Đề thi học sinh giỏi tỉnh năm học 2015-2016 môn: Vật lý

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG 4
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH 
NĂM HỌC 2015-2016
MÔN: VẬT LÝ
Câu 1(3 điểm): Một con lắc đơn dao động trong thang máy đứng yên với chu kì T0=1(s) và biên độ góc . Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian lúc vật nặng qua vị trí cân bằng ngược chiều dương.
	1)Viết phương trình dao động của con lắc.
	2)Tại thời điểm dây treo lệch góc thang máy đột ngột đi lên thẳng đứng nhanh dần đều với gia tốc . Tính chu kì và biên độ dao động của con lắc khi thang máy chuyển động.
Câu 2 (2điểm): Trên một sợi dây đàn hồi có sóng dừng. Điểm O trên dây là một nút, điểm N trên dây là bụng gần O nhất và cách O đoạn 1,5 (cm). Biết tốc độ truyền sóng trên dây bằng 20(cm/s).
	1)Tính bước sóng.
	2)Điểm M trên dây thuộc đoạn ON. Biết thời gian giữa hai lần liên tiếp độ lớn li độ dao động của N bằng biên độ dao động của M là 0,075 (s). Tính OM.
Câu 3 (2điểm): Tụ điện của máy phát sóng điện từ có giá trị điện dung C1 ứng với tần số phát f1. Nếu mắc nối tiếp với C1 một tụ khác có điện dung C2 = 100C1 thì tần số phát ra sẽ biến đổi đi bao nhiêu lần ? 
Câu 4 (3 điểm): Một động cơ dây quấn ( không có tụ điện) mà trên nhãn của nó có ghi 220V – 176W; 50Hz; cos=0,8. Để động cơ này hoạt động bình thường ở mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 380V, tần số 50Hz người ta mắc nối tiếp nó với một điện trở R rồi mắc vào mạng điện đó.
1)Tính cường độ dòng điện qua động cơ.
2) Tìm R.
Câu 5 (3 điểm): Lần lượt treo vật nặng m1, m2 =1,5m1 vào đầu tự do của lò xo thì chiều dài của lò xo lần lượt là 21 cm và 21,5 cm. Treo đồng thời m1 và m2 vào lò xo đó rồi kích thích cho chúng dao động điều hòa thẳng đứng với biên độ A (với A2= 16,875 cm2). Lấy g=10 m/s2.
a)Tính chiều dài tự nhiên của lò xo và chu kì dao động của hai vật.
b)Khi hai vật đi xuống qua vị trí cân bằng thì m2 tuột khỏi m1. Tính khoảng cách giữa hai vật tại thời điểm gần nhất lò xo dài nhất.
Câu 6 (2 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 0,38m0,76m. 
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 7(3 điểm): Chiếu lần lượt hai bức xạ có bước sóng l1 = 0,555mm và l2 = 377nm vào một tấm kim loại có giới hạn quang điện l0 thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron có độ lớn gấp đôi nhau.
 a. Tìm giới hạn quang điện l0 của kim loại đó.
 b. Chỉ chiếu bức xạ có bước sóng l1, tách từ chùm electron bắn ra một electron có vận tốc lớn nhất rồi cho nó bay từ A đến B trong điện trường đều mà hiệu điện thế UAB = -3V. Tìm vận tốc của electron khi đến B.
Câu 8 (2 điểm): Làm thế nào xác định hệ số ma sát trượt của một thanh trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế (hình vẽ)? Biết độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh bị trượt.
TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG 4
TỔ VẬT LÝ
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI GIÁO VIÊN THÁNGNĂM HỌC 2014-2015
MÔN: VẬT LÝ
Câu
Lời giải tóm tắt
Điểm
1 (3đ)
1) 
PTDĐ: 
2) Chu kì dao động của con lắc trong thang máy chuyển động đi lên thẳng đứng nhanh dần đều với gia tốc a=g/3:
Tại thời điểm dây treo lệch góc thì thang máy đột ngột đi lên nhanh dần đều làm cho: Thế năng Wt tăng một lượng 
 Còn động năng thì không thay đổi
Vậy : Năng lượng dao động tăng một lượng 
0,5đ
0,5đ
1đ
0,25đ
0,25đ
0,5đ
2(2đ)
1)
Chu kì sóng: T=
2) thì 
0,5đ
0,5đ
1đ
3(2đ)
+ 2pf = (1)	
+ Mặt khác C2 = nC1 ; CI = C1 và CII = C1C2/(C1+C2) (2)	
+ Thay (2) vào (1) ta có 	
+ Suy ra f2 » 1,005f1. 	
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
4(3đ)
A
D
C
B
1)Vì động cơ hoạt động bình thường nên: 
2) Theo GT:
UAC=380(V); UDC=220(V); 
Theo GĐVT:
1đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
5(3đ)
Tại thời điểm m2 bị tuột, các vật có vận tốc: và m1 có li độ x1=1,5cm so với VTCB của nó.
Tần số góc dao động của m1: 
Biên độ dao động của m1 sau khi m2 bị tuột: 
Chọn gốc tọa độ là VTCB của m1, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian lúc m2 bị tuột. Thời điểm gần nhất lò xo dài nhất là 
Tại thời điểm đó: x1=3cm; 
 x2=1,5+v.t+0,5gt2=7,1726cm
Khoảng cách 2 vật tại thời điểm gần nhất lò xo dài nhất: d=x2-x1=4,1726cm
0,5đ
0,5đ
0,25đ
0,25đ
0,5đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
6(2đ)
+ Khoảng vân: i = 3mm => thay số: 
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:
+ thay số: x = 3,8mm
b) Những bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại 
x = 2,7cm thoả mãn: 
+ Ta có: ; 
k nguyên => k = 8,9..14
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 ()
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
7(3đ)
a. Tính l0
· (1)
 (Vì < ) (2)
· Từ (1) và (2): 
· Thay số 
b. Tìm vận tốc quang e tại B.
· Khi chỉ chiếu l1 thì: Wđ1 = WđA = 
· Theo định lí động năng: WđB - WđA = eUAB Þ WđB = + eUAB
· Þ 
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
8(2đ)
Để thanh chuyển động lên đều: FL = Pcos+ Psin (1). 
Để thanh chuyển động xuống đều: FX = Pcos- Psin (2).	 (0,25đ)
và (2) è sin = ; cos = è
sin2 + cos2=1. 
è( )2 + ( )2 = 1	 (0,5đ)
è =	 (0,5đ)
Đo FL, FX, P bằng lực kế và sử dụng công thức trên để suy ra 
0,5đ
0,5đ
1đ
TỔNG
20điểm