Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh năm học 2015 - 2016 môn thi: Vật lí lớp 12 thpt ngày thi: tháng 03 năm 2016 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
 Năm học 2015 - 2016
Môn thi: VẬT LÍ
Lớp 12 THPT 
Ngày thi: tháng 03 năm 2016
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề này có 10 câu, gồm 02 trang
Câu 1. (2,0 điểm)
R
Một con gián khối lượng m bò ngược chiều kim đồng hồ theo mép một cái khay nhiều ô ( một cái đĩa tròn lắp trên một trục thẳng đứng ), bán kính R, mômen quán tính I, với ổ trục không ma sát. Vận tốc của con gián ( đối với trái đất ) là v, còn khay quay theo chiều kim đồng hồ với vận tốc góc . Con gián tìm được mẩu vụn bánh mì ở mép khay và dừng lại.
Vận tốc góc của khay sau khi con gián dừng lại, là bao nhiêu?
Cơ năng của hệ có bảo toàn không?
Câu 2. (2,0 điểm)
 m2
 m1
Một con lắc đơn chỉ có thể dao động theo phương nằm ngang trùng với trục lò xo, lò xo có độ cứng 100N/m và quả cầu nhỏ dao động có khối lượng m1=100g. 
Con lắc đơn gồm sợi dây dài l = 25 cm và quả cầu dao động m2 giống
 hệt m1. Ban đầu hệ ở vị trí cân bằng phương dây treo thẳng đứng lò xo 
không biến dạng và 2 vật m1, m2 tiếp xúc nhau. Kéo m1 sao cho 
sợi dây lệch một góc nhỏ rồi buông nhẹ, biết khi qua vị trí cân 
bằng m1 va chạm đàn hồi xuyên tâm với m2. Bỏ qua mọi ma sát, lấy 
g = π2= 10 m/s2. Chu kì dao động của cơ hệ là bao nhiêu?
Câu 3. (2,0 điểm)
 Một con lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k=100N/m, và quả cầu nhỏ A có khối lượng 200g đang đứng yên, lò xo không biến dạng. Quả cầu B có khối lượng 50g bắn vào quả cầu A dọc theo trục lò xo với tốc độ 4m/s lúc t = 0, va chạm giữa 2 quả cầu là va chạm mềm và dính chặt vào nhau. Hệ số ma sát giữa vật và mặt ngang là 0,01, lấy g = 10m/s2. Tốc độ của 2 vật lúc gia tốc đổi chiều lần 3 kể từ t = 0 là bao nhiêu?
Câu 4. (2,0 điểm)
L,r
R
C
V2
A
M
V1
B
K
N
Hình260
 Tại 2 điểm A,B trên mặt chất lỏng cách nhau 16cm có 2 nguồn phát sóng kết hợp dao động theo phương trình: u1= acos(30pt) , u2 = bcos(30pt +p/2 ). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 30cm/s. Gọi C, D là 2 điểm trên đoạn AB sao cho AC = DB = 2cm . Số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn CD là
a) Tính bước sóng của sóng truyền và biên độ dao động của phần tử vật chất tại C.
b) Tính số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn CD ?
Câu 5. (2,0 điểm). 
Cho mạch như hình vẽ 260: UAB ổn định và f = 50 Hz, R = 60 Ω; L = H, RV1= Rv2= 
- K đóng V1 chỉ 170V và uMN trễ pha hơn uAB rad .
- K ngắt, C được điều chỉnh để mạch cộng hưởng. Số chỉ V1 và V2 lần lượt là
Câu 6 (2,0 điểm).
Người ta truyền tải điện năng đến một nơi tiêu thụ bằng đường dây một pha có điện trở R. Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây là U = 220 V thì hiệu suất truyền tải điện năng là 60%. Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ vẫn không thay đổi thì điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bằng bao nhiêu?
Câu 7 (2,0 điểm). 
 Mạch dao động điện từ gồm cuộn cảm thuần l nối tiếp với hai tụ (C0//Cx). Tụ Cx có thể thay đổi được điện dung từ 10pF đến 250pF khi góc xoay biến thiên từ 0-1200 . Cho biết điện dung Cx tỉ lệ với góc xoay theo hàm bậc nhất. Mạch dao động này có tần số biến thiên từ 10MHz-30MHz. Khi mạch đang có tần số là 10 MHz để tần số sau đó là 15MHz thì cần xoay tụ một góc nhỏ nhất là bao nhiêu?
Câu 8. (2,0 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa sóng nước với 2 nguồn kết hợp dao động cùng pha, cùng tần số, biên độ dao động của các nguồn lần lượt là 2cm và 3cm, hai nguồn cách nhau 10cm, sóng tạo ra có bước sóng bằng 2cm, giả sử sóng truyền đi không giảm biên độ. Xác định số gợn hypelbol mà trong đó phần tử môi trường dao động với biên độ cm.
Câu 9. (2,0 điểm) 
Công tối thiểu để bức một êlectron ra khỏi bề mặt một tấm kim loại của một tế bào quang điện là 1,88eV. Khi chiếu một bức xạ có bước sóng 0,489mm thì dòng quang điện bão hòa đo được là 0,26mA. 
a.Tính số êlectron tách ra khỏi catốt trong 1 phút
b.Tính hiệu điện thế hãm để triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện
Câu 10 (2,0 điểm). 
Dùng một nam châm hình móng ngựa, làm như thế nào để xác định được dòng điện qua bóng đèn dây tóc là dòng một chiều hay dòng xoay chiều?
----------------------------------HÕT-------------------------------------
Giám thị coi thi không giải thích gì thêm !
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HOÁ
ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
 Năm học 2015 - 2016
Môn thi: VẬT LÍ
Lớp 12 THPT 
Ngày thi: tháng 03 năm 2016
Câu
Nội dung
Điểm
1
Mômen quán tính của con gián đối với trục quay là: = m.R2.
Vận tốc góc của con gián đối với trục quay là: .
Mômen động lượng của hệ khi con gián bò là:
m - m 	 ( 1 )
Mômen động lượng của hệ khi con gián dừng lại là: 
 	 ( 2 )
Theo định luật bảo toàn mômen động lượng thì : 
 	 ( 3 )
0,25
0,25
0,5
Động năng của hệ khi con gián đang bò là:
 K1 = Kg + K0 = 	 ( 4 )
 Động năng của hệ khi con gián dừng lại là:
 K2 = 	 ( 5 )
Độ biến thiên động năng trong quá trình biến thiên đó là:
 	 ( 6 )
Thay ( 4 ) , ( 5 ) vào ( 6 ) và biến đổi ta có:
 = - < 0
 K2 < K1: Động năng( cơ năng ) của hệ bị giảm (không được bảo toàn).
0,25
0,25
0,25
0,25
2
Do m1 và m2 giống hệt nhau nên mỗi khi va chạm, một qủa 
cầu dừng lai còn quả cầu kia chuyển động với vận tốc bằng vận tốc 
của quả cầu trước đó. Do vậy khi một con lắc dao động thì con lắc kia đứng yên,
Mỗi con lắc chỉ dao động trong một nửa chu kỳ. 
Chu kì dao động của cơ hệ là T = (T1 + T2)/2
 T = p + p = + 
 T= 0,5 + 0,1 = 0,6 s
0,5
0,5
0,5
0,5
3
Gia tốc của vật đổi chiều mỗi khi vật qua VTCB
 Chọn chiều dương như hình vẽ. Thời điểm gia tốc gia tốc đổi chiều lần thứ 3 là lúc hai vật 
qua gốc tọa độ O lần thứ 3.Do đó ta cần tìm vận tốc của hai vật khi qua VTCB lầ thứ 3 
Vận tốc ban đầu của hai vật khi ở VTCB
 · · ·
M’ O M x
 (m1 + m2 ) v0 = m2v ------> v0 = v = 0,8 m/s
Biên độ ban đầu của con lắc lò xo 
 = + m(m1+m2)gA------> A = 3,975 cm
Độ gảm biên độ sau mỗi lần qua VTCB DA = = 0,05 cm
Tổng quãng đường vật đã đi được khi lần thứ 3 vật qua VTCB: 
S = 2A + 2(A - DA) +2(A - 2DA)
----> S = 6A - 6DA = 23,55 cm
 = - AFms = - m(m1+m2)gS
 V2 = v02 - 2mgS = 0,5929 --------> V = 77 cm/s. 
0,5
0,5
0,5
0,5
4
a) Tính bước sóng 
0,5
u1C = acos(30pt - ) = acos(30pt - 2p) 
u2C = bcos(30pt + -) = bcos(30pt + - 14p) 
0,25
Hai sóng truyền tới C vuông pha với nhau nên biên độ sóng tại C là
Uc=a2+b2
0,25
b) Xét điểm M trên S1S2: S1M = d ( 2 ≤ d ≤ 14 cm)
u1M = acos(30pt - ) = acos(30pt - pd) 
u2M = bcos(30pt + -) = bcos(30pt ++ - ) 
 = bcos(30pt + + pd - 16p) mm
0,5
 Điểm M dao động với biên độ cực tiểu khi u1M và u2M ngược pha với nhau
2pd + = (2k + 1)p ----> d = ++ k = + k
2 ≤ d = + k ≤ 14 ------> 1,25 ≤ k ≤ 13,25------> 2 ≤ k ≤ 13 
 Có 12 giá trị của k.Vậy: Số điểm dao động với biên độ cực tiểu trên đoạn CD là 12
0,5
5
L,r
R
C
A
M
B
K
N
V1
V2
L,r
R
A
M
B
N
V1
Ta có hình vẽ 
Cảm kháng 
Khi K đóng
UAB = UAN = 170V 
và uMN trễ pha hơn uAB ` 
thay (2) vào (1) ta được V
UL = V 
UR = R.I = 60. = 63,75VUr = 85-63,75 = 21,25V 
Khi K đóng mạch xảy ra cộng hưởng nên ZC = ZL = 80Ω
ta có U = 170V 
Số chỉ V1: 
Số chỉ V2: 
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
6
. Gọi P là công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây 
 Công suất hao phí trên đường dây
DP1 = (P +DP1)2 . (*).
DP2 = (P +DP2)2 . (**)
----> = (1)
0,5
H1 = ---> DP1 = P( -1) = P= P (***)
 H2 = ---> DP2 = P( -1) = P= P (****)
0,5
Từ (***) và (****) ----> == (2) và = 6 (3)
0,5
 = = 6.()2 ----> U2 = U1 = .220 = 359,26 V 
0,5
7
Vì (C0//Cx) nên Cb = (C0+Cx).
Mà Cx= Cxmin +Cmax-Cminαmax-αmin.∝=10+2α (pF)
Mặt khác fmin =12πLCmax và fmax =12πLCmin
Nên fmax2fmin2= CmaxCmin=C0+CxmaxC0+Cxmin=9
9 C0+9Cxmin= C0+Cxmax
8 C0=Cxmax -9Cxmin=250-90=160pF
↔ C0= 20pF.
0,25
0,25
0,25
0,25
Khi f= 15MHz , f2fmin2= CmaxC→CmaxC=152102=2,25
Cmax= C0+ Cxmax=270pF
C= C0+ Cx = Cxmax /2,25 =120pF
Cx = 100pF = 10,0+ 2α
α=450 .
Khi mạch đang có tần số là 10MHz ứng với αmax=1200 để tần số sau đó là 15MHz thì ứng với góc α=450. Góc nhỏ nhất cần xoay là ∆α = 1200- 450=750
0,25
0,25
0,25
0,25
8
: Các phần tử M của môi trường dao động với biên độ cm. = khi hai sóng truyền từ 2 nguồn đến M vuông pha nhau.
 Xét điểm M trên đoạn S1S2 nối hai nguồn. S1M = d1; S2M = d2 (0 < d2 < 10cm)
Giả sử u1 = 2coswt và u2 = 3coswt ----> u1M = 2cos(wt - ) cm; u2M = 3cos(wt - ) cm
 U1M và u2M vuông pha với nhau thì = + 2kp -----> d2 – d1 = (+k)l = 2k + 0,5 (cm)(*)
Mặt khác d1 + d2 = 10 cm (**) Từ (*) và (**) ----> d2 = k + 5,25
 0 - 5 £ k £ 4 . Có 10 giá trị của k. 
Số gợn hypelbol mà trong đó phần tử môi trường dao động với biên độ cm.là 10
0,5
0,5
0,5
0,5
9
a) a. Ibh = n = 26.10-5A. (n là số êlectron tách ra khỏi catốt trong 1s).
	n = ; 
Số êlectron tách ra khỏi K trong 1 phút: N=60n = 975.1014.
0,5
0,5
. 
Hiệu điện thế hãm Uh = – 0,66V.
0,5
0,5
10
Bật đèn sáng
Đặt nam châm lại gần bóng đèn
0,5 đ
 - Nếu dòng điện qua bóng đèn là xoay chiều: Hình dáng sợi tóc của bóng đèn nhòe đi do dòng điện xoay chiều có cường độ biến thiên liên tục được đặt trong từ trường của nam châm sẽ xuất hiện hiện tượng cảm ứng điện từ làm cho sợi tóc bóng đèn dao động.
- Nếu dòng điện qua bóng đèn là một chiều: Hình dáng sợi tóc của bóng đèn rất rõ nét vì dòng điện một chiều chạy trong dây tốc bóng đèn đặt trong từ trường sẽ làm cho no bị lệch đi một chút mà không bị dao động
0,75 đ
0,75 đ
---------------------------------HẾT---------------------------------
Chú ý: Học sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.