 1 1

1 1

(d 5)f d f

40 (3)

d 5 f d f



  

  

Thay (2) vào (3), ta được : f = 20cm ;
d₁ = 25cm

2)

Vị trí ảnh cao 2(mm), ta có: d₂   d₁ 5 30(cm);d'₂ 60(cm)
Khoảng cách từ ảnh đến vật là : L = 90(cm)

Ta có :
'

2

d d 90(cm)

d Ld Lf 0

 

   

Giải phương trình, ta được : d 30cm

d 60cm



 


Vị trí mà thấu kính dịch chuyển đến là : d = 60cm.

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<b>Câu 4(2,0 điểm). </b>
<b>1) </b>

 Vẽ được hình

 Nêu đúng và đủ vai trò các linh kiện.
 Nêu được q trình và kết quả thí nghiệm.
 Giải th ch được kết quả

<b>2) </b>

+ Chọn trục oy có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc O là vị trí của cạnh AB ở
thời điểm ban đầu.

+ Khi buông tay, dưới tác dụng của trọng lực khung sẽ rơi theo phương thẳng đứng xuống dưới.
+ Cạnh CD không chịu tác dụng của lực từ.

+ Cạnh AD và BC chuyển động trong từ trường nhưng không cắt các đường sức từ nên không tạo
ra suất điện động cảm ứng.

+ Xét chuyển động của thanh AB theo phương Oy
Tại thời điểm t, suất điện động của cạnh AB tạo ra là
ξ_c = Bv_yb với i = ξ_c/R = Bv_yb/R

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

Áp dụng định luật 2 Niuton cho khung ABCD ta được
P – F_t = ma_y ↔ mg - B2b2v_y/R = ma_y

Khi khung đạt vận tốc giới hạn thì ay = 0 nên vgh = mgR/B2b2
Chọn gốc thế năng tại vị trí thanh AB bắt đầu ra khỏi từ trường

Áp dụng định luật bảo tồn năng lượng cho khung ABCD trong q trình chuyển động, kể từ thời
điểm t = 0 tới khi cạnh trên AB bắt đầu ra khỏi từ trường: Q = mga - mv2

gh/2

Suy ra:

2 2

4 4
m .g.R

Q mg(a )

2B b

 

<b>Câu 5: (2,0điểm) </b>

1)

1 3D

AB ABF AB 2

1 3D

ABF 45

45 4 5 N

ABF 45
R R

R 8 R R R 12

R R

R R

R R R 24 R 8

R R

       



       



N AF N

n
E

I 1,5A U U IR 12V

R r

     


N

2 AB 2 AB

ABF
U

I 1A U I R 8V

R

    

1

AB AB

3 D 1 R

3D 1

U 1 U 2

I I A I I A

R 3 R 3

      

6

C ED EA AD

A 1

U U U U 4V q CU 8.10 C

2

I I I 1,5 0,83A

3



       

    

2)

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

N AF

N

48(x 6) E 9(5x 57)

R R I

5x 57 R r 2(17x 129)

 

    

  

N

N AF 2

ABF

N 2 AB

4 D

45 3D

U

216(x 6) 27(x 15)

U U IR I

17x 129 R 2(17x 129)

U 9(x 6) I R 162

I I

R 17x 129 R 17x 129

 

     

 



    

 

q= 0 nên UED=0 UEF=UDF

U_EB+U_BF=U_DF

R_DI_D+I₂R₂= I₄R₄
Giải ra tìm được x=3

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

Website <b>HOC247</b> cung cấp một môi trường <b>học trực tuyến</b> sinh động, nhiều <b>tiện ích thơng minh</b>,
nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những <b>giáo viên nhiều năm kinh </b>

<b>nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹnăng sư phạm</b> đến từ các trường Đại học và các
trường chuyên danh tiếng.

<b>I.</b>

<b>Luy</b>

<b>ệ</b>

<b>n Thi Online</b>

- <b>Luyên thi ĐH, THPT QG:</b>Đội ngũ <b>GV Giỏi, Kinh nghiệm</b> từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây

dựng các khóa <b>luyện thi THPTQG </b>các mơn: Tốn, NgữVăn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.

- <b>Luyện thi vào lớp 10 chuyên Tốn: </b>Ơn thi <b>HSG lớp 9</b> và <b>luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán</b> các

trường <i>PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An</i> và các trường Chuyên

khác cùng <i>TS.Trần Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.</i>

<b>II. </b>

<b>Khoá H</b>

<b>ọ</b>

<b>c Nâng Cao và HSG </b>

- <b>Tốn Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS

lớp 6, 7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ởtrường và đạt điểm tốt

ở các kỳ thi HSG.

- <b>Bồi dưỡng HSG Tốn:</b> Bồi dưỡng 5 phân mơn <b>Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học </b>và <b>Tổ Hợp</b> dành cho

học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: <i>TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần </i>

<i>Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn</i>cùng đơi HLV đạt

thành tích cao HSG Quốc Gia.

<b>III.</b>

<b>Kênh h</b>

<b>ọ</b>

<b>c t</b>

<b>ậ</b>

<b>p mi</b>

<b>ễ</b>

<b>n phí</b>

- <b>HOC247 NET:</b> Website hoc miễn phí các bài học theo <b>chương trình SGK</b> từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các
môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham

khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.

- <b>HOC247 TV:</b> Kênh <b>Youtube</b> cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn
phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, NgữVăn, Tin Học và Tiếng Anh.

<i><b>Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai </b></i>

<i><b> H</b><b>ọ</b><b>c m</b><b>ọ</b><b>i lúc, m</b><b>ọi nơi, mọ</b><b>i thi</b><b>ế</b><b>t bi </b><b>–</b><b> Ti</b><b>ế</b><b>t ki</b><b>ệ</b><b>m 90% </b></i>

<i><b>H</b><b>ọ</b><b>c Toán Online cùng Chuyên Gia </b></i>

</div>

<!--links-->