De dap an Thi HSG Tinh Bac Giang nam 20092010

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (181.04 KB, 6 trang )

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

A MC B

V2
L
V1

Hình 1

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BẮC GIANG

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

NĂM HỌC 2009 – 2010
MƠN THI: VẬT LÍ - LỚP 12 THPT

Ngày thi: 28/3/ 2010
Thời gian làm bài 180 phút

( không kể thời gian giao đề)

Đề thi gồm 02 trang

Câu 1: (3,0 điểm)

Chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 = 0,4m vào catôt của một tế bào quang điện. Khi đặt vào anôt và
catôt của tế bào quang điện này một hiệu điện thế UAK = -2V thì dịng quang điện bắt đầu triệt tiêu. Cho hằng số

Plăng h = 6,625.10-34Js, tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.108 m/s, khối lượng electron m

e = 9,1.10-31kg, độ
lớn điện tích của electron e = 1,6.10-19C.

1. Tính cơng thốt của kim loại dùng làm catốt.

2. Nếu thay bức xạ 1 bằng bức xạ 2 = 0,2m, đồng thời giữ nguyên hiệu điện thế giữa anôt và catơt trên
thì tốc độ lớn nhất của electron quang điện khi tới anơt có giá trị bằng bao nhiêu?

Câu 2: (3,0 điểm)

Trong thí nghiệm của Y- âng về giao thoa ánh sáng: khoảng cách giữa hai khe hẹp S1, S2 là a = 0,2mm,
khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến màn là D = 1m.

1. Nguồn S phát ra ánh sáng đơn sắc, biết khoảng cách giữa 10 vân sáng liên tiếp là 2,7cm. Tính bước sóng
ánh sáng đơn sắc do nguồn S phát ra.

2. Nguồn S phát ra ánh sáng trắng có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,38m0,76m.

a. Xác định vị trí gần vân trung tâm nhất mà tại đó những bức xạ đơn sắc của ánh sáng trắng cho vân sáng
trùng nhau.

b. Tại vị trí trên màn cách vân trung tâm 2,7cm có những bức xạ đơn sắc nào cho vân sáng trùng nhau.

Câu 3: (3,0 điểm)

Cho mạch điện như hình 1. Cuộn dây thuần cảm có độ tự
cảm L có thể thay đổi được, R là biến trở. Hiệu điện thế hai đầu
đoạn mạch AB có dạng uAB 200 2cos100t(V). Điện trở

dây nối không đáng kể, điện trở vôn kế vô cùng lớn.

1. Khi R = R1. Điều chỉnh độ tự cảm của cuộn dây để L L1 1 (H)



 thì uAB trễ pha so với uMBvà

sớm pha hơn uAN cùng góc

3


. Xác định R1, C và số chỉ của các vôn kế.

2. Khi L = L2 thì số chỉ vơn kế V1 khơng thay đổi khi R thay đổi. Tìm L2 và số chỉ của V1 khi đó.

3. Điều chỉnh biến trở để R = 100, sau đó thay đổi L để vơn kế V2 chỉ giá trị cực đại. Tính L và số chỉ
của các vơn kế V1, V2 khi đó.

Câu 6: (3,0 điểm)

Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S1 và S2 cách nhau 15cm. Phương trình
dao động tại S1, S2 có dạng: u1 2cos40t (cm), u2 2sin40t (cm). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước

là 30cm/s. Coi biên độ của sóng khơng thay đổi trong q trình truyền.

1. Lập phương trình dao động tổng hợp tại phần tử M trên mặt nước cách S1, S2 lần lượt là d1 = 15cm, d2 = 9cm.
2. Xác định tốc độ dao động cực đại của phần tử O nằm tại trung điểm của S1S2.

Trang 1/ 2

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

3. Gọi I là điểm nằm trên trung trực của S1S2, ngoài đoạn S1S2. Xác định số điểm dao động với biên độ cực
đại nằm trên chu vi của tam giác IS1S2.

Câu 7: (2,0 điểm)

Cho mạch dao động LC như hình 4. Ban đầu điện tích trên tụ có điện dung C1

bằng Q0, cịn tụ có điện dung C2 khơng tích điện, cuộn dây lí tưởng có độ tự cảm L,
bỏ qua điện trở thuần của mạch. Tìm sự phụ thuộc của cường độ dòng điện chạy

qua cuộn dây vào thời gian trong các trường hợp sau:
1. K đóng vào 1.

2. K đóng vào 2.

Hết

Cán bộ coi thi khơng giải thích gì thêm

Họ và tên thí sinh:………..Số báo danh………

HƯỚNG DẪN CHẤM THI HSG TỈNH NĂM 2009 – 2010

MƠN VẬT LÍ - LỚP 12 THPT

(

Đề

chính th c)

ứ

Câu Ý Nội Dung Điểm Ghichú

1

1 + Áp dụng phương trình Anhxtanh:

AK

U
e
A
hc

.
1




=> A = 1,768.10-19J = 1,1eV

1 đ

2

+ Áp dụng phương trình Anhxtanh: 02 AX

2 2

M

mv
A

hc





=> 02 X

2 2

MA

AK mv

U
e
hc
hc








+áp dụng định lý động năng mv02MAX  mvM2AX eUAK

2
1
2

=> 2 ( 1 1)

1
2
X


 



m
hc

vMA thay số vMA 1,045.106m/s
X 

1đ

2

1 + Khoảng vân: i = 3mm =>

D
ai



 thay số:  0,6m 1đ

2 a) Vị trí gần vân trung tâm nhất mà tại đó những bức xạ của ánh sáng
trắng cho vân sáng trùng nhau là vân đỏ bậc 1 trùng vân tím bậc 2:
+

a
D
2

1 t d

d x

x   thay số: x = 3,8mm

b) Những bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại
x = 2,7cm thoả mãn: . 5,4( m)

k

a

D
k

x    

+ Ta có: 0,38(m) 0,76(m) 7,1k 14,2;

k nguyên => k = 8,9..14

1đ

Hình 4
L

C1

C2
K

Q0 1

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

Vậy có 7 bức xạ cho vân sáng tại vị trí x = 2,7 cm.
+ Từ đó ta tính được bước sóng các bức xạ:



 0,675 ; 0,60 ; 0,54; 0,491; 0,45; 0,415; 0,386 (m)

1đ

3

1

+ Dùng giản đồ véc tơ:
+ Từ giản đồ véc tơ:

ODE dều:

=> UL = UAN = UAB = 200(V)

+ Vậy vôn kế: V1; V2 cùng chỉ 200(V)
+ UC = 0,5UL => ZC = 0,5 ZL = 50

=> ( )

5
10 3

F
C






+UR = UAB.cos 6


=> R = ZL

)
(
3
50
2




1đ

2

Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai điểm AN
+ U1 = UAN = I.ZAN = UAB. 2 2

2
2

)
(

2 C
L

C

Z
Z
R

Z
R






+ U1 =

2
2

)
2
.(

1 2 2

C
C
L
L

AB

Z
R

Z
Z
Z

U





để U1 khơng phụ thuộc vào R thì: ZL2 0hoặc ZL2 2ZC

=> L2 = 0 hoặc L2 = 1(H)

+ Khi đó U1 = UAB = 200(V)

1đ

3

Áp dụng định lý Sin trong tam giác ODE
=> UL= UAB



sin
sin

. Trong đó sin U 2 2 25
AN

R 





C

Z
R

R
U


=> ULmax khi

2


  vậy ULmax = 100 5(V)
=> vôn kế V2 chỉ 100 5(V)

+ UAN = U2Lmax  U2AB 100(V) => Vôn kế V1 chỉ 100(V)
+ UR = UAN.sin



= 40 5(V)

L
L
Z
U
U

I R max

R 

 => ZL = 250() => L 2,5(H)



1đ

4

1

+ Phơng trình định luật II

Newton cho chuyÓn

động tịnh tiến của các vật khi chiếu trên các trục với chiều dơng nh đã

0,25đ

Trang 3/ 2

AN
U
MB

U UAB



C
U

R
U
O

E
D



C
m
A

+ a
B

I
f

T T

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

chỉ ra trên hình vẽ:

sin ms .

T mg m a

Mg  T f M a

 

   (1)

- Đối với chuyển động quay quanh trục của khối trụ:

2 0

. . . . 2. .

2 2

ms ms

a
R

f R T I M R T f M a

R


      (2) 0,75đ

2

+ Khối trụ lăn không trợt, điểm tiếp xúc I giữa khối trụ và mặt nghiêng
đứng n tức thời và đóng vai trị làm tâm quay tức thời.

+Ta gäi gia tèc gãc cña khèi trơ quanh trơc cđa nã lµ , cịng lµ gia tèc
gãc quanh t©m quay tøc thêi I. Ta cã quan hƯ víi gia tèc dµi:





























0
0

a.

2

3 .

2 R

a

.

R

a



(3)

Tõ (2) vµ (3) rót ra:

3
sin
Mg
fms  

Vµ





39 0

g
4
g
.
M
2
m
3
3

m
3
sin
M
2
.
2

a0  




 







g
2
g
.
M
2
m
3
m
3
sin

M
2
a
2
3

a 0 




 
0,5đ
0,5đ

3





Mg
26
5
Mmg
M
2
m
3
sin
2
g
.
M

2
m
3
m
3
sin
M
.
m
mg
T 






  

+ Tõ (2) vµ (3) rót ra:

3
sin
Mg

fms   1đ

5

1

Gọi m = m1 = m2

+ Vận tốc của m2 ngay trước va chạm với m1 là V0:
2
2
2
0
2
0
2
2
2
2
1
.
2
1
m
K
A
V
mV
A

K   

+ Vì va chạm là xuyên tâm đàn hồi nên áp dụng ĐLBTĐL và BTCN
Do m1= m2 = m nên V2 = 0, V1 = V0

Vậy ngay sau va chạm hai vật trao đổi vận tốc cho nhau
+ Áp dụng ĐLBTCN

1
2
2
1
2
1
1
2
2
2
2
0
1 .
2
1
2
1
2
1
K
K
A
A
A
K
A
K
V

m    

* Mô tả chuyển động của hệ:

+ Sau khi lò xo K1 bị nén cực đại, dưới tác dụng của lực đàn hồi đẩy m1
tới vị trí cân bằng thì thu được tốc độ V1 = V0, va chạm đàn hồi với m2.
Tương tự như trên: sau va chạm hai vật trao đổi vận tốc cho nhau, m2
nén lò xo K2 tới độ nén cực đại A2. Quá trình xảy ra lặp lại như cũ .
Vậy hệ dao động tuần hồn với chu kì:

=> ( ) ( )

2
1
2
2
1
1
2
1 K
m
K
m
T
T

T    

0,5đ

2 Chọn t = 0 là thời điểm va chạm lần 1,ta có đồ thị dao động.

Trang 4/ 2

0 t

-A

1

A

2

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

1đ

6

1

+ Phương trình dao động tại S1 và S2 có dạng:
+ u1 = 2cos(40t ) ; u2 = 2cos(40 t - 0,5



)
- Phương trình sóng tại M có dạng:

+ 2cos(40 2 1)




t d

uM   ; 2 2cos(40 2 2)



t d

u M  

Phương trình dao động tổng hợp:





























4
40

cos
4
)
(

cos

4 2 1 1 2

2
1









 d d

t
d

d
u

u

uM M M (1)

+ Bước sóng  vf 1,5(cm)

+ Với d1 = 15cm, d2 = 9cm, thay vào (1) ta được
)

)(
4
40
cos(
2

2 t cm

u    

0,75đ

0, 5đ

2

Từ (1) dao động tại M có biên độ: 












4
)
(

cos

4 2 1 


 d d

a

+ Tại O có d1 = d2 => a0 = 2 2(cm)

+ Tốc độ dao động của phân tử O: V0 = a0.



= 80 2(cm/s)

0,75đ

3

Xác định số điểm dao động cực đại trong đoạn S1,S2,
+ Điểm M dao động cực đại khi hai sóng tới cùng pha:


2k

 => d2 – d1 =

2
)
1
2

( k   ( k z)

+ Xét tam giác MS1S2 ta ln có: 2 1 2 2 1 2
1

2k S S

d

d     

=>- 9,75 < k<10,25

=> k = 0, 1, 2,...9,-10

Vậy trong khoảng S1S2 có 20 đường dao động cực đại
Vậy trên chu vi tam giác IS1S2 có 40 điểm dao động cực đại.

0,5đ

7

1

Chọn điện tích của bản tụ C1 nối ới A là q
chiều dương (+) như hình vẽ:

+ Ta có i = -q’

Sđđ tự cảm xuất hiện ở cuộn dây etc = - Li’ = Lq”
+ Theo định luật Ôm: uAB + uBA = 0

Li’- 0

1


C

q

=> 1 0

1






LC
q

Nghiệm của phương trình: qQ0cos( 1t 1) với

1
1

LC



=> i = -q’ = I0sin(1t1) với I0 =1 .Q0

+ Từ điều kiện ban đầu =>1 0

Vậy

1
1

0 sin

LC
t
LC

Q
i

0,5đ

Trang 5/ 2
A

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

0,5đ

- Ta xét tại một thời điểm tùy ý sau khi khoá K
đóng.

- Giả sử tại thời điểm đó, điện tích trên tụ thứ
nhất là q1, còn trên tụ thứ hai là q2 và trong mạch

+ Theo định luật Ohm ta có :

1
1
2
2

C
q
C

q

Li  



V× i q2' vµ q1 + q2 = q0, ®a về phơng trình cña q2 :

1
0
2
2
1

2
1

''
2

LC
q
q
C
LC

C
C

q   

- §Ỉt:

2
1

2
0
2

C
C

C
q
q
X




 ta đợc phơng trình: '' 2 0

0 

 X

X  , trong đó

2
1

2
1
0

C
LC

C

C 



 - là tần số dao động riêng của mạch. Nghiệm của phơng
trình trên là : X(t)Acos0tBsin0t

+ Dïng ®iỊu kiƯn ban đầu: tại t = 0 q2 = 0 hay X(0) =

2
1

2
0

C
C

C
q



 vµ

i = 0 hay X' = 0,
ta tìm đợc : A =

2
1

2
0

C
C

C
q



 và B = 0. Cuối cùng, trở lại biến q2 ta đợc:
)

cos
1
(
)

( 0

2
1

2
0

2 t

C
C

C
q
t

q  




=> t

C
C

C
q
t

i 0 0

2
1

0 sin

)

(  




0,5đ

</div>

De dap an Thi HSG Tinh Bac Giang nam 20092010

<b>HƯỚNG DẪN CHẤM THI HSG TỈNH NĂM 2009 – 2010</b>

<b>MƠN VẬT LÍ - LỚP 12 THPT</b>

(

Đề

chính th c)

ứ

<b>1</b>

<b>2</b>

<b>3</b>



4































a.

2

3

.

2

R

R

a

.

R

a

















5

0

t

-A

A

<b>6</b>





<b>7</b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về