Đề thi chọn HSG môn Vật lý lớp 12 năm học 2019-2020 trường THPT Thái Phiên có đáp án

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

<b>TRƯỜNG THPT THÁI PHIÊN </b>

<b>ĐỀ CHÍNH THỨC </b>

<b>ĐỀ THI CHỌN HSG NĂM HỌC 2019 - 2020 </b>
<b>MÔN: VẬT LÍ LỚP 12 </b>

Thời gian: 180 phút<i>(khơng kể thời gian giao đề) </i>
<i>(Đề thi gồm 02 trang, 07 câu) </i>

<b>Câu 1 (1,0 điểm).</b> Một con lắc đơn dao động điều hòa tại một nơi trên mặt đất. Trong thời gian 𝑡 con lắc thực
hiện được 60 dao động toàn phần. Thay đổi chiều dài của con lắc một đoạn 44 cm thì cũng trong thời gian 𝑡,
con lắc thực hiện được 50 dao động toàn phần. Tính chiều dài ban đầu của con lắc đơn.

<b>Câu 2 (1,0 điểm).</b> Một người chạy với vận tốc không đổi 𝑣 = 10 km/h ra xa một nguồn âm (xem như nguồn
điểm, phát âm đẳng hướng và khơng bị mơi trường hấp thụ). Khi người đó cịn cách nguồn âm 100 m thì
mức cường độ âm người đó cảm nhận được là 150 dB. Người đó phải chạy thêm bao lâu nữa để tai hết cảm
giác đau do nguồn âm gây ra? Biết ngưỡng đau của tai người đó là 𝐿_𝑚= 130 dB, đó là mức cường độ âm
lớn nhất mà tai người nghe còn chịu đựng được.

<b>Câu 3 (1,0 điểm)</b><i><b>. Một</b></i>quả cầu nhỏ được đặt trên bề mặt của một thấu kính hội tụ nằm ngang có độ tụ 𝐷 =
4 dp. Giữ cố định thấu kính, quả cầu được truyền vận tốc 𝑣⃗0 có độ lớn 𝑣0 = 5 m/s và hướng thẳng đứng đi
lên dọc theo trục chính của thấu kính. Bỏ qua lực cản của khơng khí và lấy 𝑔 = 10 m/s2_{. Tính thời gian mà}
ảnh của quả cầu qua thấu kính là ảnh thật trong quá trình chuyển động của quả cầu.

<b>Câu 4 (1,5 điểm)</b><i><b>.</b></i>Một quả cầu nhỏ khối lượng 0,3 g, tích điện 𝑞 = 4.10−6_{C, được treo vào một đầu sợi dây}
mảnh, nhẹ, không dãn và cách điện. Đầu trên của sợi dây cố định. Ở vùng không gian treo quả cầu, có một
điện trường đều cường độ 𝐸⃗⃗. Lấy <i>g = </i>10m/s2<i>_.</i>

1) Điện trường đều có các đường sức nằm ngang. Tại vị trí cân bằng của quả cầu, sợi dây hợp với phương
thẳng đứng một góc 300_{. Tính độ lớn}_𝐸_{của cường độ điện trường.}

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

<b>Câu 5</b><i>(1,5 điểm)<b>.</b></i>Trong một trò chơi mạo hiểm nhảy bungee, một người chơi bước ra khỏi cây cầu với một
sợi dây đàn hồi, một đầu buộc vào người, đầu còn lại buộc vào cây cầu. Ban đầu người chơi rơi tự do, sau khi
rơi được 11 m thì sợi dây bắt đầu căng. Vị trí thấp nhất của cơ thể người đó đạt được là 33 m so với cầu. Bỏ
qua lực cản của khơng khí và khối lượng sợi dây, coi cơ thể người như một chất điểm. Khi sợi dây căng, nó
như một lị xo có hệ số đàn hồi khơng đổi. Lấy 𝑔 = 10 m/s2_.

1) Tính vận tốc của người chơi tại thời điểm sợi dây bắt đầu căng và thời gian từ khi người chơi rời cầu đến
khi sợi dây bắt đầu căng.

2) Tính thời gian từ khi rời cầu đến khi đạt vị trí thấp nhất của người chơi.

<b>Câu 6 (2,0 điểm).</b> Hình vẽ bên (<i>Hình 1</i>) mơ phỏng một đoạn của
một sợi dây đang có sóng dừng ổn định, ở hai thời điểm khác nhau.
Đường cong M1N1 là đoạn sợi dây ở thời điểm thứ nhất, đường

cong M2N2 là đoạn sợi dây đó ở thời điểm thứ hai. Biết tỉ lệ các

khoảng cách 𝑀1𝑀2

𝑁1𝑁2 =

8

5, bước sóng trên sợi dây này là 𝜆 = 50 cm.
1) Xác định giá trị của 𝑥 trên hình vẽ.

2) Biết khoảng cách lớn nhất giữa hai đầu của đoạn sợi dây này bằng 15,7 cm. Xác định biên độ dao động
của hai phần tử tại hai đầu đoạn sợi dây này.

<b>Câu 7</b><i>(2,0 điểm).</i> Cho một đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ bên (<i>Hình 2</i>). Trong đó có một biến trở
𝑅, một cuộn cảm có điện trở thuần 𝑟 và độ tự cảm 𝐿 =3

𝜋 H, một tụ điện có điện dung 𝐶 thay đổi được. Đặt
vào hai đầu A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi và tần số 𝑓 = 50 Hz.

1) Đặt giá trị của biến trở bằng giá trị điện trở thuần của cuộn cảm (𝑅 = 𝑅₁ = 𝑟), điều chỉnh điện dung của
tụ điện sao cho điện áp trên đoạn AN cùng pha với điện áp trên đoạn MB. Tính điện dung của tụ điện khi

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

2) Đặt biến trở ở giá trị 𝑅 = 𝑅2 và thay đổi điện dung
của tụ điện (dung kháng của tụ điện luôn nhỏ hơn
cảm kháng cuộn cảm). Độ lệch pha giữa điện áp trên
đoạn MB so với điện áp trên đoạn AB là 𝛼. Sự phụ
của 𝛼 (rad) vào 𝐶 được biểu diễn bằng đồ thị như
hình vẽ bên (<i>Hình 3</i>). Xác định giá trị 𝑅2 của biến
trở và điện trở thuần 𝑟 của cuộn cảm.

--- HẾT ---

<i>Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. </i>

<b>SỞ GD &ĐT QUẢNG BÌNH </b>

<b>HƯỚNG DẪN CHẤM </b>

<b>KỲ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2019 - 2020 </b>
<b>Khóa ngày 10/12/2019 </b>

<b>MƠN: VẬT LÍ LỚP 12 THPT </b>

<b>Câu </b> <b>Nội dung </b> <b>Điểm </b>

<b>1 </b>
(1,0)

Số dao động toàn phần con lắc thực hiện trong thời gian t
n=ft

Trong đó tần số của con lắc đơn

𝑓 = 1
2𝜋√

𝑔
𝑙
Suy ra

𝑛₂
𝑛₁ =

𝑓₂
𝑓₁ = √

𝑙₁
𝑙₂
50

60= √
𝑙₁

𝑙₁+ 44⇒ 𝑙1 = 100 cm

0,25

0,25

0,25

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

<b>2 </b>
(1,0)

Khi khoảng cách giữa người và nguồn âm là 𝑅₁ = 100 m thì 𝐿₁ = 150 dB = 15 B
Khi khoảng cách giữa người và nguồn âm là 𝑅₂ thì 𝐿₂ = 13 B

10𝐿1−𝐿2 _{= (}𝑅2

𝑅₁)
2

𝑅₂ = 𝑅₁10𝐿1−𝐿22 = 1000 m

Quãng đường người đó phải chạy thêm

𝑠 = 𝑅₂– 𝑅₁ = 1000 – 100 = 900 m
Với vận tốc chạy 𝑣 = 10 km/h= 400

3 m/min, thời gian phải chạy
𝑡 =𝑠

𝑡 =

900.3

500 = 5,4 min

0,25

0,25

0,25

0,25

<b>3 </b>
(1,0)

Chọn trục Ox thẳng đứng hướng lên, gắn với thấu kính, gốc O tại quang tâm, <i>t</i> = 0 lúc
quả cầu được ném lên.

Phương trình chuyển động của quả cầu
𝑥 = −1

2𝑔𝑡
2_{+ 𝑣}

0𝑡
Ảnh của quả cầu qua thấu kính là ảnh thật nếu x > f, hay

−1
2𝑔𝑡

2_{+ 𝑣}

0𝑡 > 𝑓
Thay số <i>g</i> = 10 m/s2_,<i>_v</i>

0 = 5 m/s, 𝑓 =

1
𝐷=

1

4 = 0,25 m ta được
5𝑡2− 50𝑡 + 0,25 < 0

0,05 (s) < 𝑡 < 0,95 (s)
Tức là thời gian ∆<i>t</i> = 0,95 – 0,05 = 0,9 s

0,25

0,25

0,25

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

<b>4 </b>
<b>(1,5) </b>

1
(0,75)

Các lực tác dụng lên quả cầu được biểu diễn như hình vẽ.

𝑚𝑔⃗ + 𝑞𝐸⃗⃗ + 𝑇⃗⃗ = 0⃗⃗ ⇒ 𝑚𝑔⃗ + 𝑞𝐸⃗⃗ = −𝑇⃗⃗ = 𝑇⃗⃗⃗⃗′
Từ hình vẽ ta được

tan 𝛼 = 𝑞𝐸
𝑚𝑔
⇒ 𝐸 =𝑚𝑔

𝑞 tan 𝛼 =

0,3.10−3. 10

4.10−6 tan 300 = 433 V/m

0,25

0,25

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

2
(0,75)

Biểu diện các lực tác dụng lên quả cầu như hình vẽ,

áp dụng định lí hàm số sin:
𝐹_đ
sin 𝛼=

𝑃

sin 𝛽 ⇒ 𝑞𝐸 =

𝑃 sin 𝛼
sin 𝛽

Ta thấy 𝑞, 𝑃, sinα đều là các hằng số, nên 𝐸min khi (sinβ)max = 1

Lúc đó

𝛽 = 900
𝐸 = 𝐸min =

𝑃 sin 𝛼

𝑞 =

0,3.10−3_{. 10. sin 30}0

4.10−6 = 375 V/m

0,25

0,25

0,25

<b>5 </b>
<b>(1,5) </b>

1

(0,5)

Áp dụng công thức

ℎ₁= 1
2𝑔𝑡1

2 _{⇒ 𝑡}
1 = √

2ℎ₁
𝑔 =

√55

5 ≈ 1,48 s
𝑣₁ = 𝑔𝑡₁ = 2√55 m/s ≈ 14,83 m/s

0,25

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

2
(1,0)

Vị trí dây bắt đầu căng cách vị trí cân bằng một
khoảng

Δ𝑙₀ = 𝑚𝑔
𝑘 =

𝑔

𝜔2
Biên độ của dao động điều hòa là

𝐴 = (33 − 11) − Δ𝑙0 = 22 −
𝑔
𝜔2 ⇒

1
𝜔2 =

22 − 𝐴
𝑔
=22 − 𝐴

10
Áp dụng công thức liên hệ

𝑣₁2

𝜔2+ (Δ𝑙0)2 = 𝐴2
(2√55)222 − 𝐴

10 + (22 − 𝐴)

2 _{= 𝐴}2 _{⇒ 𝐴}

=44
3 m
Δ𝑙₀ = 22 −44

3 =
22

3 (m)=
𝐴
2
𝜔 = 1,1677 rad/s

Thời gian từ khi dây bắt đầu căng đến khi người chơi ở vị trí thấp nhất là

𝑡₂ =
2𝜋

3

𝜔 = 1,793 𝑠
Thời gian cần tìm 𝑡 = 𝑡₁+ 𝑡₂ = 3,27 𝑠

0,25

0,25

0,25

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

<b>6 </b>
<b>(2,0) </b>

1
(1,0)

Từ hình vẽ dễ thấy khoảng cách nhỏ nhất từ các đầu dây M, N đến một nút
sóng lần lượt là 8𝑥 và 4𝑥, nên biên độ dao động của các phần tử tại hai điểm
này lần lượt là

𝐴_𝑀 = 𝐴₀sin (2𝜋8𝑥

𝜆 ) và 𝐴𝑁 = 𝐴0sin (2𝜋
4𝑥

𝜆 )
Trong đó, 𝐴₀ là biên độ dao động của bụng sóng.

Hai điểm M, N thuộc hai bó sóng cạnh nhau nên dao động ngược pha nhau:
𝑢_𝑀

𝐴_𝑀 = −
𝑢_𝑁
𝐴_𝑁⇒

𝑢_𝑀₁− 𝑢_𝑀₂
𝐴_𝑀 =

𝑢_𝑁₂− 𝑢_𝑁₁
𝐴_𝑁
Theo bài ra thì

𝑢_𝑀₁− 𝑢_𝑀₂
𝑢_𝑁₂− 𝑢_𝑁₁ =

𝑀1𝑀2

𝑁₁𝑁₂ =

8
5
Suy ra

𝐴_𝑀
𝐴_𝑁 =

𝐴₀sin (2𝜋8𝑥
𝜆)
𝐴0sin (2𝜋

4𝑥
𝜆)

= 8
5
Với 𝜆 = 50 cm, giải ra ta được 𝑥 = 1,28 cm

0,25
0,25
0,25
0,25
2
(1,0)

Khoảng cách lớn nhất 15,7 cm giữa hai điểm M, N đạt được khi sợi dây dãn
mạnh nhất, tức là các phần tử sợi dây ở biên. Khi đó

(𝐴_𝑀+ 𝐴_𝑁)2_{+ (12𝑥)}2 _{= 15,7}2
⇒ 𝐴𝑀+ 𝐴𝑁 = 3,25 cm
Theo ý 1 thì 𝐴𝑀

𝐴𝑁 =

8

5, kết hợp ta tính được

𝐴_𝑀 = 2 cm, 𝐴_𝑁 = 1,25 cm

0,25
0,25

0,25

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

<b>7 </b>
<b>(2,0) </b>

1
(1,0)

Từ mạch điện, ta vẽ được giản đồ vectơ:

Điện áp trên các đoạn AN và MB cùng pha, tức là các cạnh AN và MB song
song nhau, ta có

𝐸𝑁
2𝑟 =
𝐸𝐵
𝑟 =
𝐸𝑁 − 𝐸𝐵
𝑟
Tức là

𝑍_𝐿= 2𝑍_𝐶
𝐶 = 2

𝜔2_𝐿=
2
(100𝜋)2_.3

𝜋

≈ 2,12.10−5 _F

0,25
0,25
0,25
0,25
2
(1,0)

Vẽ lại giản đồ vectơ, từ đó ta có được

Từ hình vẽ ta có

cot 𝛼 = tan(𝛼₁+ 𝛼₂) = tan 𝛼1+ tan 𝛼2
1 − tan 𝛼₁tan 𝛼₂ =

𝑟
𝑥+

𝑥
𝑅2+𝑟

1 −𝑟
𝑥

𝑥
𝑅2+𝑟

𝑥2_{− 𝑅}

2cot 𝛼 . 𝑥 + 𝑟(𝑅2+ 𝑟) = 0
Trên đồ thị, suy ra hai giá trị

𝑥₁ = 𝑍_𝐿− 𝑍_𝐶₁ = 100𝜋3
𝜋−

1

100𝜋. 1,3.10−5 = 55,15 Ω
𝑥2 = 𝑍𝐿− 𝑍𝐶2 = 100𝜋

3
𝜋−

1

100𝜋. 1,8.10−5 = 123,16 Ω
cho cùng một giá trị 𝛼 = 0,6.

0,25

0,25

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

<i><b>* Ghi chú: </b></i>

<i>1. Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó. </i>

<i>2. Khơng viết cơng thức mà viết trực tiếp bằng số các đại lượng, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. </i>
<i>3. Ghi công thức đúng mà: </i>

<i>3.1. Thay số đúng nhưng tính tốn sai thì cho nửa số điểm của câu. </i>

<i>3.3. Thay số từ kết quả sai của ý trước dẫn đến sai thì cho nửa số điểm của ý đó. </i>
<i>4. Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 3 lần trở lên thì trừ 0,5 điểm. </i>

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

Website <b>HOC247</b> cung cấp một mơi trường <b>học trực tuyến</b> sinh động, nhiều <b>tiện ích thông minh</b>, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những <b>giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, </b>
<b>giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm</b> đến từ các trường Đại học và các trường chuyên
danh tiếng.

<b>I.</b>

<b>Luyện 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, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.

- <b>Luyện thi vào lớp 10 chun 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. Phạm Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.</i>

<b>II.</b>

<b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>

- <b>Toán Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn 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 ở trường 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 Nam </i>
<i>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 học tập miễn 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

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

<i><b> Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90% </b></i>

<i><b>Học Toán Online cùng Chuyên Gia </b></i>

</div>

<!--links-->