Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT THANH HÓA KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016-2017 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MƠN: VẬT LÝ 12- THPT Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu (2,0 điểm) Một ròng rọc có dạng đĩa tròn đồng chất khối lượng M = 3kg, bán kính R quay quanh trục cố định qua tâm Một sợi dây mềm, không dãn, đủ dài, khối lượng khơng đáng kể quấn quanh ròng rọc, đầu tự dây nối với vật khối lượng m = 500g (Hình vẽ) Khi vật treo nằm n độ cao h =1,5m thả cho ròng rọc quay tự Sau thời gian vật chạm đất? Tính động hệ vật trước chạm đất Lấy g = 10m/s2 Câu (2,0 điểm) Hai vật nhỏ A B có khối lượng 400g 200g nối với sợi dây mảnh nhẹ dài 10cm Hai vật treo vào lò xo có độ cứng k = 100N/m (vật A nối với lò xo, đầu lò xo treo vào giá cố định) nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2 Lấy π2 = 10 Khi hệ vật lò xo vị trí cân người ta đốt sợi dây nối hai vật vật B rơi tự vật A dao động điều hoà Sau vật A quãng đường 10cm thấy vật B rơi Tính khoảng cách hai vật A B Câu (2,0 điểm) Một vật có khối lượng m = 1kg dao động điều hồ có phương trình: x =Acos(ωt +φ) Chọn gốc toạ độ gốc vị trí cân vật Lấy π2 = 10 Biết vật biến  thiên theo biểu thức Wt  0,1cos(4 t  )  0,1 (J) Viết phương trình dao động vật Câu (2,0 điểm) x   cos  20 t   (cm) Sóng dừng sợi dây đàn hồi dài có dạng: u  2sin 2  Trong u li độ thời điểm t phần tử dây mà vị trí cân cách gốc O khoảng x (x: đo cm, t: đo giây) a) Xác định tốc độ truyền sóng dọc theo dây b) Xác định li độ vận tốc dao động phần tử N cách gốc O khoảng x = 9cm thời điểm t = 11 s Trên mặt nước A B cách 26cm, người ta đặt hai nguồn đồng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng tạo sóng kết hợp, bước sóng λ = 2cm Coi biên độ sóng khơng đổi Gọi M điểm mặt nước thuộc đường tròn đường kính AB AM = 24cm Phải dịch chuyển nguồn B theo phương AB hướng xa A đoạn nhỏ để dao động M có biên độ cực đại? Câu (2,0 điểm) Mạch dao động LC lí tưởng thực dao động điện từ tự với chu kì T Tại thời điểm dòng điện mạch có cường độ 8π mA tăng, sau khoảng thời gian T/4 điện tích tụ có độ lớn 2.10-9C a) Tính chu kì dao động điện từ mạch b) Vào thời điểm t, 75% lượng tổng cộng mạch dao động LC dạng lượng từ trường cuộn dây Hỏi sau thời gian ngắn cường độ dòng điện mạch khơng? c) Dao động điện từ mạch có đường biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện qua cuộn dây theo thời gian hình vẽ Hãy viết biểu thức điện tích tức thời tụ điện Câu (2,0 điểm) Cho đoạn mạch AB gồm điện trở R, cuộn dây cảm L tụ điện C nối tiếp với theo thứu tự có CR2 < 2L Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 biểu thức u = U cosωt(V), U không đổi, ω biến thiên Gọi M điểm nối cuộn cảm tụ điện Người ta dùng vôn kế V1 để theo dõi giá trị UAM, vôn kế V2 để theo dõi giá trị UMB Điều chỉnh giá trị ω để V2 giá trị lớn 90V, V1 giá trị 30 V Tính U, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm, hai đầu điện trở hệ số cơng suất mạch đó? Câu (2,0 điểm) Người ta truyền tải điện đến nơi tiêu thụ đường dây pha có điện trở R Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu dây U = 20kV hiệu suất truyền tải điện 90% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 95% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ khơng thay đổi cường độ dòng điện dây tải điện thay đổi nào, điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu dây bao nhiêu? Câu (2,0 điểm) Trong hai thí nghiệm giao thoa I-âng khoảng cách hai khe S1, S2 a = 0,2mm, khoảng cách hai khe đến D = 1m Khe S nằm mặt phẳng song song với mặt phẳng chứa hai khe S1, S2, cách hai khe cách mặt phẳng chứa hai khe đoạn d = 20cm Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc λ = 0,5μm a) Xác định số vân sáng quan sát đoạn MN với M, N hai điểm màn, hai bên vân trung tâm O cách vân trung tâm 0,9cm 1,6cm b) Cho khe S dịch chuyển theo phương song song với theo chiều dương đoạn y = 2mm vân trung tâm thay đổi nào? Câu (2,0 điểm) Khi chiếu xạ có bước sóng λ = 0,25μm vào bề mặt catốt tế bào quang điện có giới hạn quang điện λ0 = 0,4μm tạo dòng quang điện mạch a) Tìm hiệu điện hãm để dòng quang điện triệt tiêu b) Cho chùm hẹp quang electron có vận tốc ban đầu cực đại bay vào từ trường theo hướng hợp với hướng đường cảm ứng từ góc α = 30° Biết độ lớn cảm ứng từ từ trường B = 10-4T Bỏ qua tương tác electron Tìm bán kính cực đại electron từ trường thời gian để electron chuyển động hết vòng Câu 10 (2,0 điểm) Trình bày phương án thí nghiệm để xác định công suất cuộn dây Dụng cụ thí nghiệm gồm: - Một nguồn điện xoay chiều - Một vơn kế có điện trở lớn - Một điện trở R biết giá trị - Một số dây dẫn có điện trở khơng đáng kể 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 THANH HÓA KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016-2017 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu 1: Chọn chiều dương chiều chuyển động vật m chiều quay ròng rọc - Vật: P  T  ma  P  T  ma (1) a - Ròng rọc: T'.R  I  I (2); T = T’ (3) R mg mg Từ (1), (2) (3): a  với I  MR  a  = 2,5m/s2 I M m m R 2h  1, 095s; v  at  2, 737m/s Vật chạm đất: h  at  t  a Động hệ: W  Wdm  Wdn  1 1 1 M v mv  Iω2  mv2  MR     m   v2  7,5J 2 2 2 2 R Câu 2: - Độ giãn lò xo hệ hai vật VTCB M (m A  m B ) l0     0, 06m = 6cm k - Khi cắt đứt dây: + Vật B rơi tự vị trí N + Vật A dao động điều hồ quanh VTCB O độ giãn lò xo m g l= A  0, 04m = 4cm k Suy vật mA dao động điều hoà với biên độ: mA 0,  2  0, s A=    = cm, với chu kì T = 2 k 10 - Chọn gốc toạ độ O chiều dương hướng xuống, toạ độ vật A sau quãng đường 10cm tức sau t = 1,25 chu kì dao động là: x1 = 0; (vật A gốc toạ độ O) t = 1,25T = 0,5(s) - Vật B rơi tự từ N cách O: ON = MN + MO = 12cm - Toạ độ B A chuyển động 10cm là: gt x2 = ON + = 0,12 + 5.0,25 = 1,37 m =137 (cm) Khoảng cách hai vật: x2 – x1 = 137 (cm) Câu 3: Ta có biểu thức năng: 1 1  cos 2(t    Wt  mω2 A cos (t   )  mω2 A   2  1  mω2 A cos(2t  2 )  mω2 A 4 So sánh với phương trình tổng qt ta có: 2ω = 4π → ω = 2π rad/s, 2φ = π/2 → φ = π/4 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 mω2 A =0,1 J → A = 10cm Phương trình dao động vật là: x = 10cos(2πt + π/4) (cm) Câu 4: a) Theo tính tuần hồn theo khơng gian thời gian: 2π      8cm ; ω = 20π rad/s λ ω 20π Tốc độ truyền sóng v = λf = λ 8  80cm/s 2π 2π 9 11   11  b) Thay x = 9cm; t  s ta được: Li độ dao động: u  2sin cos  20    cm 2  Vận tốc dao động x   vu  u( t ) '  2sin 20 sin  20 t    10 2(cm / s) 2  Vì M thuộc đường tròn đường kính AB nên AM vng góc Theo biểu thức đề cho, ta có được: với BM M  BM  AB2  MA2  10cm - Hiệu đường sóng từ hai nguồn tới M là: ∆dM = AM – B’M = 6λ ⇒ ∆dM = 7λ - Giả sử B di chuyển đoạn nhỏ đến vị trí B’ cho M dao động với biên độ cực đại ∆dM = AM – B’M = 6λ ⇒ B’M = AM - 6λ =12 cm - Áp dụng định lí hàm số cos cho tam giác AMB AMB’  AB '  14,5cm  26 (loai) AM AM  AB '2  MB '2 24 242  AB '2  122 cos       AB AM AB ' 26 2.24 AB '  AB '  29,8cm Vậy: AB’ = 29,8cm, suy ra: BB’ = 3,8cm Câu 5: a) Tìm T: - Tại thời điểm t có dạng: i1 = I0cos(ωt + φ)   - Tại thời điểm t + T/4 có dạng: i2 = I cos  t       I sin(t   ) 2  2 2 2 Do đó: i1  i2  I (1) ; Mặt khác:  q2  i2  I (2) i 2  0,5.106 ( s ) Từ (1) (2), ta có:  q22  I 02  i22  i12     T  q2  I 3 31  W  Li   LI02   i   42  - Kể từ thời điểm đó, sau thời gian ngắn để i = là: ∆t T Sử dụng giản đồ vectơ quay, tính ∆t = = 8,33.10-8s b) Tại thời điểm t: Wt    c) Biểu thức điện tích tụ: q = q0cos(ωt + φ) ⇒ i = I cos  t     2  3 I 8 2.10 2 2 rad  2.109 C Trong đó: ω = ; q0     4 106 6  4 10 T 0,5.10 s     Từ đồ thị, ta thấy tại: t = i = I cos     =I0 ⇒   =0 ⇒ φ =  2 2  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369   Vậy: q  2 cos  4 106 t   (nC) 2  2LC  R 2C2 UMB = UC đạt cực đại 2L2C2 - Khi   - Khi đó: - L R2 R2 R2   Z L2  Z L ZC    Z L (ZC  Z L ) C 2 Ta có: Z  (ZC  Z L )2  R - Kết hợp với (1): Z  (ZC  Z L )2  2Z L (ZC  Z L ) ZL  L  (1) Biến đổi hệ thức ta có: ZC2  Z  Z L2  UC2  U  U L2 Câu 6: (30 5)2  x2  UR2  - Bên giản đồ véc tơ, ta có:  2 2 2  90  x  U  x  UR  y - 2 y = 90  (30 5)  60V Điện áp hai đầu cuộn dây: UL = x = 90 – y = 30V - Điện áp hai đầu điện trở R: U R  (30 5)2  UL2  60V - Hệ số cơng suất mạch là: cos   UR   0, 71 U Câu 7: Gọi công suất nơi tiêu thụ P, điện trở dây dẫn R, hao phí chưa thay cường độ dòng điện ∆P1, sau thay đổi ∆P2 P P  H1   0,9  P1  P  P1  P2 Ta có:   P P P1 19 H2   0,95  P2  P  P2 19  đổi P2 I 22 I     I2  0, 688I1 (hoặc cường độ dòng điện giảm 31,2%) P1 I1 19 I1 19 2 P1  P  P1   U   U   10P1          P2  U1   P  P2   U1   20P2  2 U  P P2      U  2U1  U1  27,53kV P1 P1 19  U1  Câu 8:  D 0,5.103.103 a) Khoảng vân giao thoa: i    2,5(mm) a 0, -ON ≤ ki ≤ OM ⇒ -9 ≤ 2,5k ≤ 16 ⇒ -3,6 ≤ k ≤ 6,4 ⟹ k = 0; ±1; ±2; ±3; 4; 5; Tổng số vân sáng quan sát 10 vân ax  d  d1  D ax ay   d  d1    r2  r1    b) Ta có:  D d r  r  ay  d http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 + M vị trí vân sáng hiệu đường đi:  r2  d    r1  d1   k  ay ax D D   k   xk  k  y d D a d k  D 1000  x0   y   10(mm) + Vân sáng trung tâm ứng với  d 200  x  x0 + Vậy vân trung tâm dịch chuyển theo chiều ngược lại (chiều âm) đoạn 10 (mm) Câu 9: a) Hiệu điện hãm làm triệt tiêu dòng quang điện hc hc  mv λ λ0 hc hc  eU h    Uh   1,86328V Ta có: λ λ0 1, 6.10 19 b) Tốc độ cực đại electron quang điện   r1  r2    d  d1   k   v0  2eU h 2.1, 6.1019.1,86328   809456, 2m/s me 9,1.1031 Phân tích: v0  vt  v t v  v0 cos  B,  B   t vn  v0 sin   Thành phần gây chuyển động tròn, Lực Lorentz tác dụng lên electron (có độ lớn f L  e B ) đóng vai trò lực hướng tâm (có độ lớn Fht  mvn2 ) R me vn2 mv m v sin  R e n  e  0, 023m  2,3cm R eB eB Thời gian cần thiết để electron chuyển động hết vòng tròn là: 2 2 2 R T    3,57.107 ( s) v  v0 sin  n R Câu 10: Phương án tiến hành thí nghiệm - Mắc nối tiếp R cuộn dây vào nguồn điện xoay chiều Dùng vôn kế đo điện áp hiệu dụng hai đầu R UR; điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây Ucd; hai đầu mạch U - Mắc cuộn với dây nguồn điện xoay chiều, công suất cuộn dây P - Xác định công suất P cuộn dây theo R, UR, Ucd, U Lập công thức xác định công suất cuộn dây - Đối với mạch nối tiếp R với cuộn dây: U U R U Ta có: I  R  Z cd  cd  cd (1) R I UR Tức là: e B  U  U R2  U cd2 2U RU cd - Đối với mạch có cuộn dây: Ta xác định cường độ hiệu dụng qua cuộn dây I’: UU R U I' kết hợp (1)  I '  (3) Z cd RU cd Công suất cuộn dây tính: P = U.I’.cos cd (4) Mặt khác: U  U R  U cd  U  U R2  U cd2  2U RU cd cos cd  cos cd  (2) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Thay (2), (3) vào (4) ta có: P  U UU R U  U R2  U cd2 RU cd 2U RU cd U2 U  U R2  U cd2 Hay P  2 RU cd   http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT THANH HÓA KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 201 6-2 017 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 1 2- THPT Câu... gồm: - Một nguồn điện xoay chi u - Một vơn kế có điện trở lớn - Một điện trở R biết giá trị - Một số dây dẫn có điện trở khơng đáng kể http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file. .. DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 1 2- THPT Câu 1: Chọn chi u dương chi u chuyển động vật m chi u quay ròng rọc - Vật: P  T  ma  P  T  ma (1) a - Ròng rọc: T'.R  I  I (2); T = T’ (3) R mg mg