Vat li DE VA DA THI HSG K12 LAN 1 NAM 20162017 THPT LY THAI TO

<span class='text_page_counter'>(1)</span>SỞ GD & ĐT BẮC NINH TRƯỜNG THPT LÝ THÁI TỔ. ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 Năm học: 2016 - 2017 MÔN: Vật lý – Khối 12 Ngày thi: 15/09/2016 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) m. Câu 1 (2,5 điểm) h. Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng M 300 g , lò xo nhẹ có độ cứng k 200 N / m . Khi M đang ở vị trí cân bằng thì thả nhẹ vật m 200 g rơi từ độ cao h 3, 75cm so với M như hình 1. Coi va chạm giữa m và M là hoàn toàn mềm. Sau. M k. 2 va chạm, hệ M và m bắt đầu dao động điều hòa. Lấy g 10m / s . Bỏ qua mọi ma sát và lực cản môi trường.. Hình 1. a. Viết phương trình dao động của hệ (M+m). Chọn gốc thời gian là lúc va chạm, trục tọa độ Ox thẳng đứng hướng lên, gốc O tại vị trí cân bằng của hệ sau va chạm.. b. Tính biên độ dao động cực đại của hệ vật để trong quá trình dao động vật m không rời khỏi M. Câu 2 (2 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình 2. Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được. Tụ điện C có dung kháng lớn gấp 3 lần điện trở R. Vôn kế có điện trở rất lớn. Đặt vào hai đầu A, B của đoạn mạch hiệu điện thế: u=200 √ 5 sin 100 πt (V ) a. Biết. Hình 2. R=40 Ω . Tính L để số chỉ của vôn kế là cực đại. Viết biểu thức của uAM. khi đó.. b. Khi độ tự cảm của cuộn dây có giá trị L=L1 thì vôn kế chỉ U 1 và dòng điện trong mạch sớm pha góc ϕ 1 so với u. Còn khi độ tự cảm của cuộn dây có giá trị L=L2=2 L1 thì vôn kế chỉ U U 2= 1 và dòng điện trong mạch trễ pha góc ϕ 2 so với u. Hãy tính giá trị ϕ 1 , ϕ 2 . 2 Câu 3. (1,5 điểm) Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 1 m, vật nặng khối lượng m=1kg treo tại nơi có gia tốc trọng trường g 10m / s 2 . Đưa vật nặng đến vị trí sao cho dây treo căng và hợp với phương thẳng đứng góc α 0 = 600 rồi thả nhẹ. Biết cơ năng con lắc bảo toàn trong quá trình dao động. a. Tính lực căng dây treo tại vị trí động năng bằng 3 thế năng b.Tính gia tốc của vật nặng khi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc α = 300..

<span class='text_page_counter'>(2)</span> Câu 4. (2 điểm) Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, có hai nguồn kết hợp tại hai điểm A, B cách nhau 18 cm dao động theo phương trình u A u B 2cos 50 t (cm). Cho tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 50 cm/s. Coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. a. Tính số điểm dao động với biên độ cực tiểu trong khoảng AB. b. Trong khoảng AB có bao nhiêu điểm dao động với biên độ cực đại và cùng pha với các nguồn. Câu 5. (2 điểm). a. Cho mạch điện AB gồm cuộn dây thuần cảm L, điện trở thuần R và tụ điện C mắc như hình 2. Đặt vào hai đầu AB một điện áp xoay chiều có biểu thức u AB = U √ 2 coswt (V). Biết rằng điện áp giữa hai đầu các đoạn mạch AN và MB vuông pha với nhau và U AN = 50 5 V, UMB = 100 5 V. Mạch tiêu thụ công suất P = 50W. Tính R, ZL, ZC. b. Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường dây một pha với hiệu suất truyền tải là 90%. Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng C R L thêm 20% và giữ nguyên điện áp ở nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên đường dây lúc này là bao A N M B nhiêu? Biết hao phí điện năng chỉ do toả nhiệt trên đường dây và không vượt quá 20%. Coi điện áp luôn cùng pha với dòng điện.. ---------------------------------------HẾT--------------------------------------.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> SỞ GD & ĐT BẮC NINH THPT LÝ THÁI TỔ. ĐÁP ÁN THI CHỌN HSG 2016 - 2017 MÔN: Vật lý – Khối 12 ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM. Câu. 1 (2,5điểm). NỘI DUNG v  2 gh 50 3cm / s 86, 6cm / s. a. Vận tốc của m ngay trước va chạm: Do va chạm hoàn toàn không đàn hồi nên sau va chạm hai vật có cùng vận tốc V mv mv ( M  m)V  V  20 3cm / s 34, 6cm / s M m K w 20rad / s M m Tần số dao động của hệ: . Khi có thêm m thì lò xo bị nén thêm mg x0  1cm K một đoạn: . Vậy VTCB mới của hệ nằm dưới VTCB ban đầu một đoạn 1cm V2 2 A  x 0  2 2 w Tính A: (cm) 1 2cos     rad  3 Tại t=0 ta có:   2.20sin   0. 0,25. 0,25 0,25. 2. g g 10  A 2 Amax  2  2 2,5cm N  0 w Vậy w 20 Để m không rời khỏi M thì min. (2điểm). 0,25. 0,25.  N mg  mw x  N min mg  mw A. 2. 0,5. 0,25.   x 2cos  20t   cm 3  Vậy: b, Phản  lực  của  M lên m là N thỏa mãn: 2 N  mg ma  N  mg ma  mw x 2. Điểm. a. Số chỉ vôn kế chính là uAM =I √ R 2+ Z 2C Để uAM cực đại thì I phải cực đại nên đoạn mạch xãy ra hiện tượng cộng hưởng 3R Z L=Z C ⇒ L= ≈ 0 ,38( H) . 100 π Khi có cộng hưởng thì i cùng pha với u, do đó uAM trễ pha hơn u một góc 1,25rad. U U 0 AM=I 0 √ R 2+ Z 2C = 0 √ R2 +Z 2C =U 0 √ 10=1000 √2(V ) R uAM =1000 √ 2 sin(100 πt −1 ,25)(V ). 0,5. 0,25 0,25 0,25 0,25. 1 =3 R b. Z C = Cω + Khi L=L1 , ta có:. 0,25 2. 2 C. U 1=I 1 √ R + Z =I 1 R √10. (1) 0,25.

<span class='text_page_counter'>(4)</span> tan ϕ 1=. L1 ω −3 R. ;. L1 ω − 3 R ¿ ¿ R2 +¿ √¿ U I 1= ¿. 2. (2). 0,25. L=L2=2 L1 , ta có: Z L2=2 Z L1 ; U 2=I 2 √ R2 + Z2C =I 2 R √10 2 L1 ω −3 R ¿2 ¿ 2 2 L1 ω R +¿ (4) tan ϕ 1= −3 ; R √¿ U I 2= ¿ U I Theo bài ra U 2= 1 , từ (1) và (3), ta có: I 2 = 1 (5) 2 2 5R Từ (2), (4) và (5), ta có: L1 ω= (6) 2 Thay (8) vào (2) và (4), ta có: |ϕ 1|=0 , 46 rad , |ϕ 2|=1 , 11 rad + Khi. 3 (1,5 điểm). (3) 0,25. a. Khi Wđ = 3 Wt → W = 4 Wt → mgl ( 1 – cosα0 ) = 4mgl ( 1 – cosα ) → cosα = 7/8 Lực căng dây khi đó: T = mg ( 3cosα – 2cosα0 ) = 16,25 N a. Tính được vận tốc của vật khi dây treo lệch góc  : 1 2 mv2 = mgℓ(cos α - cos α 0 )  v  2 g  cos  cos 0 . 0,25 0,25 0,25 0,25. - Tính gia tốc tiếp tuyến at = gsin α v2 - Tính gia tốc pháp tuyến aht =  = 2g(cos α - cos α 0 ) Gia tốc của vật a =. . a 2t + a 2ht. 0,25 0,25. 2 . Thay số được a 8,865m / s. v 2cm f. 0,25. a) Tính bước sóng - Số cực tiểu trên AB là số giá trị nguyên của k thỏa mãn 4  AB  d  k  0,5    AB (1,5 điểm) Suy ra  9  k  0,5  9  k  9,  8,....,8 tức là có 18 cực tiểu trên AB. 0,25 0,5. AB 9 n b) Tính  là số nguyên lẻ Vậy số điểm dao động với biên độ cực đại và cùng pha với nguồn trên AB là n-1=8. 5 Trên giản đồ véc tơ tính được UA U ANU MB UL U   100 V N 2 2 R (2,5 điểm) (U L  U C )  U AN  U MB 250V U  U L C ; 2 U L  U AN  U R2 50V U C 250  50 200V ;. UR. I. 0,5. 0,5 0,25 0,25. UC. U.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> B. P I 0,5 A UR - Tính U R  R 200 I - Vậy ; ZL=100  ;ZC=400 . 0,5. P -P Pi1 = tp1 hp1 Ptp1 Ptp1. - Hiệu suất truyền tải ban đầu: H1 = , Trong đó Pi1 là công suất nơi tiêu thụ, Ptp1 là công suất truyền đi, Php1 là công suất hao phí do toả nhiệt trên dây. - Thay số ta có: Pi1 = 0,9Ptp1 và Php1 = 0,1Ptp1 Khi tăng công suất: Pi2 = 1,2Pi1 = 1,08Ptp1  Php2 = Ptp2 – Pi2 = Ptp2 – 1,08Ptp1 (1) Ptp .R 2 Mặt khác ta có: Php = U . Do U và R không đổi nên 2 2 2 Php1 Ptp1 Ptp2 0,1Ptp2 = 2  Php2 = 2 .Php1 = Php2 Ptp2 Ptp1 Ptp1 2 0,1Ptp2. Từ (1) và (2) ta có: Ptp2 – 1,08Ptp1 = Ptp2. Ptp1. 0,25. 0,25 (2). 2. P  P   tp2  - 10 tp2 + 1,08 = 0 P  Ptp1  tp1 . Ptp2. P P - Giải pt trên ta được: tp1  8,77 Hoặc tp1  1,23 - Từ đó tìm được: H2 12,3% (loại do H 80%); Hoặc H2 87,8% (thoả mãn). 0,25. 0,25.

<span class='text_page_counter'>(6)</span>