Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 MÔN VẬT LÝ - SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG BÌNH
SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Số báo danh: . KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TĨNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn: VẬT LÍ –Vòng 1 Khóa ngày: 11/10/2012 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1(2,0 điểm): Trên mặt bàn nằm ngang có một khối bán trụ cố định có bán kính R. Trong mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với trục O của bán trụ (mặt phẳng hình vẽ) có một thanh đồng chất AB chiều dài bằng R tựa đầu A lên bán trụ, đầu B ở trên mặt bàn. Trọng lượng của thanh là P. Bỏ qua ma sát giữa bán trụ và thanh. Hệ số ma sát giữa thanh và mặt bàn là k= Góc α (góc hợp bởi thanh AB và mặt bàn) phải thõa mãn điều kiện gì để thanh ở trạng thái cân bằng? Câu 2 (2,0 điểm): Một mol khí lí tưởng thực hiện chu trình 1-2-3-1 như hình vẽ. Biết T 1 = 300K; T 3 = 675K; V 3 = 5lít; R = 8,31J/mol.K; các điểm 1 và 3 cùng nằm trên một Parabol đi qua gốc tọa độ. Tính công sinh ra trong cả chu trình. Câu 3 (2,0 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ: E = 6V, r = R 3 = 0,5, R 1 = 3, R 2 = 2, C 1 = C 2 = 0,2 F, độ lớn điện tích electron e = 1,6.10 -19 C. Bỏ qua điện trở các dây nối. a) Tìm số electron dịch chuyển qua khóa K và chiều dịch chuyển của chúng khi khóa K từ mở chuyển sang đóng? b) Thay khóa K bằng tụ C 3 = 0,4 F. Tìm điện tích trên tụ C 3 trong các trường hợp sau: - Thay tụ C 3 khi K đang mở. - Thay tụ C 3 khi K đang đóng Câu 4 (2,0 điểm): Một điểm sáng S chuyển động theo vòng tròn với vận tốc có độ lớn không đổi v 0 xung quanh trục chính của thấu kính hội tụ ở trong mặt phẳng vuông góc với trục chính và cách thấu kính một khoảng d = 1,5f (f là tiêu cự của thấu kính). Hãy xác định : a) Vị trí đặt màn để quan sát được ảnh của S. b) Độ lớn và hướng vận tốc ảnh của điểm sáng S. Câu 5 (2,0 điểm): Một pittong khối lượng m có thể trượt không ma sát trong một xilanh đặt nằm ngang. Ban đầu pittong ngăn xilanh thành hai phần bằng nhau chứa cùng một lượng khí lý tưởng dưới áp suất P, chiều dài mỗi ngăn là d, tiết diện của pittong là S. Pittong hoàn toàn kín để khí ở hai ngăn không trộn lẫn vào nhau. Dời pittong một đoạn nhỏ rồi thả ra không vận tốc đầu. Coi quá trình biến đổi khí trong xilanh là đẳng nhiệt. Chứng minh rằng pittong dao động điều hòa. Tìm chu kì của dao động đó. ……………………. Hết……………………… 3 3 ΩΩΩ µ µ O α A B R Hình cho câu 1 B C 1 C 2 R 1 R 2 R 3 A M N K E, r Hình cho câu 3 P, V P, V Hình cho câu 5 V(l) T(K) O 1 2 3 V 1 V 3 Hình cho câu 2 T 1 T 2 T 3 S GIO DC V O TO QUNG BèNH Kè THI CHN HC SINH GII TNH LP 12 THPT NM HC 2012 2013 Mụn: VT L Vũng 1 HNG DN CHM CHNH THC Cõu Ni dung im Cõu 1 (2,0 ) Thanh chịu trọng lợng P, phản lực N của bán trục ở A vuông góc với mặt trụ (đi qua 0). Phản lực to n ph n Q của mặt bàn xiên góc với phơng ngang vì có ma sát, trong đó: ; trong đó là lực ma sát. Ba lực cân bằng, vậy giao điểm của phải ở trên giá của. Ta có: (1) Chiếu (1) xuống ox ta có: Ncos = F ; (2) Chiếu (1) xuống oy : Nsin + Q N = P ; (3) Tam giác OAB là cân nên góc = 2 Lấy mo men đối với B : P; (4) Mặt khác : ; (5) Ta có 4 phơng trình cho 4 ẩn N; Q N ; F và . Từ (4) có: . Thay vào (2) nhận đợc: ; (6) Thay vào (3) thu đợc: Q N = P - Nsin = (7) Thay (6) và (7) vào (5) có: . Suy ra: tg ; hay Mặt khác, dễ thấy rằng vị trí của thanh khi đầu A của thanh là tiếp điểm với bán trụ thỡ thanh tạo với mặt ngang với một góc giới hạn = 45 0. . Vậy trạng thái cân bằng của thanh ứng với góc thừa mãn điều kiện: . 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,5 Cõu 2 (2,0 ) ở trạng thái 3: . 0,25 0,5 N Q F Q= + r r r F r , ,Q N P r r r ,N Q r r P r 0P Q N+ + = r r r BAN = 2sinNR 2 cosR N Q 3 3 F = = sin4 P 2sin2 cosP N 4 gcotP F = 4 P3 P 4 3 tg4 P 3 1 o 30 00 4530 25 3 3 3 /10.22,11 mN V RT P == P y A B R N Q n Q F x O O P 3 V P 2 V 1 V 3 1 3 2 P 1 V× T 1 =V 1 2 vµ T 3 = V 3 2 nªn: Suy ra ; .10 5 N/m 2 ………………………… Ph¬ng tr×nh cña ®o¹n 1-3 trong hÖ täa ®é (P,V) nh sau: Tõ P.V=RT=RV 2 Suy ra P=RV nªn ®o¹n 1-3 trong hÖ (P,V) lµ ®o¹n th¼ng i qua góc t a đ ọ độ. ………………… C«ng sinh ra : ………………………………… 0,25 0,5 0,5 Câu 3 (2,0 đ) a) + Cường độ dòng điện trong mạch chính khi K đóng hay K mở là: ……………………………………… + Khi K mở : C 1 nối tiếp với C 2 nên điện tích của hệ các bản tụ nối với M: q M = 0 Dấu điện tích của các bản tụ như hình vẽ. ………………………………. + Khi K đóng: dấu điện tích trên các bản tụ như hình + Các electron di chuyển từ ; +Số hạt (hạt) b) Thay tụ C 3 khi K mở, K đóng: Gọi điện tích của các tụ lúc này là: và có dấu như hình vẽ Ta có: + (1) + (2) + (3) 0,25 0,25 0,25 0,25 αα 1 1 3 3 300 2 675 3 V T V T = = = lV 3 10 1 = 48,7 1 1 1 == V RT P αα )(312))(( 2 1 1313 JVVPPA ≈−−= 1 2 3 6 1( ) 3 2 0,5 0,5 E I A R R R r = = = + + + + + + 1 1 1 1 1 2 . .( ) 1( ) AM AB q C U C U C I R R C µ = = = + = 2 2 2 2 2 . . 0,4( ) NM NB q C U C U C I R C µ = = = = , 1 2 1, 4( ) M q q q C µ = − − = − B K M→ → 6 12 19 1, 4.10 8,75.10 1,6.10 e n − − = = 1 2 3 , , M M M q q q 2 2 2 0,2 M M MN q q U C = − = − 1 1 1 1 I.R 3 0,2 M M MN MA AN q q U U U C = + = − + = − + 3 3 2 3 . 2 0,4 M M MN MB BN q q U U U I R C = + = − = − C 1 C 2 R 1 R 2 R 3 A B M N K E, r + + - - - C 1 C 2 R 1 R 2 R 3 A B M N K E, r + - - - + A C 1 C 2 R 1 R 2 R 3 B M N C 3 E, r + - - + - + - Từ (1), (2), (3) ta được: (4) - Khi K mở, thay tụ C 3 thì : Do đó ………………………………………………………………… - Khi K đóng, thay tụ C 3 thì: Do đó U MB = 0 (V), ……………………………………………………… 0,5 0,25 0,25 Câu 4 (2,0 đ) + Vị trí đặt màn d' = = 3f …………………………………………………. + k = = -2 . Vòng tròn quỹ đạo ảnh có bán kính lớn gấp đôi quỹ đạo vật…………… + Vận tốc góc của vật và ảnh như nhau, nên vận tốc dài của ảnh có độ lớn v' = 2v 0 . …… + Chọn tia sáng đi qua quang tâm để khảo sát, ta nhận thấy chiều vận tốc ảnh ngược với chiều vận tốc của vật.Vậy vận tốc của ảnh luôn có phương tiếp tuyến với quỹ đạo của nó và có chiều ngược chiều chuyển động của S. 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 5 (2,0 đ) - Các lực tác dụng lên pittong gồm có: (F 1 = P 1 .S, F 2 = P 2 .S). - Ta luôn có: - Ở vị trí cân bằng: P 1 = P 2 F 01 = F 02 - Chọn trục ox như hình vẽ, gốc O ở VTCB.Xét pittong ở vị trí có tọa độ x bé + V 1 = (d+x). S; V 2 = (d-x). S + Áp dụng định luật Bôilơ-Mariốt: P 1 .S.(d +x) = P 2 . S.(d-x) = P.S.d ………………. + Áp dụng định luật II Newton: F 1 – F 2 = ma …………………………… Vì x<<d nên , thay a = x ’’ ta có Hay ………………………………………………………………. Điều đó chứng tỏ pittong dao động điều hòa với tần số góc và chu kì …………………………………………………………………………… 0,25 0,5 0,25 0,5 0,5 * Ghi chú: 1. Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó. 2. Không viết công thức mà viết trực tiếp bằng số các đại lượng, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. 3. Ghi công thức đúng mà: 1 2 3 0,8 0,2 M M M MN q q q U− − + = + 1 2 3 0 0,25( ) M M M MN q q q U V− − + = ⇒ = − 3 0,7 M q C µ = 1 2 3 1,4 2( ) M M M MN q q q U V− − + = − ⇒ = − 3 0 M q = df d f− 'd d − 1 2 , , ,mg N F F r r r r 0mg N+ = r r r ⇒ 1 2 2 2 2 . . ( ). P S d P P S ma x ma d x ⇔ − = ⇔ − = − 2 2 2 d x d− ≈ '' 2. .P S x mx d − = '' 2 0 PS x x md + = 2PS md ω =2 2 md T PS π = O x x F 2 F 1 3.1. Thay số đúng nhưng tính toán sai thì cho nửa số điểm của câu. 3.3. Thay số từ kết quả sai của ý trước dẫn đến sai thì cho nửa số điểm của ý đó. 4. Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 3 lần trở lên thì trừ 0,5 điểm. 5. Điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 điểm. . SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Số báo danh:............. KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TĨNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2 012 - 2013 Môn: VẬT LÍ. E, r + + - - - C 1 C 2 R 1 R 2 R 3 A B M N K E, r + - - - + A C 1 C 2 R 1 R 2 R 3 B M N C 3 E, r + - - + - + - Từ (1), (2), (3) ta được: (4) - Khi K mở,