Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT NINH BÌNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MƠN: VẬT LÝ 12- THPT-Vòng Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu (4,0 điểm) Một xi lanh cách nhiệt cốđịnh nằm ngang (hình vẽ 1) chia làm phần pittơng cách nhiệt có bề dày không đáng kể, khối lượng m, nối với thành bên phải lò xo nhẹ nằm ngang dịch chuển không ma sát xi lanh Phần bên trái chứa mol khí lí tưởng đơn nguyên tử, phần bên phải chân khơng Lò xo có chiều dài tự nhiên chiều dài xi lanh Xác định nhiệt dung hệ Bỏ qua nhiệt dung xi lanh, pittơng lò xo Giả sử chiều dài tự nhiên lò xo ngắn chiều dài xi lanh, pittơng giữ vị trí ứng với chiều dài tự nhiên lò xo Khi thả pittơng tự vị trí cân thể tích khí tăng lên gấp lần So sánh nhiệt độ áp suất khí xi lanh ứng với pittơng hai vị trí Dựng đứng xi lanh lên cho phần chứa khí bên Khi pittơng vị trí cân cách đáy xi lanh khoảng h Xác định độ dịch chuyển pittơng hiệt độ khí xi lanh từ T1 đến T2 Câu (4,0 điểm) Một sợi dây đàn hồi AB dài l  10m căng thẳng nằm ngang Đầu B cố định, đàu A gắn với cần rung để có thẻ dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u A  2sin  t  (cm) Tốc độ truyền sóng day 2m/s, sóng truyền tới đầu B phản xạ trở lại Gọi M trung điểm AB Tại thời điểm t = đầu A bắt đầu dao động Sau thời gian ngắn kể A bắt đầu dao động M có li độ 2cm có li độ 4cm? Vẽ hình dạng sợi dây trường hợp Tìm điểm sợi dây có li độ thời điểm t = 8,5s? Câu (4,0 điểm) Cho hệ hai thấu kính L1 L2 đặt lồng trục cách l  30cm , có tiêu cự f1  6cm f  3cm Một vật sáng AB = 1cm đặt vng góc với trục chính, A nằm trục trước L1 cách L1 khoảng d1 Ảnh vâth AB qua hệ A’B’ Cho d1 = 15cm Xác định vị trí, tính chất, chiều độ cao ảnh A’B’ http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Xác định d1 để hốn vị hai thấu kính vị trí ảnh A’B’ khơng đổi Câu (4,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Điện áp hai đầu đoạn mạch u AB  150 cos 100 t  (V ) Bỏ qua điện trở dây nối khóa K, điện trỏe Vơn kế vơ lớn Khi khóa K đóng: UAM = 35V, UMN = 85V, công suất tiêu thụ đoạn mạch MN PMN = 40W Tính R, r, L? Khi khóa K mở, điều chỉnh điện dung C để điện áp hiệu dụng hai tụ điện đạt cực đại UCmax Tìm C, UCmax điện áp hiệu dụng UAM, UMN đó? Khi khóa K mở, điều chỉnh C để số Vôn kế nhỏ nhất? Tìm C số Vơn kế đó? Câu (4,0 điểm) Vật nặng có khối lượng m nằm mặt phẳng nằm ngang, gắn vào đầu lò xo có độ cứng K, đàu lò xo gắn vào điểm cố định A Từ thời điểm đó, vật m bắt đầu chịu tác dụng lực F không đổi hướng theo trục lò xo hình vẽ Bỏ qua ma sát vật m mặt phẳng nằm ngang Hãy tìm quảng đường mà vật m thời gian hết quãng đường kể từ bắt đầu tác dụng lực F vật m dựng lại lần thứ Nếu đầu lò xo khơng gắn vào điểm A mà gắn với vật khối lượng M hình vẽ Hệ số ma sát M mặt phẳng ngang  Hãy xác định độ ớn lực F để vật m dao động điều hòa http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT NINH BÌNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu 1.1 Giả sử truyền cho hệ nhiệt lượng Q Gọi T1 nhiệt độ ban đầu khí, T2 nhiệt độ khí sau truyền cho nhiệt lượng Q Vì bỏ qua ma sát nên theo ngun lí I ta có: U  Q  A  Q  U  A  3R K (T2  T1 )  ( x22  x12 ) 2 (1) K độ cứng lò xo, x1 x2 độ nén lò xo ứng với nhiệt độ T1, T2 Từ điều kiện cân pittông suy ra: P  F Kx PS  x S S K Theo phương trình trạng thái: PV  RT  P  Vậy: x22  x12  (2) RT RT RT (3) thay (3) vào (2)  x   V S x K R K R (T2  T1 )  ( x22  x12 )  (T2  T1 ) K 2 Thay vào (1)  Q  U  A  2R(T2  T1 )  2RT Nhiệt dung hệ là: C  Q  2R T Theo nguyên lý I nhiệt động lực học: U  Q  A Q = (đoạn nhiệt)  U  A  (1) Kx22 Kx22 RT2 U   0; Kx  P2 S ; PV  2  RT2 ;V2  2Sx  2 Thay (2) (1)  (2) RT 3R (T2  T1 )    6(T2  T1 )  T2   T2  6T1  T1  Nhiệt độ giảm http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 V So sánh áp suất: V1  V2  P1  RT1; PV 2  RT2 2  P1 T 7     P2  P1  áp suất giảm P2 T2 Giả sử khí nhận nhiệt lượng Q để tăng nhiệt độ từ T1 đến T2 Theo nguyên lý I: U  Q  A  Q  U  A (1) Q  C T  2R(T2  T1 ) (2); U  3R (T2  T1 ) (3) Chọn gốc hấp dẫn Wt = VTCB Ta có: A   k  h  x   h   mgx (4)   Thay (2), (3), (4) vào (1) ta được: 2R(T2  T1 )  3R (T2  T1 )  k ( x  2hx)  mgx (vì khí thực công nên A< 0) 2 1  kx  (kh  mg ) x  R(T2  T1 )  (5) 2 mg  Fdh  PS; Fdh  k h  Ở thời điểm khí có nhiệt độ T1:  RT1  PV  RT1  PSh  RT1  PS  h Suy ra: mg  kh  RT1 RT mg  k  21  h h h (6)  RT mg  2 RT1 Thay (6) (5) ta có:  21  x  R (T2  T1 )  x  h  h  h RT    RT RT mg     h        21   R (T2  T1 )  x  RT mg h   h   h  h2 h Câu Thời gian ngắn kể từ điểm A bắt đầu dao động, điểm M có li độ cm xảy Ab chưa có sóng dừng Khi phương trình sóng M: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 0,5.  uM  2sin   t  v  0,5.  l 10     2,5s )   2sin   t   (với t   2v   Các thời điểm M có uM  2cm nghiệm t phương trình: 5  uM  2sin   t      2(cm) , với t  2,5s   t   2k (k nguyên); t  2,5s  k  1, 2,3  tmin   2kmin  3s Tại thời điểm t = 3s, sóng sợi dây truyền quãng đường AC = v.t = 2.3 = m Thời điểm nhỏ M có li độ cm xảy AB có sóng dừng   Khi phương trình sóng M: uM  2sin   t     2sin( t   )  cos( t  5 )(cm) 2v  2v  Với t  l  7,5s 2v Các thời điểm M có uM  4cm nghiệm t phương trình: uM  4cos( t  5 )  4(cm) , với t  7, 5s  t=5+2k (k nguyên) với t   7, 5s , suy ra: k = 2,3…  tmin =5+4=9s Tại thời điểm t =9s , sóng truyền quãng đường s  v.t   18m  AB  BD , với BD=8m Vậy AD có sóng tới, DB có sóng dừng Tại t  8,5s sóng truyền quãng đường s = v.t = 17m < 2.AB  dây có đoạn: từ A đến K có sóng tới (AK = 3m) Từ K đến B có sóng dựng (KB = 7m) Trên AK: vị trí N thỏa mãn (AN = x): x  u N  2sin   8,5     0;(0  x  3m)  xN  1m 2  Trên KB: vị trí P thỏa mãn (AP = x, 3m  x  10m ): http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 x  (2l  x)      (l  x)  uP  2sin   t     2sin  t   uP  4sin  cos( t   )(cm)   2 2        (10  x)  Tại thời điểm t = 8,5s, ta có: uP  cos(3,5 ).sin    với x (3m  x  10m)   tất điểm từ K tới B có li độ Câu Khi d1  15cm  d1  d1 f1 6d1   10cm d1  f1 d1  d  l  d1  30  10  20cm; d 2  d2 f2 60  d2  f2 23 2, 6cm   A’B’ ảnh ảo cách L2 khoảng 2,6cm Độ phóng đại: k  A' B '  f1 f  d 2    ảnh A’B’ ngược chiều với vật AB, có độ lớn f1  d1 f2 23 (cm) 23 Khi vật AB trược thấu kính L1: d1  d1 f1 6d1 24d1  180 d f 60  8d1 (1)  ; d  l  d1  ; d 2  2  d1  f1 d1  d1  d  f 3d1  22 Khi vật AB trước thấu kính L2: d1  d1 f 3d1 33d1  90 d f 2(11d1  30) (2)   d  l  d1   d 2   d1  f d1  d1  d  f1 3d1  Để vị trí ảnh khơng đổi hốn vị hai thấu kính: Từ (1) (2) ta có: 60  8d1 2(11d1  30)   3d12  14d1  60  (*) 3d1  22 3d1  Phương trình (*) có nghiệm dương d1 = 7,37 (cm) Vâty phải đặt vật AB cách thấu kính khoảng 7,37 cm Câu Khi đóng, mạch có: R nt (L,r) Ta có: U R  U AM  35V ;U MN  U L2  U r2  852 (1) U  (U R  U r )2  U L2  U R2  2U RU r  U L2  U r2  2.752 (2) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Từ (1) (2)  U r  40V ;U L  75V ; PMN  U r I  40W  I  Vậy: R  PMN  1( A) Ur UR U U 0, 75  35; r  r  40; Z L  L  75  L  (H ) I I I  UZC Ta có: U C  I Z C  Chứng minh: U C max  U  ( R  r )2  ( Z L  ZC )2 ( R  r )  Z L2 2Z L  1 ZC2 ZC U ( R  r )2  Z L2 ( R  r )2  Z L2 , ZC  thay số tính được: ZL Rr U C max  150V , ZC  150  C  Khi Z  75 2, I  2.104 (F ) 3 U  1A;U AM  IR  35V ,U MN  I r  Z L2  85V Z Khi K mở mạch có: R nt (L,r) nt C Ta có UV  I Z MB  U r  (Z L  ZC )2 ( R  r )  (Z L  ZC ) 2  U R  2Rr 1 r  (Z L  ZC )2 2 R  2Rr 1  Khi C thay đổi: ( Z L  Z C )   r  (Z L  ZC )2  UV  R  2Rr Rr 1  r r Ur Ur  UV   40 2(V ) Rr Rr Đẳng thức xảy ZC  Z L  75  C  4.104 (F ) 3 Câu Chọn trục tọa độ hướng dọc theo trục lò xo, gốc tọa độ trùng với vị trí cân vật sau có lực F tác dụng Khi đó, vị trí ban đầu vật có tọa độ x0 Tại vị trí cân bằng, lò xo bị biến dạng lượng x0 x0   F K Tại tọa độ x độ biến dạng lò xo ( x  x0 ) , theo định luật II Niutơn: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369  K ( x  x0 )  F  ma   K ( x  Trong   F )  F  ma   Kx  ma  x   x  K K Vật dao động điều hòa với phương trình: x  A cos(t   ) m Tại thời điểm t = x  x0 , v =  A  F ;   K Quãng đường mà vật nặng kể từ bắt đầu tác dụng lực F đến vật m dừng lại lần thứ nhất: 2F S  2A  K Thời gian kể từ lực F bắt đầu tác dụng đến vật m dừng lại lần thứ nhất: t  T m  K Để sau lực F tác dụng, vật m dao động điều hòa q trình chuyển động m M phải nằm yên Để M nằm yên độ lớn lực đàn hồi cực đại không vượt độ lớn ma sát nghỉ cực đại: Fdh max   Mg K 2A   Mg  K F  Mg   Mg  F  K http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT NINH BÌNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2 01 2- 20 13 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 1 2- THPT Câu 1.1 Giả sử truyền cho hệ nhiệt lượng Q Gọi T1 nhiệt độ ban đầu khí, T2 nhiệt... Vậy: x 22  x 12  (2) RT RT RT (3) thay (3) vào (2)  x   V S x K R K R (T2  T1 )  ( x 22  x 12 )  (T2  T1 ) K 2 Thay vào (1)  Q  U  A  2R(T2  T1 )  2RT Nhiệt dung hệ là: C  Q  2R... nguyên lý I nhiệt động lực học: U  Q  A Q = (đoạn nhiệt)  U  A  (1) Kx 22 Kx 22 RT2 U   0; Kx  P2 S ; PV  2  RT2 ;V2  2Sx  2 Thay (2) (1)  (2) RT 3R (T2  T1 )    6(T2  T1 )  T2