Tham khảo tài liệu 'kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh hải dương lớp 12 thpt năm học 2011- 2012', tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH HẢI DƯƠNG Lớp 12 THPT năm học 2011- 2012
- KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH HẢI DƯƠNG
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HẢI DƯƠNG Lớp 12 THPT năm học 2011- 2012
Môn thi: VẬT LÝ
ĐỀ CHÍNH THỨC
Thời gian làm bài: 180phút
(Đề thi gồm 02 trang)
Câu 1(2 điểm)
1) Một vật có khối lượng
m 100( g ) , dao động điều hoà F(N)
theo phương trình có dạng 4.10-2
x Acos(t ) . Biết đồ thị
lực kéo về theo thời gian F(t) t (s)
7/6
O
như hình vẽ. Lấy 2 10 . Viết
13/6
- 2.10-2
phương trình dao động của vật.
2) Một chất điểm dao động điều - 4.10-2
hòa với chu kì T và biên đ ộ
12(cm) . Biết trong một chu kì,
2T
khoảng thời gian để vận tốc có độ lớn không vượt quá 24 3 (cm/s) là .
3
Xác định chu kì dao động của chất điểm.
3) Một con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng nằm ngang có k 100 (N/m),
m 500( g ) . Đưa quả cầu đến vị trí mà lò xo bị nén 10cm, rồi thả nhẹ. Biết
hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm ngang là = 0 ,2. Lấy g = 10(m/s2).
Tính vận tốc cực đại mà vật đạt được trong quá trình dao động.
Câu 2(2 điểm) v
Các electron được tăng tốc từ trạng thái nghỉ trong một điện A x
3
trường có hiệu điện thế U = 10 (V) và thoát ra từ điểm A theo
đ ường Ax. Tại điểm M cách A một đoạn d = 5(cm), người ta
M
đ ặt một tấm bia để hứng chùm tia electron, mà đường thẳng
0
AM hợp với đường Ax một góc = 60 .
a) Hỏi nếu ngay sau khi thoát ra từ điểm A, các electron chuyển động trong
m ột từ trường không đổi vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. X ác đ ịnh độ lớn
và chiều của véc tơ cảm ứng từ B để các electron bắn trúng vào bia tại điểm
M?
b) Nếu véc tơ cảm ứng từ B hướng dọc theo đường thẳng AM, thì cảm ứng từ
B phải bằng bao nhiêu để các electron cũng bắn trúng vào bia tại điểm M?
Biết rằng B ≤ 0 ,03 (T).
Cho điện tích và khối lượng của electron là: -e = -1,6.10-19(C), m = 9,1.10 -31(kg).
Bỏ qua tác dụng của trọng lực.
1
- Câu 3(2 điểm)
H ai nguồn âm điểm phát sóng cầu đồng bộ với tần số f = 680(Hz) được đặt tại A
và B cách nhau 1(m) trong không khí. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là
340(m/s). Bỏ qua sự hấp thụ âm của môi trường.
1) Gọi I là trung điểm của AB, P là điểm nằm trên trung trực của AB ở gần I
nhất dao động ngược pha với I. Tính khoảng cách AP.
2) Gọi O là điểm nằm trên trung trực của AB cách AB 100 (m). Và M là điểm
nằm trên đường thẳng qua O song song với AB, gần O nhất mà tại đó nhận
đ ược âm to nhất. Cho rằng AB
- ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ NĂM 2011
Câu 1.(2 điểm)
1 ) (1 điểm)
0,25đ
T 13 7
Từ đồ thị, ta có: = 1(s) T = 2s = (rad/s).
266
2
0,25đ
k = m. = 1(N/m).
+) Ta có: Fmax = kA A = 0 ,04m = 4cm.
+) Lúc t = 0(s) từ đồ thị, ta có: Fk = - kx = - 2.10 -2 m x = 2cm và Fk 0,25đ
đ ang tăng dần (vật đang chuyển động về VTCB) v < 0.
x Acos = 2cm
rad
v = -Asin < 0 3
0,25đ
V ậy, phương trình dao động của vật là: x= 4cos(t + /3) cm.
2 ) (0,5điểm)
0,25đ
Từ giả thuyết, v ≤ 24 3 (cm/s).
Gọi x1 là vị trí mà v =
x
24 3 (cm/s) và t1 là
x1
thời gian vật đi từ vị -A - x1 O A
trí x 1 đến A.
Thời gian để vận tốc có độ lớn không vượt quá 24 3 (cm/s) là: t =
2T T
t1 = x1 = A/2.
4 t1 =
3 6
2
0,25đ
v
2 2
Áp dụng công thức: A x 4 T 0,5( s).
3 ) (0,5điểm)
0,25đ
Gọi x0 là tọa độ của VTCB, ta có: Fdh = Fms k.x0 = mg
mg
x0 1cm.
k
0,25đ
Biên độ dao động của con lắc là: A = l – x0 = 9cm.
V ận tốc cực đại là: vmax = A = 90 2 (cm/s).
Câu 2.( 2điểm)
a )(1 điểm)
0,25đ
1
eU mv 2 suy ra v 1,875.107m/s
V ận tốc của e ở tại A là:
2
0,25đ
+) Khi e chuyển động trong từ trường B chịu tác v
A x
d ụng của lực Lorenxơ, độ lớn FL = evB, đ ể e
có
b ắn vào bia tại M thì FL có hướng như hình vẽ. B
FL H
B có chiều đi vào.
O
M
3
- 0,25đ
V ì B v nên lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm, làm e chuyển
động tròn đều, bán kính quỹ đạo là R = OA =OM.
mv
v2
Ta có FL = maht evB = m R =
R eB
0
0,25đ
Ta có AH = OAcos30 d/2 = R. 3 /2 R = d/ 3
-3
B = mv 3 /(de) 3,7.10 T.
b)(1 điểm)
0,25đ
b ) Véc tơ B hướng theo AM.
Phân tích: v v v // với v = v.sin = 1,62.107m/s,
7
v // =v.cos =0,938.10 m/s
+ ) Theo v , dưới tác dụng của lực Lorenxơ làm e chuyển động tròn
2 m
mv
đ ều với bán kính R= chu kì quay T = 2 R / v = .
eB eB
0,25đ
+) Theo v// , thì e chuyển động tịnh tiến theo v
v
hướng của B , với vận tốc v // = vcos .
A x
+) Do đó, e chuyển động theo quỹ đạo xoáy
v //
trôn ốc với bước ốc là: = T v // .
M B
2 .m 0,25đ
+) Đ ể e đập vào bia tại M thì: AM = d = n = n T v // = n v //
eB
2 mv//
n.6,7.10-3 (T)
B= n
ed
V ì B 0,03T n < 4,48 n = 1, 2, 3, 4. 0,25đ
V ậy: n = 1 thì B = 6,7.10-3T; n = 2 thì B = 0,0134T
n = 3 thì B = 0,0201T; n = 4 thì B = 0,0268T
Câu 3.(2 điểm)
1 ) (1 điểm)
0,25đ
v
Ta có: = = 0,5(m/s)
f
( d AB / 2)
Độ lệch pha giữa hai điểm P và I là: 2
V ì P dao động ngược pha với I, ta có: 0,25đ
= (2k + 1) P
AB d
d = (2k+ 1) +
2 2
I
A B
4
- 0,25đ
AB
( 2k 1) 0 k > - 1/2
Do d >
2 2
0,25đ
V ì k Z, nên dmin k = 0 dmin = 0,75(m).
2 ) (1 điểm)
0,5đ
AB.x
Học sinh phải chứng minh công thức sau: d 2 d1 .
OI
Tại M nhận được âm to nhất, ta 0,5đ
có:
M
d1
d 2 – d1 = k = ( k = 1, vì điểm
M gần O nhất) x
A d2
OI.
50 m .
x= o
I
AB
B
Câu 4.(2 điểm)
a ) (1 điểm)
Phương trình dao động của con lắc đơn theo li độ dài là: 0,25đ
s = S0cos( t + ).
g
+) = (rad/s).
l
0,25đ
2
v
2
+) S0 s = 2 5 (cm/s) 0 = 0,02 5 (rad)
0,25đ
s S0cos = 0 cos =0
rad
+) Lúc t = 0 thì
sin 0 2
s = 2 5 cos(t - /2) (cm).
Phương trình dao động theo li độ góc là: = 0,02 5 cos(t - /2) (rad). 0,25đ
b) (1 điểm)
0,25đ
Ta có P ' P Fqt
0,5đ
KQ
, góc(OKQ) = 600
X ét OKQ với OK =
2
OKQ vuông tại O.
P’ = OQ = Psin(600) g’ = 5 3 (m/s2).
(Có thể áp dụng định lí hàm số cosin KF
O
đ ể tính P’) qt
P'
Q
P
5
- 0,25đ
l 1
V ậy, chu kì dao động của con lắc là: T ' 2 2 2,135( s)
g' 53
Câu 5.(2 điểm)
1 ) (1 điểm)
Chọn trục tọa độ Ox như hình vẽ, gốc B 0,25đ
A M
O tại VTCB.
Fdh
+) Xét tại thời điểm t bất kì thanh MN
C
q ua vị trí có li độ x và chuyển động +B
Ft
sang bên phải như hình vẽ.
+) Từ thông biến thiên làm xuất hiện D
E N
sđđ cảm ứng: ecư = Blv.
x
O
+) Chiều dòng điện xuất hiện trên
thanh MN được xác định theo quy tắc
dq dv
b àn tay phải và có biểu thức: i CBl CBla
dt dt
Theo quy tắc bàn tay trái xác định được chiều lực từ như hình vẽ và có 0,25đ
b iểu thức: Ft = iBl = CB2l2 x’’
0,25đ
Theo định luận II Niutơn, ta có: Fhl Fdh Ft ma
Chiếu lên trục Ox, ta được: mx '' CB2l2 x '' kx
k 0,25đ
(m CB2 l2 )x '' kx x '' x
m CB2 l 2
k
x” + 2x = 0.
Đ ặt
m CB2l2
m CB2 l2
V ậy, thanh MN dao động điều hòa với chu kì: T 2
k
2 ) (1 điểm)
Chọn trục tọa độ Ox như hình vẽ, 0,25đ
A M B
gốc O tại VTCB.
Fdh
+) X ét tại thời điểm t bất kì thanh
L
MN qua vị trí có li độ x và chuyển +B
Ft
động sang bên phải như hình vẽ.
+) Từ thông biến thiên làm xuất D
E N
hiện sđđ cảm ứng: ecư = Blv.
x
O
+) Dòng điện qua cuộn cảm làm
di
x uất hiện suất điện động tự cảm: etc = - L .
dt
Ta có: ecư + etc = i.r = 0 ( vì r = 0)
d ( Blx Li )
0 Blx Li const .
dt
x 0 Blx
Blx + Li = 0, i
Lúc t = 0 thì
i 0 L
6
-
0,25đ
+) Thanh MN chuyển động trong từ trường chịu tác dụng của lực từ Ft
B 2l 2 x
ngược chiều chuyển động và có độ lớn: Ft = iBl = .
L
0,25đ
+) Theo định luật II Niutơn, ta có: Fhl Fdh Ft ma .
B 2l 2
x x ''
Chiếu lên trục Ox, ta có: kx
L
0,25đ
B 2l 2
22
1
1 Bl 2
x 0 . Đ ặt x” + x = 0.
k
x " k
m L
m L
m
V ậy, thanh MN dao động điều hòa với chu kì: T 2
B2 l 2
k
L
.......................................Hết.............................
7
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
