Kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh năm học: 2015-2016 môn thi: Vật lí lớp 12 thời gian : 180 phút (không kể thời gian giao đề)

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
Trường THPT Đặng Thai Mai
Số báo danh
...............
.
........................
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH
Năm học: 2015-2016
Môn thi: VẬT LÍ
Lớp 12 THPT 
Ngày thi: . tháng 3 năm 2016
Thời gian : 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề này có 2 trang, gồm 9 câu.
Câu 1. (2,0 điểm) Một thanh mảnh, đồng tính, dài 0,5m, khối lượng 0,4kg. Thanh có thể quay trên một mặt phẳng nằm ngang, quanh một trục thẳng đứng đi qua khối tâm của nó. Thanh đang đứng yên, thì một viên đạn khối lượng 3,0g bay trên mặt phẳng ngang của thanh và cắm vào một đầu thanh. Phương của vận tốc của viên đạn làm với thanh một góc 600. Vận tốc góc của thanh ngay sau va chạm là 10rad/s. Hỏi tốc độ của viên đạn ngay trước va chạm là bao nhiêu? 
F
m
k
Hình 1a
A
Câu 2. (3,0 điểm) Vật nặng có khối lượng m nằm trên một mặt phẳng nhẵn nằm ngang, được nối với một lò xo có độ cứng k, lò xo được gắn vào bức tường đứng tại điểm A (Hình 1a). Vật đang đứng cân bằng thì chịu tác dụng của một lực không đổi F hướng theo trục lò xo như hình vẽ. 
a) Hãy tìm quãng đường mà vật nặng đi được và thời gian vật đi hết quãng đường ấy kể từ khi bắt đầu tác dụng lực cho đến khi vật dừng lại lần thứ nhất.
F
m
k
Hình 1b
M
b) Nếu lò xo không gắn vào điểm A mà được nối với một vật khối lượng M (Hình 1b), hệ số ma sát giữa M và mặt ngang là m. Hãy xác định độ lớn của lực F để sau đó vật m dao động điều hòa.
Câu 3. (2,0 điểm) Trên mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp phát ra hai dao động u1 = acoswt; u2 = asinwt, l = 4 cm, khoảng cách giữa hai nguồn là S1S2 = 13 cm. Hỏi trên đoạn S1S2 có mấy điểm cực đại dao động cùng pha với u2. 
Câu 4. (1,0 điểm) Một con lắc đơn dao động với biên độ góc , có mốc thế năng được chọn tại vị trí cân bằng của vật nặng. Tính tỉ số giữa thế năng và động năng của vật nặng tại vị trí mà lực căng dây treo có độ lớn bằng trọng lực tác dụng lên vật nặng.
Câu 5. (2,0 điểm)
 a. Hai mạch dao động điện từ lý tưởng đang có dao động điện từ tự do. Điện tích của tụ điện trong mạch dao động thứ nhất và thứ hai lần lượt là q1 và q2 với q tính bằng C. Ở thời điểm t, điện tích của tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch dao động thứ nhất lần lượt là 10-9 C và 6 mA, cường độ dòng điện trong mạch dao động thứ hai có độ lớn bằng bao nhiêu?
b. Một anten parabol đặt tại điểm O trên mặt đất,phát ra một sóng truyền theo phương làm với mặt phẳng ngang một góc 450 hướng lên cao.Sóng này phản xạ trên tầng điện ly,rồi trở lại gặp mặt đất ở điểm M.Cho bán kính Trái Đất R=6400km.Tâng điện li coi như một lớp cầu ở độ cao 100km trên mặt đất.Cho 1 phút=3.10-4 rad.Tính độ dài cung OM.
•
•
R
L
C
K
A
B
M
N
Câu 6. (4,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ 3 gồm điện trở R, tụ điện C và cuộn cảm có điện trở thuần mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều 
Bỏ qua điện trở của dây nối và của khoá K. 
1. Ban đầu khoá K đóng, điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn AM và MB lần lượt là: 
a) Tính hệ số công suất của đoạn mạch.
b) Viết biểu thức của điện áp tức thời hai đầu điện trở R.
2. Điện dung của tụ điện Khoá K mở thì điện áp hiệu dụng giữa hai điểm M, B là Tính giá trị của điện trở R và độ tự cảm L.
Câu 7. (2,0 điểm) Trong thiết bị giao thoa của Young hai khe cách nhau a = 1(mm) hai khe cách màn quan sát một đoạn D = 2 (m). Chiếu đồng thời 2 bức xạ λ1 = 0,4 (μm), λ2 = 0,56 (μm).Xét 2 điểm M,N nằm khác phía vân trung tâm với MO = ON = 10(mm), trên đoạn M N có mấy vạch đen trùng nhau ?
Câu 8. (2,0 điểm) Giả sử hai cực của tế bào quang điện là hai tấm gương phẳng song song, đối diện nhau catôt có giới hạn quang điện là λ0. Chiếu vào catốt một bức xạ có bức sóng λ = λ0/2, dòng điện sẽ triệt tiêu khi uAK ≤ -2,275(V). Tìm 
a) λ, λ0
b) Vận tốc ban đầu cực đại của quang điện từ. 
Câu 9. (2,0 điểm)
Cho các dụng cụ sau:
Một đoạn dây mảnh đủ dài;
Một quả nặng 50g;
Thước đo chiều dài (độ chia tới mm);
Thước đo góc;
Đồng hồ bấm giây (độ chia tới 1/100 giây);
Giá thí nghiệm.
Yêu cầu: 
Trình bày cơ sở lí thuyết đo gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm.
Xây dựng phương án thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do.
Nêu các nguyên nhân sai số có thể mắc phải trong khi làm thí nghiệm.
------------------------------------Hết----------------------------------------
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
Trường THPT Đặng Thai Mai
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH
Năm học: 2015-2016
HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÍ
Lớp 12 THPT 
Câu 
Nội dung
Điểm
Câu1
(2 điểm )
Mô men động lượng của đạn ngay trước va chạm: 
	L1 = mv.Sin600 = 3.10-3. = 0,650v
Mô men động lượng của hệ ngay sau khi viên đạn cắm vào thanh: 
	Lh = 
Áp dụng định luật bảo toàn mô men động lượng: 
	Lh = L1 ®
 v = (m/s)
Chú ý Chỉ thành phần v tiếp tuyến với thanh mới gây ra chuyển động quay, bởi vậy trong công thức L1 v1=vsinα.
0.5đ
0.5đ
0.5đ
0.5đ
Câu 2
(3 điểm )
	a) Chọn trục tọa độ hướng dọc theo trục lò xo, gốc tọa độ trùng với vị trí cân bằng của vật sau khi đã có lực F tác dụng như hình 1. Khi đó, vị trí ban đầu của vật có tọa độ là x0. Tại vị trí cân bằng, lò xo bị biến dạng một lượng x0 và:
F
m
k
Hình 1
O
x0
Tại tọa độ x bât kỳ thì độ biến dạng của lò xo là (x – x0), nên hợp lực tác dụng lên vật là: 
Thay biểu thức của x0 vào, ta nhận được:
Trong đó . Nghiệm của phương trình này là: 
Như vậy vật dao động điều hòa với chu kỳ . Thời gian kể từ khi tác dụng lực F lên vật đến khi vật dừng lại lần thứ nhất (tại ly độ cực đại phía bên phải) rõ ràng là bằng 1/2 chu kỳ dao động, vật thời gian đó là: 
Khi t= 0 thì: 
Vậy vật dao động với biên độ F/k, thời gian từ khi vật chịu tác dụng của lực F đến khi vật dừng lại lần thứ nhất là T/2 và nó đi được quãng đường bằng 2 lần biên độ dao động. Do đó, quãng đường vật đi được trong thời gian này là:
b) Theo câu a) thì biên độ dao động là 
- Để sau khi tác dụng lực, vật m dao động điều hòa thì trong quá trình chuyển động của m, M phải nằm yên.
Lực đàn hồi tác dụng lên M đạt độ lớn cực đại khi độ biến dạng của lò xo đạt cực đại khi đó vật m xa M nhất (khi đó lò xo giãn nhiều nhất và bằng: ).
Để vật M không bị trượt thì lực đàn hồi cực đại không được vượt quá độ lớn của ma sát nghỉ cực đại:
Từ đó suy ra điều kiện của độ lớn lực F : 
0.5đ
0.5đ
0.25đ
0.25đ
0.5đ
0.5đ
0.5đ
Câu3
(2 điểm )
Giải bài toán trên thay cùng pha với u1 bằng cùng pha với u2
uM = 2acos()cos(ωt + ) = - 2acos()sinωt 
 Để uM cùng pha với u2 thì 
cos() = -1à = (2k+1)π, 
với k = 0, ±1. ±2. ....
 d2 – d1 = ( 2k + )l (*)
 d2 + d1 = 3,25l (**)
Từ (*) và (**) ta suy ra d2 = (k+2)l 0 ≤ d2 = (k+2)l ≤ 3,25l
 --> -2 ≤ k ≤ 1. 
Có 4 giá trị của k Có 4 điểm cực đại dao động cùng pha với u2
0.5đ
0.5đ
0.5đ
0.5đ
Câu4
(1 điểm )
+ T =mg
0.5đ
0.5đ
Câu5
(2 điểm )
a. Từ 
lấy dạo hàm theo thời gian cả hai vế ta có: . 
Từ (1) và (2) thay các giá trị q1 và i1 tính được i2 = 8 mA
0.5đ
0.5đ
j
O’
 A
a
O b
M
b. Để tính độ dài cung AM ta tính góc j = Ð OO’M
Xét tam giác OO’A
 OO’ = R; O’A = R + h
b = Ð O’OA = 1350
Theo ĐL hàm số sin:
= 
----> = sin1350 = 0,696------> a = 88,250 
 ------> j = 3600 – 2700 – 88,250 = 1,750 = 1,75.60.3.10-4 = 315.10-4 rad
Cung AM = Rj = 315.10-4.6,4.103 (km) = 201,6 km
0.25đ
0.25đ
0.25đ
0.25đ
Câu6
(4 điểm )
Tính hệ số công suất và viết biểu thức của điện áp hai đầu R 
I
U1
U2
UAB
+ Khi khoá K đóng, tụ C bị nối tắt
+ Giản đồ véc tơ : 
- Áp dụng định lí hàm số cosin: hệ số công suất của 
đoạn mạch:
..
- Suy ra uAM trễ pha so với uAB nên:
0,25
0,25
1,0
0,5
Tính R; L (2,5điểm) 
+ Dung kháng của tụ điện: 
+ Từ giản đồ véc tơ, ta còn có: 
 , 
suy ra: 
+ Khi khoá K mở, mạch có thêm tụ điện, lúc này điện áp hiệu 
dụng giữa hai điểm M, B:
 , 
thay R=2r; ZL=3r 
vào ta được: . 
Từ đó suy ra:  
0,5
0,5
0,25
0,25
0,5
Câu7
(2 điểm )
Khoảng vân của 2 bức xạ là:
i1 = λ1 D/a = 0.8mm
i2 = λ2 D/a = 1.12mm
 tọa độ cực tiểu trùng sẽ là x = (2m + 1 ) i/2
 ((2m1 + 1 ) i1/2 = ( 2m2 + 1) i2/2 hay 
 Thay λ2= 0.56, λ1= 0.49 thì (1)
Phương trình (1) có nghiệm 
Vậy tọa độ cực tiểu trùng là x = 7.(2m +1) i1/2(mm)
Cho – ON x OM
- 10 (2m +1) 2,8 10
Do 2m + 1 lẻ nên - 3 2m +1 3 -2 m 1
Vậy có 4 vạch đen trùng
0. 5đ
0. 5đ
0. 5đ
0. 5đ
Câu8
(2 điểm )
1. a) Ta có - = = eUh 
Thay λ = , ta có = eUh, λ0 = 	
Thay e = -1,6.10-19, Uh = -2,275, ta có: 
 λ0 = 5,46.10-7 (m), λ = 2,73.10-7 (m)
 b) = eUh
v0max = = 
v0max = .106 (m/s) = 0,894.106 (m/s) 
0.5đ
0.5đ
0.5đ
0.5đ
Câu9
(2 điểm )
α
Cở sở lý thuyết :
* Tại li độ góc α nhỏ :
- Định luật II Niutơn: 
đặt 
 Ta có phương trình : 
 con lắc dao động điều hoà với chu kỳ: 
b) Chọn dây có chiều dài ℓ1 = 40cm. Mắc quả nặng vào đầu tự do của sợi dây treo trên giá đỡ để tạo thành con lắc đơn.
- Kéo quả nặng lệch khỏi phương thẳng đứng một góc nhỏ (50) rồi thả nhẹ.
-Đo thời gian con lắc thực hiện n dao động toàn phần (). Thực hiện lại phép đo trên với các giá trị khác nhau của α và ghi kết quả vào bảng :
m = 50g, ℓ1 = 40cm
α
t
T
g
α1 
t1 = ...
T1 = ...
g1 = ...
α2 
t2 = ...
T2 = ...
g2 = ...
α3 
t3 = ...
T3 = ...
g3 = ...
.
..
- Lặp lại các phép đo trên với sợi dây có chiều dài ℓ2 = 50cm, 
ℓ3 = 60cm rồi ghi vào bảng.
 Từ đó tính được g trung bình.
Sai số có thể mắc phải trong khi đo :
- Sai số đo trực tiếp: đo góc, đo chiều dài, đo thời gian
- Sai số khi làm thí nghiệm con lắc dao động không phải trong mặt phẳng thẳng đứng.
- Do lực cản không khí, gió
- Sai số do dụng cụ đo.
0.25
0.25
0.25
0.5
0.25
0.5
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trường THPT Đặng Thai Mai
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc
 Quảng Xương, ngày 11 tháng 12 năm 2015
1. Khung ma trận đề thi HSG Vật Lí
 Cấp độ
Tên chủ đề
(Nội dung, chương...)
Nhận biết
Thông hiểu
Vận dụng
Cộng
Cấp độ thấp
Cấp độ cao
Chủ đề 1: Động lực học vật rắn
Số câu 01
Số điểm 2đ Tỉ lệ 10%
Số câu 01
Số điểm 02
Số câu 01
2 điểm=10 %
Chủ đề 2: Dao động cơ 
Số câu 02
Số điểm 4đ Tỉ lệ 20 %
Số câu 01
Số điểm 01
Số câu01
Số điểm03
Số câu 2
 4 điểm=20 %
Chủ đề 3: Sóng cơ 
Số câu 01
Số điểm 2đ Tỉ lệ 10 %
Số câu 01
Số điểm 02
Số câu 01
2 điểm=10 %
Chủ đề 4: Dao động và sóng điện từ
Số câu 02
Số điểm 2đ Tỉ lệ 10 %
Số câu 01
Số điểm 1đ
Số câu 01
Số điểm 1đ
Số câu 01
2 điểm=10 %
Chủ đề 5: Dòng điện xoay chiều
Số câu 01
Số điểm 4đ Tỉ lệ 20%
Số câu 01
Số điểm 4đ
Số câu 01
4 điểm=20 %
Chủ đề 6: Sóng ánh sáng
Số câu 01
Số điểm 2đ Tỉ lệ 10 %
Số câu 01
Số điểm 02
Số câu 01
2 điểm=10 %
Chủ đề 7: Lượng tử ánh sáng
Số câu 01
Số điểm 2đ Tỉ lệ10 %
Số câu 01
Số điểm 02
Số câu 01
2 điểm=10 %
Chủ đề 8: Thực hành
Số câu 01
Số điểm 2đ Tỉ lệ 10 %
Số câu 01
Số điểm 02
Số câu 01
2 điểm=10 %
Tổng số câu 09
Tổng số điểm 20
Tỉ lệ 100%
Số câu 01
Số điểm 2
10%
Số câu 01
Số điểm 2
10%
Số câu 03
Số điểm 5
25%
Số câu 05
Số điểm 14
75%
Số câu 09
Số điểm 20
	2. Cấu trúc đề thi
TT
Phần kiến thức
Số điểm
Số câu hỏi
Loại câu hỏi
1
Động lực học vật rắn
2,0
1
Tự luận
2
Dao động cơ 
4,0
1-2
Tự luận
3
Sóng cơ
2,0
1
Tự luận
4
Dao động và sóng điện từ
2,0
1
Tự luận
5
Dòng điện xoay chiều
4,0
1-2
Tự luận
6
Sóng ánh sáng
2,0
1
Tự luận
7
Lượng tử ánh sáng
2,0
1
Tự luận
8
Phương án thực hành
2,0
1
Tự luận
 Tổng số
20,0
9 đến 10 câu.
 	3. Nội dung thi: 	Nội dung thi thuộc chương trình vật lí THPT, chủ yếu là chương trình vật lí lớp 12 (chương trình chuẩn và nâng cao).