Đề thi HSG Vật lý 12 Sở GD&ĐT Hải Dương 2016-2017 có lời giải chi tiết

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG   ĐỀ CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2016 – 2017 MÔN THI: VẬT LÝ LỚP:  12 THPT Thời gian làm bài : 180 phút Ngày thi: 8/10/2016 (Đề thi gồm 5 câu 02 trang)

 

I. Đề thi

Câu 1: (2,5 điểm)

Một lò xo có khối lượng không đáng kể, hệ số đàn hồi k = 100(N/m) được đặt nằm ngang, một đầu được giữ cố định, đầu còn lại  được gắn với chất điểm m1 = 0,5 (kg). Chất điểm m1 được gắn với chất điểm thứ hai m2 = 0,5(kg). Các chất điểm đó có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ, gốc O tại vị trí cân bằng của hệ vật. Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật ở vị trí lò xo nén 2cm rồi buông nhẹ. Bỏ qua ma sát, sức cản của môi trường.

1. Xem các chất điểm luôn gắn chặt với nhau trong quá trình dao động, chọn gốc thời gian  khi buông vật. 

   1. Viết phương trình dao động của hệ vật.

   2. Vẽ đồ thị động năng theo thế năng.

   3. Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ li độ x₁=1(cm) đến x₂= \(\sqrt 3 \) (cm).

   4. Tìm quãng đường mà vật đi được từ thời điểm  \({t_1} = \frac{\pi }{{40}}(s)\) đến thời điểm \({t_2} = \frac{{7\pi }}{8}(s)\) .

   5. Khi vật ở li độ x = 1(cm) thì giữ chặt điểm chính giữa của lò xo. Tìm biên độ dao động của hệ vật sau đó.

2. Chỗ gắn hai chất điểm bị bong ra nếu lực kéo tại đó đạt đến 0,5(N). Tìm vị trí chất điểm m₂ tách khỏi chất điểm m₁ và tính vận tốc cực đại của m₁ sau đó.

Câu 2: (2,0 điểm)

1)  Một con lắc đơn gồm dây treo có chiều dài 1(m) và vật nhỏ có khối lượng m = 400(g) mang điện tích q = 4.10^-5 (C). Treo con lắc đơn này trong điện trường đều với vectơ cường độ điện trường hướng theo phương ngang và có độ lớn E = 10⁵ (V/m).

a) Vật đứng yên tại vị trí cân bằng, tìm góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng.

b) Trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua điểm treo và song song với vectơ cường độ điện trường, kéo vật nhỏ theo chiều của vectơ cường độ điện trường sao cho dây treo hợp với vectơ gia tốc trọng trường  \(\overrightarrow g \) một góc 55^o rồi buông nhẹ cho con lắc dao động điều hòa. Chọn trục toạ độ có gốc O trùng với vị trí của vật mà khi dây treo lệch theo hướng của cường độ điện trường và hợp với  \(\overrightarrow g \) góc 50⁰ , chiều dương hướng theo chiều kéo vật, gốc thời gian là lúc thả vật. Lấy  \({\rm{g }} = {\pi ^{\rm{2}}} = {\rm{1}}0({\rm{m}}/{{\rm{s}}^{\rm{2}}})\) . Viết phương trình li độ dài của vật.

c) Tìm tỉ số độ lớn gia tốc của vật tại vị trí mà dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 45⁰ với độ lớn gia tốc của vật tại vị trí thấp nhất của quỹ đạo.

2)  Treo con lắc đơn nói trên lên trần toa xe trượt không ma sát trên một đường dốc, góc nghiêng của dốc so với mặt phẳng nằm ngang là α = 30⁰. Bỏ qua ma sát, lấy \(g = {\rm{1}}0({\rm{m}}/{{\rm{s}}^{\rm{2}}})\) . Tìm chu kì dao động nhỏ của con lắc trong trường hợp trên.   

Câu 3: (1,5 điểm)

            Đặt một vật phẳng nhỏ AB trước một thấu kính mỏng và vuông góc với trục chính của thấu kính. Trên màn vuông góc với trục chính ở phía sau thấu kính thu được một ảnh rõ nét lớn hơn vật, cao 4(mm). Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính 5(cm) về phía màn thì màn phải dịch chuyển 35(cm) mới lại thu được ảnh rõ nét cao 2(mm).

1. Tính tiêu cự thấu kính.

2. Vật AB, thấu kính và màn đang ở vị trí có ảnh cao 2(mm). Giữ vật và màn cố định, hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía nào, một đoạn bằng bao nhiêu để lại có ảnh rõ nét trên màn? 

Câu 4: (2,0 điểm).

1. Cho bộ dụng cụ gồm các đèn giống nhau, 1 biến trở có trị số thay đổi được, một khóa K, một nguồn điện có thông số E, r₀ phù hợp, một cuộn dây có độ tự cảm L và có điện trở trong r và các dây nối có điện trở không đáng kể. Thiết kế một phương án thí nghiệm về hiện tượng tự cảm (vẽ hình, nêu vai trò của từng dụng cụ, dự đoán kết quả thí nghiệm và giải thích).

2. Một khung dây dẫn ABCD có khối lượng m, chiều dài BC = a, chiều rộng AB = b được giữ đứng yên trong mặt phẳng thẳng đứng với cạnh AB nằm ngang. Khung được đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ  vuông góc với mặt phẳng khung, không gian ở ngay sát phía dưới cạnh đáy không có từ trường. Ở thời điểm t = 0 người ta thả khung không vận tốc đầu. Giả sử khung có điện trở thuần R, độ tự cảm của khung không đáng kể. Chiều dài a đủ lớn sao cho khung đạt tới vận tốc tới hạn ngay trước khi ra khỏi từ trường. Tìm vận tốc giới hạn của khung và nhiệt lượng tỏa ra trên khung kể từ thời điểm t = 0 đến khi cạnh AB bắt đầu ra khỏi từ trường.

Câu 5: (2,0điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ. Biết E = 18V, r = 4 \(\Omega \), R₁ = 12\(\Omega \), R₂ = 4\(\Omega \), R₄ = 18 \(\Omega \), R₅ = 6\(\Omega \), R_Đ = 3\(\Omega \), C= 2\(\mu\)F.

1. Biết trở R₃ = 21\(\Omega \). Tính điện tích ở tụ điện và số chỉ ampe kế A.

2. Dịch chuyển con chạy của biến trở R₃ để điện tích trên tụ C bằng 0. Tìm R₃.

II. Hướng dẫn chấm thi 

 

{-- xem đầy đủ nội dung ở phần xem online hoặc tải về --}