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

TRƯỜNG THPT LÊ LAI
TỔ : LÝ – HÓA
Số báo danh
...................
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
 Năm học 2015 - 2016
Môn thi: VẬT LÝ
Lớp 12 THPT 
Ngày thi:  tháng 3 năm 2015
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề này có 09 câu, gồm 02 trang
.
O
Câu 1: (2,0 điểm)
	Một sợi dây có một đầu treo vào giá đỡ, đầu kia được quấn vào ròng rọc. 
Ròng rọc được cho thả lăn không trượt trên dây (Hình vẽ). Hỏi
a) Lực căng T của dây.
b) Vận tốc của trục ròng rọc sau khi chuyển động xuống được 1,0 m.
Cho biết: Khối lượng của ròng rọc m = 1,0 kg, Io= 12mR2 , g = 9,8 m/s2.
Câu 2: (3,0 điểm)
Một lò xo có khối lượng không đáng kể đặt trên mặt phẳng ngang không ma sát, một đầu gắn cố định vào điểm , đầu còn lại gắn vào vật nhỏ. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương ngang với cơ năng bằng và lực đàn hồi cực đại là . Trong quá trình dao động, khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần liên tiếp chịu tác dụng lực kéo của lò xo có độ lớn là . Chọn trục có phương ngang, gốc trùng với vị trí cân bằng của vật, chiều dương là chiều giãn của lò xo, mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Gốc thời gian là lúc vật chuyển động cùng chiều dương nhanh dần đi qua điểm cách vị trí cân bằng một đoạn .
a) Viết phương trình dao động điều hòa của vật.
b) Kể từ lúc , sau bao lâu điểm chịu tác dụng lực kéo của lò xo có độ lớn bằng lần thứ .
c) Tìm tốc độ trung bình lớn nhất của vật trên quãng đường .
Câu 3: (2,0 điểm)
Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, có hai nguồn kết hợp tại hai điểm A, B cách nhau dao động theo phương thẳng đứng với phương trình Cho tốc độ truyền sóng trên mặt nước là . Biên độ sóng không đổi khi truyền đi.
a) Tính tốc độ dao động cực đại của phần tử nước tại điểm trên mặt nước cách các nguồn lần lượt đoạn và .
b) Hai điểm và trên mặt nước cùng cách đều trung điểm của một đoạn và cùng cách đều hai nguồn sóng . Tính số điểm dao động cùng pha với 2 nguồn trên đoạn . 
Câu 4: (2,5 điểm)
	Trong thí nghiệm giao thoa khe I-âng, dùng đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có khoảng vân trên màn giao thoa tương ứng là và Trên miền giao thoa đối xứng, có bề rộng có bao nhiêu vị trí mà vân tối của i1 trùng với vân sáng của i2? Xác định các vị trí đó.
Câu 5: (3,0 điểm)
	1) Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu AB của đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Điều chỉnh độ tự cảm của cuộn dây có giá trị lần lượt là L1 = 1/p (H), L2 = 3/p (H) thì biểu thức cường độ dòng điện tức trong mạch lần lượt là , . Tính giá trị R và điện dung C của tụ điện.
	2) Cho mạch điện AB gồm một điện trở thuần R, tụ điện C và một cuộn dây mắc nối tiếp theo thứ tự. Gọi M là điểm nối giữa R và C, N điểm nối giữa C và cuộn dây. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều thì đo được điện áp hiệu dụng , điện áp uAN lệch pha p/2 so với uMB đồng thời uAB lệch pha p/3 so với uAN. Biết công suất tiêu thụ của mạch khi đó là 360W. Tính công suất tiêu thụ của mạch khi nối tắt hai đầu cuộn dây.
Câu 6: (2,5 điểm)
Hai mạch dao động điện từ LC lí tưởng 1 và 2 đang có dao động điện từ tự do với các cường độ dòng điện tức thời trong hai mạch tương ứng là và được biểu diễn như hình vẽ. 
a) Tính chu kì dao động điện từ trong mỗi mạch, viết biểu thức của và .
b) Tại thời điểm t, điện tích trên bản tụ của mạch 1 có độ lớn là , tính khoảng thời gian ngắn nhất sau đó để điện tích trên bản tụ của mạch thứ 2 có độ lớn . 
Câu 7: (2,0 điểm)
Catôt của một tế bào quang điện có giới hạn quang điện Đặt vào anôt và catôt của tế bào quang điện điện áp một chiều Anôt và catôt có dạng bản phẳng, song song, cách nhau Chiếu vào catôt ánh sáng có bước sóng Các electron quang điện bật ra từ catôt tiến đến anôt, cách anôt một khoảng gần nhất là bao nhiêu?
Câu 8: (1,0 điểm)
Cho hệ hai con lắc lò xo như hình vẽ, hai lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng lần lượt là k1 và k2, hai vật m1 và m2 có khối lượng bằng nhau. Ban đầu các lò xo không bị biến dạng, hai vật tiếp xúc nhau và có thể trượt không ma sát dọc thanh cứng AB nằm ngang. Kéo vật m1 để lò xo k1 bị nén lại một đoạn A1 rồi thả nhẹ. Va chạm giữa hai vật là xuyên tâm đàn hồi. 
Hãy tính độ nén lớn nhất của lò xo k2 sau va chạm; mô tả chuyển động và tính chu kì dao động của hệ. 
A
B
k2
k1
Câu 9: (2,0 điểm)
Hai quả cầu, một bằng đồng, một bằng nhôm khối lượng bằng nhau. Quả cầu bằng đồng có phần rỗng hình cầu, đồng tâm với quả cầu. Hình dạng, kích thước bên ngoài hai quả cầu giống hệt nhau. Chỉ với một tấm bìa phẳng, cứng, nhám, hãy trình bày phương án thí nghiệm để phân biệt hai quả cầu trên. Viết các công thức cần thiết để giải thích phương án thí nghiệm.
Hết
( Cán bộ coi thi không giải thích gì hơn)
Họ và tên giám thị:
Giám thị 1: .....................................................................Chữ ký:..........................................
Giám thị 2: .....................................................................Chữ ký:..........................................
TRƯỜNG THPT LÊ LAI
TỔ : LÝ – HÓA
Số báo danh
...................
ĐỀ CHÍNH THỨC
HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH
 Năm học 2015 - 2016
Môn thi: VẬT LÝ
Lớp 12 THPT 
Ngày thi: .. tháng 3 năm 2015
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề này có 09 câu, gồm 02 trang
CÂU
NỘI DUNG- LƯỢC GIẢI
ĐIỂM
1. 
(2,0đ)
a) Lực căng sợi dây
1,0đ
P
.
O
(+)
(+)
T
P – T = ma (1) vẽ hình đúng
0,25
T.R = IO. = 
0, 25
T = (2)
0,25
Thay (2) vào (1), ta được: P – T = 2T
hay T = 
0,25
b) Vận tốc của ròng rọc
1,0đ
a = 6,53 m/s2
Áp dụng công thức 
= = 3,61 3,6 m/s
0,25
0,25
0,5
2.
(3,0đ)
a) Lập phương trình dao động điều hòa.
1,0đ
Cơ năng: 
Lực đàn hồi cực đại: 
Giải hệ suy ra: 
0,25
Khi 
0,25
Khi chịu tác dụng lực kéo của lò xo nên suy ra lò xo ở trạng thái giãn: 
t=0: vật chuyển động cùng chiều dương (là chiều giãn của lò xo) nhanh dần đều đi qua điểm M cách vị trí cân bằng đoạn ; suy ra: 
0,25
=> Phương trình: 
0,25
b) Tìm thời điểm chịu tác dụng lực kéo của lò xo có độ lớn bằng lần thứ .
1,0đ
Ta có: 
0,25
Kể từ lúc , thời điểm chịu tác dụng lực kéo của lò xo có độ lớn bằng lần thứ 2015 là: 
0,25
Với là khoảng thời gian ngắn nhất vật dao động từ vị trí cân bằng đến li độ :
0,25
0,25
c) Tốc độ trung bình lớn nhất của vật trên quãng đường .
1,0đ
+Quãng đường: 
0,25
+Thời gian: ; ( là thời gian vật đi hết quãng đường )
Tốc độ trung bình lớn nhất khi vật đi hết quãng đường trong thời gian ngắn nhất. 
•
M1
M2
-5
5
10
x
O 
Muốn vậy có giá trị nhỏ nhất => vật chuyển động lân cận VTCB. Sử dụng véc tơ quay ta tính 
được góc quay 
Vậy 
0,5
+Tốc độ trung bình lớn nhất: 
0,25
3.
(2,5đ)
a) Tính tốc độ dao động cực đại tại một điểm .
1,5đ
=20 
0,25
0,25
=
0,5
0,5
b) Tính số điểm trên đoạn dao động cùng pha với 2 nguồn.
1,0đ
Gọi N là điểm trên OQ cách hai nguồn đoạn 
Phương trình sóng tổng hợp tại N là:
0,25
Để N dao động cùng pha với nguồn thì: ; 
suy ra: 
0,25
Gọi x là khoảng cách từ N đến AB:
Vì thuộc đoạn OP nên =>5 £ k £ 12,08 
0,25
Vậy trên đoạn có 8 điểm dao động cùng pha với hai nguồn
 Trên đoạn có 15 điểm dao động cùng pha với hai nguồn
0,25
4.
(2,0đ)
Khoảng cách gần nhất giữa M và N khi sợi dây ở trạng thái duỗi thẳng.
2,0đ
Điều kiện: 
0,5
Biểu diễn: với n nguyên.
0,5
Trong miền giao thoa : . Vậy có 4 vị trí thỏa mãn vân tối i1 trùng vân sáng i2 tương ứng n bằng: -2; -1; 0; 1.
0,5
Các vị trí đó cách vân trung tâm khoảng x cho bởi bảng sau:
n
-2
-1
0
1
k1
-5
-2
1
4
k2
-6
-2
2
6
x (mm)
-3,6
-1,2
1,2
3,6
0,5
5.
(3,0đ)
1) Tính giá trị R và điện dung C của tụ điện.
1,5đ
Trong cả hai trường hợp: 
0,25
0,25
0,25
Vì ZL1 – ZC1 = ZC2 – ZL2 nên các góc lệch pha của điện áp với dòng điện ứng với 2 trường hợp trên là j1 = - j2
Vì I1 = I2 và các góc lệch pha j1 = - j2 nên 2 vec tơ và đối xứng qua vec tơ 
0,25
0,25
Góc lệch pha của dòng điện với u với mỗi trường hợp có độ lớn p/4. 
. Thay số tính được R = 100 W.
0,25
2) Tính công suất tiêu thụ của mạch khi nối tắt hai đầu cuộn dây.
1,5đ
0,5
Từ giản đồ: 
Công suất của mạch: 
Điện trở: R = 60 W
0,25
0,25
0,25
Khi cuộn dây bị nối tắt thì mạch chỉ còn lại mạch AN nên công suất tiêu thụ của mạch lúc này là:
0,25
6.
(2,5đ)
a) Tính chu kì dao động điện từ trong mỗi mạch, viết biểu thức của và .
1,5đ
- Mạch dao động 1: T1 = 10-3 s
- Mạch dao động 2: T2 = 10-3 s
0,25
0,25
- Từ đồ thị viết được biểu thức cường độ dòng điện tức thời:
0,5
0,5
b) Tính khoảng thời gian ngắn nhất sau đó để điện tích trên bản tụ của mạch thứ 2 có độ lớn .
1,0đ
Tại thời điểm t: 
- Điện tích trên tụ của mạch 1 có độ lớn: bằng điện tích cực đại của tụ. 
Vì cường độ dòng điện trong hai mạch vuông pha nên điện tích của tụ điện trong mạch dao động 2: q2 = 0.
0,25
0,25
- Thời gian ngắn nhất để điện tích tụ điện ở mạch 2 có độ lớn (bằng điện tích cực đại) là: 
0,5
7.
(2,0đ)
Công thức Anh-xtanh : 
0,5
Gọi M là điểm gần anôt nhất mà quang electron đến được, tương ứng các quang e có vận tốc cực đại. Do đó :
0,5
Điện trường đều giữa anôt và catôt:
0,5
Electron đến gần anôt nhất đoạn : 
0,5
8.
(1,0đ)
Tính độ nén lớn nhất của lò xo k2 sau va chạm
0,5đ
Sau khi thả vật m1, nó chuyển động như một vật dao động điều hòa đi từ vị trí biên về VTCB.
Vận tốc của m1 ngay trước khi va chạm đàn hồi xuyên tâm với m2 là: 
Áp dụng ĐL bảo toàn động lượng và ĐLBT cơ năng cho hệ hai vật ngay trước và sau va chạm:
vì m1 = m2 = m 
0,25
Sau va chạm, hai vật trao đổi vận tốc cho nhau: m1 đứng yên còn m2 chuyển động với vận tốc như trước của m1. Sau đó m2 chuyển động như một vật DĐĐH đi từ VTCB ra biên rồi chuyển động về VTCB va chạm đàn hồi xuyên tâm với m1. 
Biên độ dao động của m2 (độ nén lớn nhất của lò xo k2): 
0,25
Mô tả chuyển động và tính chu kì dao động của hệ. 
0,5đ
Khi va chạm với m1 hai vật tiếp tục trao đổi vận tốc cho nhau và sau đó m1 chuyển động như một vật dao động điều hòa và tiếp tục va chạm đàn hồi xuyên tâm với m2. 
0,25
Chu kì dao động của hệ bằng:
0,25
9.
(2,0đ)
Trình bày phương án thí nghiệm để phân biệt hai quả cầu trên. 
1,0đ
Phương án:
-Dùng tấm bìa làm mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng nhỏ (để các quả cầu lăn không trượt)
-Thả đồng thời hai quả cầu, quả nào lăn xuống trước là quả cầu nhôm.
0,5
0,5
Viết các công thức cần thiết để giải thích phương án thí nghiệm.
1,0đ
Giải thích: Vận tốc của quả cầu khi xuống tới chân mặt phẳng nghiêng được tính theo định luật bảo toàn cơ năng:
Vì mômen quán tính nên , do đó . Tức là tốc độ trung bình của quả cầu nhôm lớn hơn tốc độ trung bình quả cầu đồng.
0,5
0,5
( Học sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa)