Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh có đáp án môn: Vật lý 12 - Sở Giáo dục và Đào tạo Thanh Hóa (Năm học 2010-2011)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO
THANH HĨA
ĐỀ CHÍNH THỨC
Số báo danh
……………………

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH
Năm học 2010-2011
Môn thi: Vật lý. Lớp 12.BT THPT
Ngày thi: 24 tháng 3 năm 2011
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề thi)
Đề thi này có 6 câu, gồm 01 trang.

Câu 1. (3 điểm)
Cho giá trị cực đại của vận tốc và giá trị cực đại của gia tốc trong một dao động cơ điều hoà lần
lượt là 0,8m/s và 16m/s2.
a. Xác định chu kì và biên độ của dao động.
b. Lấy gốc thời gian là lúc vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm. Hãy viết phương trình của
dao động điều hồ đã cho.
Câu 2. (4 điểm)
Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S 1, S2 dao động cùng pha với
tần số f = 24Hz tạo ra trên mặt nước 13 gợn lồi. Biết khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm nằm trên
hai gợn lồi ngoài cùng là 12cm.
a. Xác định tốc độ truyền sóng trên mặt nước.
b. Cho biết khoảng cách giữa hai nguồn S 1 và S2 là 13cm, xác định vị trí của điểm N nằm trên gợn
lồi chính giữa, dao động cùng pha với hai nguồn và gần hai nguồn nhất.
Câu 3. (3 điểm)
Mạch dao động điện từ gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,02H và tụ điện có điện
dung C = 2µF. Chọn thời điểm t = 0 tụ được tích điện tới điện tích cực đại Q 0.
a. Khi dịng điện tức thời trong mạch có giá trị bằng giá trị hiệu dụng của nó thì điện tích trên tụ
cịn bao nhiêu % giá trị điện tích cực đại.

b. Tính thời gian ngắn nhất để đạt đến thời điểm trên kể từ thời điểm t = 0.
Câu 4. (4 điểm)
Đặt vào hai đầu ống dây D hiệu điện thế một chiều U = 12V thì cường độ dịng điện chạy qua
ống dây là 0,24A. Nếu đặt vào hai đầu ống dây đó điện áp xoay chiều có biểu thức
u = 100 2 cos100πt (V) thì cường độ dịng điện hiệu dụng qua ống dây có giá trị 1A.
a. Xác định điện trở thuần r và hệ số tự cảm L của ống dây.
b. Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy qua ống dây khi đặt điện áp xoay chiều trên vào hai
đầu của nó.
c. Mắc nối tiếp với ống dây D một tụ điện có điện dung C biến thiên rồi tiếp tục đặt vào điện áp
xoay chiều nói trên. Điện dung C có giá trị bằng bao nhiêu để điện áp hiệu dụng trên hai đầu ống
dây đạt giá trị cực đại, tính giá trị cực đại này.
Câu 5. (3 điểm)
Điện năng từ một máy phát điện được truyền đi dưới điện áp 2kV. Hiệu suất của quá trình truyền
tải là 80%. Muốn hiệu suất tải điện tăng lên 95% thì phải tăng điện áp lên đến giá trị nào? Giả thiết
dây tải thuần trở.
Câu 6. (3 điểm)
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng(Young). Nguồn sáng S phát ra ánh sáng trắng
có bước sóng nằm trong đoạn từ 400nm đến 750nm. Khoảng cách giữa hai khe S 1, S2 là 1,5mm.
Màn quan sát cách mặt phẳng của hai khe một đoạn D = 1,2m.
a. Tính khoảng vân i của bức xạ có bước sóng là 600nm.
b. Tại điểm A trên màn quan sát cách vân chính giữa 3mm có vân sáng của những bức xạ có bước
sóng nào?
------------------ HẾT ------------------ Thí sinh khơng sử dụng tài liệu.
- Giám thị khơng giải thích gì thêm.


SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO
THANH HĨA

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH

Năm học 2010-2011

ĐÁP ÁN CHẤM
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
(Đáp án này gồm 3 trang, mỗi ý
gắn với chấm trịn • ứng với 0,5
điểm)

Môn thi: Vật lý. Lớp 12. BỔ TÚC THPT
Ngày thi: 24/03/2011

Câu
Câu 1
(3 đ)

Câu 2
(4 đ)

Nội dung
a. Tính chu kỳ và biên độ dao động
• v0 = ωA ; amax = ω2A . Suy ra ω = amax/v0 = 20 rad/s
• Chu kì T = 2π/ω = 0,314 s.
• Biên độ A = v0/ω = 4 cm.
b. Phương trình dao động điều hịa
• Phương trình dao động điều hồ dạng x = Acos(ωt + ϕ)
=> v = -Aωsin(ωt + ϕ)
• Tại t = 0 ; x(0) = 0 và v < 0 suy ra ϕ = π/2
• Vậy x = 4cos(20t + π/2) (cm)
a. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước
• Gọi A; B là hai điểm nằm trên hai gợn lồi ngoài cùng.

AB nhỏ nhất khi A và B nằm trên đường thẳng nối hai nguồn S1S2.
• Vì khoảng cách giữa hai gợn lồi liên tiếp tính theo phương S 1S2 bằng một
nửa bước sóng
λ
• Ta có (13-1) = 12 cm ⇒ λ = 2 cm
2

• Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là: v = λ.f = 2.24 = 48 cm/s
b. Xác định vị trí điểm N
• Gọi N là điểm nằm trên trung trực S1S2 ⇒ NS1 = NS2 = d
Để N dao động cùng pha với nguồn thì d = kλ= 2k (cm) ( k ∈ N)
• Vì d ≥

0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5

S1S2
⇒ 2k ≥ 6,5 cm ⇒ k ≥ 3,25.
2

• Để N gần hai nguồn nhất thì k = 4.

• Vậy điểm N nằm trên trung trực của S1S2 và cách hai nguồn các khoảng
d = 4.2 = 8 cm.
Câu 3
(3 đ)

Điểm

0.5
0.5
0.5

a. Điện tích q
0.5

I0
1
1 1
thì Li 2 = . LI02
2
2
2 2
1
1
1
• ⇔ Et = E0 => Eđ = E0 = Eđ0
2
2
2
2
2

q
1
1 q
1 Q
=
•⇔
.100% ≈ 70,7%
= . 0 =>
Q0
2
2 C 2 2C

• Khi i = I =

0.5
0.5

b. Tìm thời gian ngắn nhất
• Biểu thức của điện tích trên tụ q = Q0cos(ωt + ϕ)
ω=

1
LC

=

1
0,02.2.10 −6

0.5

= 5.10 rad / s
3

α
O

Q0


• Vẽ hình

0.5

π
• Theo hình vẽ α =π/4 ⇒ t = α = 4 = 1,57.10 − 4 s
ω 5.10 3

Câu 4
(4 đ)

0.5

a. Tính r và L
• Khi đặt vào hiệu điện thế một chiều thì r =

U1
= 50Ω
I1

0.5

• Khi đặt vào điện áp xoay chiều:
r 2 + (ω L)2 =

Z=

U
= 100Ω => ZL = 50 3 Ω =>L = 1,59.10-3 H
I2

0.5

b. Viết biểu thức cường độ dịng điện
• i = 2 cos(100π t − ϕ )
π
tanϕ = ZL/r = 3 => ϕ =

3
π
• Vậy i = 2 cos(100π t − ) (A).
3
c. Xác định C và giá trị cực đại của điện áp ống dây
• Điện áp hiệu dụng của ống dây U d= I.Zd = I. r 2 + Z L2 , vì

đổi nên Ud max ⇔ Imax , Imax ⇔ xảy ra hiện tượng cộng hưởng
• Điều kiện cộng hưởng: ZL = ZC =50 3 Ω => C = 3,677.10-5F.
• Imax= U/r = 100/50 = 2A.
• Ud max= I.Zd = 2. 100 = 200V.
Câu 5

(3 đ)

Pci1
∆P
= 1 − 1 ⇒ ∆P1 = (1 − H 1 ) P
P
P
• Tương tự: ∆P2 = (1 − H 2 ) P
∆P 1 − H 1
•⇒ 1 =
∆P2 1 − H 2

• H1 =

∆P  U 
• Mặt khác: 1 =  2 
∆P2  U 1 
2
U
1 − H1
• ⇒ 22 =
1− H2
U1
• ⇒ U 2 = U1

Câu 6
(3 đ)

2

1 − H1
= 4kV
1− H2

a. Tìm khoảng vân i
λD
•i=
a

• Thay số i = 0,48 mm
b. Tìm số bức xạ cho vân sáng
• Để A là vân sáng thì x = ki

0.5

0.5
r 2 + Z L2

không

0.5
0.5
0.5
0.5

0.5
0.5
0.5
0.5
0.5

0.5

0.5
0.5
0.5


• Do λ∈ [λ1; λ2] ⇒

x
x
3
3
≤k≤ ⇔
≤k≤
⇔ 5 ≤ k ≤ 9,37
i1
i2
0,6
0,32

• Vậy có 5 bức xạ cho vân sáng ứng với k = 5, 6, 7, 8, 9
• Bước sóng lần lượt là:
λ1 = 750 nm; λ 2 = 625nm ; λ3 = 538nm ; λ 4 = 469nm ; λ5 = 416nm
Lưu ý: Nếu thí sinh giải theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
------------------- HẾT -------------------

0.5
0.5
0.5