Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn thi: Vật lí lớp 12 thpt thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HOÁ
Số báo danh
...................
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Môn thi: VẬT LÍ
Lớp 12 THPT 
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề này có 10 câu, gồm 02 trang
(Hình 1)
A
C
m
a
Bài 1. (2 điểm) 
 Cho cơ hệ như hình 1. Ròng rọc cố định C và 
con lăn A là đĩa tròn đồng chất có cùng khối lượng
M = 600g và bán kính R. Sợi dây một đầu quấn 
quanh con lăn A rồi vắt qua ròng rọc C, đầu còn 
lại nối với một vật có khối lượng m = 100g. 
Thả cho con lăn lăn không trượt trên mặt phẳng 
nghiêng cố định. Góc giữa mặt phẳng nghiêng so 
với mặt ngang a = 30o. Biết rằng dây không dãn, 
không khối lượng, không trượt trên ròng rọc và con lăn. Lấy g = 10m/s2.
Tính gia tốc của vật m. 
Tính lực căng của sợi dây.
Bài 2. (2 điểm) 
Một con lắc lò xo lí tưởng treo thẳng đứng, lò xo có độ cứng 100 N/m, vật nhỏ có khối lượng 500g. Từ vị trí cân bằng kéo vật xuống dưới theo phương thẳng đứng một đoạn 10cm rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hòa. Lấy g = 10m/s2. Xác định tỉ số thời gian lò xo bị nén và dãn trong một chu kỳ.
Bài 3. (2 điểm) 
Một con lắc lò xo lí tưởng nằm ngang, lò xo có độ cứng 100 N/m, vật nhỏ có khối lượng 500g. Đưa vật đến vị trí mà lò xo bị nén 10cm, rồi thả nhẹ. Biết hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nằm ngang là m = 0,2. Lấy g = 10 m/s2. Tính vận tốc cực đại của vật trong quá trình dao động.
Bài 4. (2 điểm) 
Trên bề mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B (AB=16cm) dao động điều hòa cùng biên độ, tần số 25Hz, cùng pha, coi biên độ sóng không đổi khi lan truyền. Biết tốc độ truyền sóng là 80cm/s. Xét hai điểm M và N ở mặt chất lỏng cùng nằm trên đường thẳng vuông góc với AB tại B dao động với biên độ cực đại, điểm M cách B xa nhất và N gần B nhất. Tính MB, NB.
A
B
R
C
M
(Hình 4)
N
L
Bài 5. (4 điểm)
Cho mạch điện gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần 
cảm L và tụ điện C mắc như hình 4. Đặt vào hai đầu AB một 
điện áp xoay chiều có biểu thức: uAB = Ucoswt (V), tần số 
góc w thay đổi được. 
1. Khi w = w1 thì điện áp giữa hai đầu các đoạn mạch AN và MB vuông pha với nhau. Khi đó UAN = 50V, UMB = 100V và mạch tiêu thụ công suất P = 50W. 
Tính R, ZL, ZC.
 2. Thay đổi tần số góc w đến giá trị w = w2 = 100prad/s thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại. Tính L, C và w1.
Câu 6 (2,0 điểm).
Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường dây một pha với hiệu suất truyền tải là 90%. Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng thêm 20% và giữ nguyên điện áp ở nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên đường dây lúc này là bao nhiêu? Biết hao phí điện năng chỉ do toả nhiệt trên đường dây và không vượt quá 20%. Coi điện áp luôn cùng pha với dòng điện.
Câu 7 (2,0 điểm). 
Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến gồm một tụ điện có điện dung và cuộn cảm có độ tự cảm .
a) Mạch này có thể thu được sóng điện từ có bước sóng bao nhiêu? 
b) Để mạch chỉ thu được sóng điện từ có bước sóng từ đến thì cần phải ghép thêm một tụ điện Cx có điện dung biến thiên. Hỏi phải ghép Cx nối tiếp hay song song với tụ điện C0? Điện dung của tụ điện Cx biến thiên trong khoảng nào?
Câu 8. (2,0 điểm)
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng. Lần thứ nhất, ánh sáng dùng trong thí nghiệm có hai loại bức xạ có bước sóng l1=0,56mm và l2, với 0,67mm < l2 < 0,74mm, thì trong khoảng giữa hai vân sáng gần nhau nhất cùng màu với vân sáng trung tâm có 6 vân sáng của bức xạ l2. Lần thứ hai, ánh sáng dùng trong thí nghiệm có ba loại bức xạ có bước sóng l1, l2 và l3 với , khi đó trong khoảng giữa hai vân sáng gần nhau nhất và cùng màu với vân sáng trung tâm quan sát được bao nhiêu vân sáng đơn sắc?
Câu 9. (2,0 điểm)
Hai bản kim loại phẳng M, N đặt đối diện, song song cách nhau 4cm trong chân không. Cho công thoát của kim loại M là A = 2,5eV. Chiếu đến điểm O trên bản kim loại M một bức xạ có bước sóng= 0,3m. Cho các hằng số 
a) Tính vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron bứt ra từ bản M.
b) Đặt giữa M và N một hiệu điện thế không đổi UMN = 4,55 V. Hỏi các quang êlectron có thể đến cách bản N một đoạn gần nhất là bao nhiêu.
Bài 10. (2 điểm) 
Cho các dụng cụ: các ống thủy tinh giống nhau hình trụ, ống cao su (có tiết diện lỗ phù hợp với tiết diện của ống thủy tinh), nút bấc, phễu, giá đỡ, thước kẻ chia đến milimét, cốc, nước (coi như đã biết khối lượng riêng của nước). Hãy xây dựng phương án đo áp suất khí quyển nếu chỉ dùng các dụng cụ đã cho.
----------------------------------HÕT-------------------------------------
Đáp án
Câu
Nội dung
Điểm
Câu 1. (2,0 điểm)
1. Tính gia tốc của vật m 
T1
A
C
m
a
PM
T2
T2
P
T1
(+)
K
Fmsn
- Vẽ hình, chọn chiều dương của hệ.
Gọi O2, O1 là tâm của đĩa A, ròng rọc C
- Vận tốc trên dây AB: vA/K = vB/O1 = vC = v
(vì O1 đứng yên, K đứng yên tức thời)
 Suy ra: w2.2R = w1.R = vC 
2g2R = g1R = aC = a (1)
- Xét vật m:
 T1 – mg = ma (2)
- Xét ròng rọc :
 (T2 – T1)R = (3)
- Xét con lăn (coi K là tâm quay tức thời)
 MgRsina - T2 2R = (4)
- Giải hệ phương trình trên ta được : a = 
+ Thay số , tính đúng, đơn vị đúng: a = 0,8 m/s2 > 0 nên con lăn lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng, vật m đi lên.
2. Tính lực căng của dây (1điểm)
- Từ (2) tìm được T1 = ma + mg = = 1,08 N
- Từ (3) tìm T2 = T1 + = T1 + a 
 T2 = + = 1,32 N
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,50
Câu 2. (2,0 điểm)
Dl 
dãn
O
-A
A
nén
 (A > Dl) 
O
Dj
x
M1
M2
a
..
Độ dãn của lò xo ở vị trí cân bằng: ; A=10cm > ∆l
® Thời gian lò xo nén Dt1 là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí lò xo không biến dạng đến vị trí cao nhất và trở về vị trí cũ
Vậy: , với 
..
Thời gian lò xo dãn Dt2 là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí lò xo không biến dạng đến vị trí thấp nhất và trở về vị trí cũ:
 ® 
0,50
0,50
0,50
0,50
Câu 3. (2,0 điểm)
Gọi x0 là tọa độ của VTCB, ta có: Fdh = Fms Û k.x0 = mmg 
Þ .
Biên độ dao động của con lắc là: A = Dl – x0 = 9cm.
A
B
O
z
·
·
·
z
Vận tốc cực đại là: vmax = Aw = 90(cm/s)..
1,0
1,0
Câu 4. (2,0 điểm)
, gọi O là trung điểm AB
Cực đại xa B nhất ta có: 
.....................
Cực đại gần B nhất ta có: 
Với n là số nguyên lớn nhất thỏa mãn 
...............................
1,00
1,0
Câu 5. (2,0 điểm)
Khi , tính R, ZL, ZC (2,0 điểm)
I
UL
UAN
UR
UC
UMB
- (1)
- Mặt khác 
 (2)
- Từ (1) và (2) ta có: 
- Ta lại có 
- Tìm 
0,50
0,25
0,50
0,25
0,50
Câu 6. (2,0 điểm)
- Hiệu suất truyền tải ban đầu: H1 = , Trong đó Pi1 là công suất nơi tiêu thụ, Ptp1 là công suất truyền đi, Php1 là công suất hao phí do toả nhiệt trên dây.
- Thay số ta có: Pi1 = 0,9Ptp1 và Php1 = 0,1Ptp1.
- Khi tăng công suất: Pi2 = 1,2Pi1 = 1,08Ptp1 Php2 = Ptp2 – Pi2 = Ptp2 – 1,08Ptp1 (1)
- Mặt khác ta có: Php = . Do U và R không đổi nên 
 (2)
- Từ (1) và (2) ta có: Ptp2 – 1,08Ptp1 = 
- Giải pt trên ta được: 8,77 Hoặc 1,23
- Từ đó tìm được: H2 12,3% (loại do H80%); Hoặc H2 87,8% (thoả mãn)
0,5
0,5
0,5
0,5
Câu 7. (2,0 điểm)
a) Mạch dao động trên có thể bắt được sóng điện từ có bước sóng tính theo công thức: , 
b) Gọi là điện dung của bộ tụ ghép với . 
Bước sóng mà mạch thu được tính theo công thức: . 
Theo yêu cầu của bài toán: , bước sóng mà mạch thu được tăng nên điện dung của bộ tụ tăng. Do đó, tụ ghép song song với tụ 
+ Từ công thức 
+ Vậy: 
0,5
0,5
0,5
0,5
Câu 8. (2,0 điểm)
Khi giao thoa với 2 ánh sáng đơn sắc , tại vị vân trùng của hệ thì k1.i1 = 7.i2 Þ kl1 = 7l2 
Þ 0,67 mm < l2 = < 0,74 mm (k1ÎZ) Þ k1 = 9 Þ l2 = 0,72 mm
Khi giao thoa với đồng thời 3 ánh sáng đơn sắc 
- Tại vị trí vân trùng của cả 3 bức xạ thì 
- Tại vị trí trùng nhau của 2 trong 3 bức xạ thì 
- Tổng số bức xạ đơn sắc quan sát được trong khoảng giữa hai vân liên tiếp cùng màu vân trung tâm là
0,5
0,5
0,5
0,5
Câu 9. (2,0 điểm)
a) Vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron là 
 m/s
b) Chỉ xét các electron bay theo phương vuông góc của bản với vận tốc ban đầu cực đại
Gọi S là quãng đường đi được xa bản M nhất của các electron nói trên, áp dụng định lí động năng tính được 
Vậy các electron này đến bản N gần nhất cách N 1 đoạn là 
1.0
0,5
0,5
Câu 10. (2,0 điểm)
- Làm ống hình chữ U bằng các ống thủy tinh và cao su.............. 
- Dùng phễu rót nước vào ống và đo chiều cao l1 của cột không khí ở trong ống ........ 
- Dùng nút bấc bịt kín miệng trên của một bên ống (gọi là ống A) và nâng ống kia lên (gọi là ống B) hoặc rót thêm nước vào ống B, đo giá trị mới l2 của cột không khí và độ chệnh lệch h của các mực nước trong các ống .....................
- Áp dụng định luật Bôilơ – Mariốt cho thể tích khí bị giam trong ống A.
 Với: r là khối lượng riêng của nước
 p0 là áp suất khí quyển
 g là gia tốc trọng trường
Từ đó suy ra áp suất khí quyển: .... ............................................
0, 5
0, 5
0, 5
0, 5