Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GD&ĐT THANH HÓA

KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2011-2012

ĐỀ CHÍNH THỨC

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT-Vòng 2
Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề
( Đề gồm 02 trang)

Câu 1 (2 điểm):
Một thanh thẳng, đồng chất, tiết diện nhỏ, dài = 2 (m) và có khối lượng M = 3 (kg). Thanh có thể
quay trên mặt phẳng nằm ngang. Quanh một trục cố định thẳng đứng đi qua trọng tâm của nó. Thanh
đang đứng yên thì một viên đạn nhỏ có khối lượng m = 6 (g) bay trong mặt phẳng nằm ngang chứa
thanh và có phương vuông góc với thanh rồi cắm vào một đầu cảu thanh. Tốc độ góc của thanh ngay
1
sau va chạm là 5 (rad/s). Cho momen quán tính của thanh đối với trục quay trên là I =
M 2 . Tính
12
tốc độ của đạn ngay trước khi cắm vào thanh.
Câu 2 (4 điểm)
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m = 100 (g) và lò xo nhẹ có độ cứng
k = 100 (N/m). Nâng vật nặng lên theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo không bị biến dạng, rồi
truyền cho nó vận tốc 10 30 (cm/s) thẳng đứng hướng lên. Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc
cho vật nặng. Chọn trục toạ độ Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc toạ độ O ở vị trí cân
bằng, Lấy g = 10(m/s2); π2 ≈ 10.
a) Nếu sức cản của môi trường không đáng kể, con lắc lò xo dao động điều hoà. Tính:
1

- Độ lớn của lực đàn hồi mà lò xo tác dụng vào vật lúc t = (s).
3
1
- Tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian (s) đầu tiên.
6
b) Nếu lực cản của môi trường tác dụng lên vật nặng có độ lớn không đổi và bằng Fc = 0,1(N). Hãy
tìm tốc độ lớn nhất của vật sau khi truyền vận tốc.
Câu 3 (4 điểm)
π
Một con lắc đơn dao động với biên độ góc αo < , có mốc thế năng được chọn tại vị trí cân bằng của
2
vật nặng.
a) Tính tỉ số giữa thế năng và động năng của vật nặng tại vị trí mà lực căng dây treo có độ lớn bằng
trọng lực tác dụng lên vật nặng.
b) Gọi độ lớn vận tốc của vật nặng khi động năng bằng thế năng là v1, khi độ lớn của lực căng dây treo
bằng trọng lực tác dụng lên vật nặng là v2. Hãy so sánh v1 và v2.
Câu 4 (3 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn điện có suất điện động E, điện
trở trong r = 0,5Ω, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, tụ điện có
điện dung C. Ban đầu khoá k đóng, khi dòng điện đã ổn định thì
ngắt khoá k, trong mạch có dao động điện từ với chu kì T = 103
(s). Hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ điện gấp n = 5 lần suất
điện động của nguồn điện. Bỏ qua điện trở thuần của mạch dao
động, tìm điện dung C và độ tự cảm L.
Câu 5 (3 điểm)
Cho mạch điện không phân nhánh như hình vẽ, gồm có điện trở thuần R = 80Ω, cuộn dây L không
thuần cảm và tụ điện C. Điện áp giữa hai điểm P và Q có biểu thức u PQ  240 2cos100πt(V) .

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất


1


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

π
π
, uPM lệch pha so với
6
2
uPQ. Tìm độ tự cảm, điện trở thuần r của cuộn dây và điện dung của tụ điện.
b) Giữ nguyên tụ điện C, cuộn dây L và điện áp giữa hai điểm P và Q như đã cho, thay đổi điện trở R.
Xác định giá trị của R để công suất tiêu thụ trong đoạn mạch PM là cực đại.

a) Dòng điện hiệu dụng trong mạch là I = 3 (A), uDQ sớm pha hơn uPQ là

Câu 6 (2 điểm)
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, thực hiện đồng thời với hai bức xạ đơn sắc có bước
sóng λ1 và λ2, các khoảng vân tương ứng thu được trên màn quan sát là i1 = 0,48 (mm) và i2. Hai điểm
A, B trên màn quan sát cách nhau 34,56 (mm) và AB vuông góc với các vân giao thoa. Biết A và B là
hai vị trí mà cả hai hệ vân đều cho vân sáng tại đó. Trên đoạn AB quan sát được 109 vân sáng trong đó
có 19 vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm. Tìm i2.
Câu 7 (2 điểm)
Một dây AB có chiều dài , được treo thẳng đứng vào một điểm cố định A
như hình 3. Khối lượng m của dây phân bố đều trên chiều dài dây và tạo ra
lực căng.
a) Tính tốc độ truyền sóng ngang trên dây ở điểm M cách đầu dưới B của dây
một khoảng là x.
b) Tính thời gian để chấn động từ đầu trên A của dây đi hết chiều dài dây.


– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

2


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GD&ĐT THANH HÓA

KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2011-2012

HƯỚNG DẪN GIẢI

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT

v md .v.
(1)

R
2
1
1

Momen động lượng của hệ ngay sau va chạm: L 2  (Id +I)ω   md 2  m t 2  ω
12
4


Câu 1. Momen động lượng của hệ ngay trước va chạm: L1  Id ωd  md .R 2 .


Áp dụng định luật bảo toàn momen động lượng:
1
1
2
2
 md  m t  ω
4
12
  838,3(m/s).
L L v 
1

2

md .

2

Câu 2. a) Khi vật ở VTCB
mg
k
 o  xo 
 0, 01(m)  1(cm)  ω 
 10π(rad/s)
k
m
2π
Phương trình dao động của vật: x = 2cos(10πt +
) (cm)

3
1
Tại t = s  x = 2(cm).
3
Độ lớn lực đàn hồi: Fđh = k  = 3(N)
2π
) bằng véc tơ quay A .
3
1
5π
2π
Sau t = s  A quay ωt =
 π
6
3
3
1
Quãng đường vật dao động điều hoà đi được sau s là: S = 2A + 2HM = 2A + A= 3A = 6cm
6
S 6
Tốc độ trung bình: Vtb =  = 36(cm/s).
t 1
6
b) Chọn mốc tính thế năng là VTCB
mv o2 kx o2

Cơ năng ban đầu Wo =
= 0,02(J)
2
2

Vật chuyển động chậm dần đến vị trí cao nhất cách VTCB A:
kA12
 Wo  Fc (A1  x o )  A1 = 0,0195m
2
F
Sau đó vật đi xuống nhanh dần và đạt tốc độ cực đại tại vị trí: Fhp  Fc  x1  c =0,001(m)
K
Độ biến thiên cơ năng lúc đầu và vị trí tốc độ cực đại:
mv2 kx12
Wo 

 Fc (A1  x o  A1  x1 )  v = 0,586(m/s).
2
2

Biểu diễn x = 2cos(10πt +

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

3


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

1  2 cos  o
3
2
W
mv
mg

2mg

(1  cosαo )  t  2 .
Wt = mg (1 – cosα)=
(1 - cosαo); Wd 
2
3
Wd
3
1  cosα
b) Khi động năng bằng thế năng: cosα =
 v1  g (1  cosαo )
2
2g (1  cosα o )
Khi lực căng của dây bằng trọng lực tác dụng lên vật: v 2 
3
Vậy v1 > v2.
E
Câu 4. Dòng điện qua cuộn cảm khi K đóng: Io =
r

Câu 3. a) T = mg  mg(3cosα – 2cosαo) = mg  cosα =

2

1 2 1 E
LIo  L  
2
2 r
1

1
Khi K ngắt năng lượng điện từ trường của mạch là: W  CUo2  Cn 2 E 2  Wt Max  L  Cr 2n 2
2
2
2
T
nrT
T
Ta có: T = 2π LC  LC  2  L 
;C 
4π
2π
2πnr
nrT
Thay số L =
≈ 0,398mH
2π
T
Thay số C 
≈63,7(μF).
2.π.r.n
Câu 5. a) Từ bài ra có giản đồ véc tơ và mạch này có tính cảm kháng.
Từ giản đồ véc tơ ta có: U R  U PQ  U DQ
Năng lực từ trường ở cuộn cảm khi K đóng: Wt Max 

 U 2R  U 2PQ  U 2DQ  2U PQ .U DQ .Cos

π
6


 R 2  Z2PQ  Z2DQ  Z2PQ .Z2DQ . 3
Thay số: R = 80Ω ; Z PQ 

U PQ

 80 3 Ω
I
Ta được: ZDQ = 80Ω = R hoặc ZDQ = 160Ω
π
Loại nghiệm ZDQ = 160Ω (vì 1  nên UQD < UQP)
2
Vì ZDQ = 80Ω= R nên
Z
π
π
1   2   tan 2  C  3  ZC  80 3 Ω
6
3
R
1
Suy ra: C =
≈ 23.10-6(F) = 23(μF)
100 .80 3
120 3
π
π Z -Z
Mặt khác: sin(  1 ) = sin = L C  ZL  120 3  L 
≈ 0,562(H)
ZDQ
100π

3
6
Z -Z
π
 tan = 3 = L C  r = 40Ω
3
r
U2
2
b) PPM = RI = 2
r  (ZL  ZC ) 2
 R  2r
R

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

4


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

 r 2  (ZL  ZC ) 2

PPM Max  
 R  2r   R  r 2  (ZL  ZC ) 2 =80Ω.
R

 Min
AB
1

Câu 6. Số vân sáng của bức xạ λ1 trong vùng AB: N1 =
i1
AB
1
Số vân sáng của bức xạ λ2 trong vùng AB: N2 =
i2
Số vân trùng của 2 hệ vân: N = N1 + N2 - Số vạch sáng quan sát được
34,56.103 34,56.10 3

Hay 19 =
- 107  i2 = 0,64.10-3m = 0,64mm
3
0, 48.10
i2
mgx
Câu 7. a) v = gx (Lực căng là trọng lực của phần MB, F =
)

b) Chấn động đi một khoảng dx mất thời gian:
t
dx
dx
1 dx
1 dx
dt 


.
  dt  
.

t2
v
g
gx
g x
g x
0
0

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

5