Đề HSG môn Vật lý lớp 12 năm học 2011-2012 - Sở GD_ĐT Lâm Đồng - File word có lời giải chi tiết

SÔÛ GIAÙO DUÏC & ÑAØO TAÏO KYØ THI CHOÏN HOÏC SINH GIOÛI TÆNH LÔÙP 12 THPT Khoaù ngaøy : 01 thaùng 12 naêm 2012 ------------&--------------------------------&--------------------ÑEÀ CHÍNH THÖÙC MOÂN THI : VAÄT LYÙ THÔØI GIAN : 180 phuùt Baøi 1: Cho maïch ñieän xoay chieàu coù sô ñoà nhö hình veõ. Hieäu ñieän theá ñaët vaøo hai ñaàu maïch: u = U 2 sinωt (V). Phaàn töû X coù theå laø ñieän trôû, cuoän daây hoaêc tuï ñieän. K 1- Khoùa K ñoùng : Tìm heä thöùc lieân laïc giöõa R vaø C ñeå coâng suaát cuûa ñoaïn maïch AB laø A N B X cöïc ñaïi R C 2- Bieát raèng khi khoùa K ñoùng: UR = 200V ; UC = 150V khi khoùa K ngaét: UAN = 150V; UNB = 200V a) Xaùc ñònh phaàn töû X. b) Tính heä soá coâng suaát cuûa maïch AB khi Kngaét. Baøi 2: Moät con laéc goàm moät vaät naëng coù khoái löôïng m=100g ñöôïc treo vaøo ñaàu döôùi cuûa moät loø xo thaúng ñöùng ñaàu treân coá ñònh. Loø xo coù ñoä cöùng K=20N/m, vaät m ñöôïc ñaët treân moät giaù ñôõ naèm ngang(hình veõ). Ban ñaàu giöõ giaù ñôõ ñeå loø xo khoâng bò bieán daïng, roài cho giaù ñôõ chuyeån ñoäng thaúng xuoáng nhanh daàn ñeàu vôùi gia toác a=2m/s2. Laáy g=10m/s2. 1- Hoûi sau bao laâu thì vaät rôøi khoûi giaù ñôõ? 2- Cho raèng sau khi rôøi giaù ñôõ vaät dao ñoäng ñieàu hoaø.Vieát phöông trình dao ñoäng cuûa vaät. Choïn goác thôøi gian luùc vaät vöøa rôøi giaù ñôõ, goác toïa ñoä ôû vò trí caân baèng, truïc toïa ñoä thaúng ñöùng, chieàu döông höôùng xuoáng Baøi 3: Hai oâ toâ ñoàng thôøi xuaát phaùt töø A vaø B chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu nhau. OÂ toâ thöù nhaát chaïy vôùi gia toác khoâng ñoåi treân 1/3 quaõng ñöôøng AB, 1/3 quaõng ñöôøng tieáp theo chuyeån ñoäng ñeàu vaø 1/3 quaõng ñöôøng coøn laïi chuyeån ñoäng chaäm daàn vôùi gia toác coù ñoä lôùn baèng gia toác treân 1/3 quaõng ñöôøng ñaàu tieân. Trong khi ñoù oâ toâ thöù hai chuyeån ñoäng nhanh daàn ñeàu trong 1/3 thôøi gian ñi töø B tôùi A, 1/3 thôøi gian chuyeån ñoäng ñeàu, vaø 1/3 thôøi gian chaäm daàn ñeàu vaø döøng laïi ôû A. Vaän toác chuyeån ñoäng ñeàu cuûa hai xe laø nhö nhau vaø baèng 70km/h. Tìm khoaûng caùch AB, bieát raèng thôøi gian chaïy cuûa xe thöù nhaát daøi hôn xe thöù hai 2 phuùt. Baøi 4: Moät xi lanh naèm ngang ñöôïc chia laøm hai phaàn baèng nhau bôûi moät pittoâng caùch nhieät. Moãi phaàn coù chieàu daøi lo = 30cm, chöùa moät löôïng khí nhö nhau ôû 27oC. Nung noùng moät phaàn xi lanh theâm 10oC vaø laøm http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất laïnh phaàn kia ñi 10oC. Hoûi pittoâng di chuyeån moät ñoaïn baèng bao nhieâu vaø veà phía naøo. Boû qua beà daøy cuûa pittoâng vaø söï trao ñoåi nhieät giöõa xi lanh vôùi moâi tröôøng xung quanh. Baøi 5: Coù 24 pin gioáng nhau, moãi pin coù suaát ñieän ñoäng e = 1,5 V, ñieän trôû trong r = 1 W, ñöôïc maéc hoãn hôïp thaønh moät boä nguoàn goàm x nhaùnh song song, moãi nhaùnh coù y nguoàn noái tieáp. Boä nguoàn thu ñöôïc duøng ñeå thaép saùng bình thöôøng cho moät maïng goàm 5 boùng ñeøn gioáng nhau loaïi 3V-1,5W maéc noái tieáp. 1- Tìm cöôøng ñoä doøng ñieän ñònh möùc cuûa ñeøn, ñieän trôû cuûa moãi ñeøn , ñieän trôû cuûa boä ñeøn vaø hieäu ñieän theá ñaët vaøo boä ñeøn. 2- Xaùc ñònh sô ñoà maéc boä nguoàn noùi treân vaø veõ sô ñoà caùch maéc. Baøi 6: Cho moät tuï ñieän coù ñieän dung C1 = 0,5  F ñöôïc tích ñieän ñeán hieäu ñieän theá U1=90V roài ngaét khoûi nguoàn. Sau ñoù laáy moät tuï ñieän khaùc coù ñieän dung C2 = 0,4  F chöa tích ñieän gheùp song song vôùi tuï C1 ñaõ tích ñieän nhö treân thì chuùng phaùt ra tia löûa ñieän. Tính naêng löôïng cuûa tia löûa ñieän naøy. -HEÁT- SÔÛ GIAÙO DUÏC & ÑAØO TAÏO LAÂM ÑOÀNG ------------&----------ÑEÀ CHÍNH THÖÙC KYØ THI CHOÏN HOÏC SINH GIOÛI TÆNH LÔÙP 12 THPT Khoaù ngaøy : 01 thaùng 12 naêm 2006 ----------------------&--------------------MOÂN THI : VAÄT LYÙ THÔØI GIAN : 180 phuùt ÑAÙP AÙN&BIEÅU ÑIEÅM http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất Ba øi y ù Noäi dung-löôïc giaûi http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất Ñieå m Ba øi2 1 ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………. * Choïn truïc toïa ñoä Ox thaúng ñöùng, chieàu döông höôùng xuoáng, goác O laø vò trí caân baèng cuûa m. Ban ñaàu loø xo khoâng bieán daïng vaät ôû vò trí B. Goác thôøi gian luùc cho giaù ñôõ chuyeån ñoäng. *Khi chöa rôøi giaù ñôõ, m chòu taùc duïng cuûa:troïng löïc, löïc ñaøn hoài, ur ur uu r phaûn löïc P, F , N ur ur uu r r Theo ñònh luaät II Newton: P +F +N =ma 2 *Giaû söû ñeán C vaät rôøi giaù ñôõ, khi ñoù N= 0, vaät vaãn coù gia toác a=2m/s2: ur ur r P +F =ma . Chieáu leân Ox: P – F = ma hay mg – k.BC = ma. B Suy ra: BC = m( g - a ) 0,1(10 - 2) = =0, 04m =4cm k 20 m C *Maët khaùc : goïi t laø thôøi gian töø luùc baét ñaàu chuyeån ñoäng ñeán luùc rôøi giaù ñôõ, ta coù O 1 2 BC 2.0, 04 BC = at 2 Þ t = = =0, 2 s 2 a 2 x ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………. *Taàn soá goùc: Ba øi1 w= k 20 = =10 2 rad s m 0,1 mg 0,1.10 = =0, 05m =5cm k 20 -Vaän toác vaät taïi C :VC = at = 2.0,2 = 0,4 m/s. Ñieàu kieän ñaàu: t=0 2 ì x =- OC =- 1cm a íî v =40cm / s Phöông trình x = A sin(wt +j ) =3sin(10 2t - p )cm 9 U2 U 2R U2 U2 P =I 2 .R = 2 R = 2 = = *K ñoùng maïch goàm R,C noái tieáp: y Z R +Z C2 Z C2 R+ R 1 *Pmax ymin R=ZC RC= w *K ñoùng: U = U R2 +U C2 = 2002 +1502 =250V * 0,75 * 0,50 2,00 * 0,50 * 0,50 * 0,50 6ñieå m 2,00 *1,00 *1,00 4,00 2,00 ì A =3cm ï *Giaûi ñöôïc í 20p p 0 ïî j » - 20 =- 180 =- 9 rad * * 0,50 * 0,50 1 *-Ñoä giaõn cuûa loø xo ôû vò trí caân baèng: BO =Dl = 4,0ñi eåm 2,00 * 0,25 uuuu r uuuu r 2 2 *K ngaét: Tacoù U = U AN +U NB = 2002 +1502 =250V Þ U AN ^U NB http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất * 0,50 * 0,50 - Z C - U C - 150 3 = = =- . uAN treã pha so vôùi I moät goùc R UR 200 4 j 1 . Suy ra uNB nhanh pha j 2 so vôùi i. *Ñoaïn AN : tgj 1 = * 0,50 * 0,50 *Nhö vaäy X phaûi laø cuoän daây vöøa coù ñieän trôû thuaàn r, vöøa coù ñoä töï caûm L.Vôùi 0< j 2 <900. *0,50 *Do xe 1 chuyeån ñoäng vôùi gia toác khoâng ñoåi laø a vaø –a trong 1/3 quaõng ñöôøng ñaàu vaø cuoái neân vaän toác trung bình cuûa xe trong caùc quaõng ñöôøng naøy laø: v1 = *1,00 v +0 v = 2 2 *Thôøi gian chaïy cuûa xe thöù nhaát: t1 = AB / 3 AB / 3 AB / 3 5 AB + + = v/2 v/2 v/2 3v *Töông töï vaän toác trung bình cuûa xe thöù 2 trong 1/3 thôøi gian ñaàu vaø Ba øi3 v 2 vt vt vt 3 AB *Tacoù : AB = 2 + 2 + 2 Þ t2 = 23 3 23 2v cuoái cuõng laø v2 =v1 = *0,50 *0,50 5 AB 3 AB 1 = *Maø t1 – t2 = 2 phuùt = 1/30h.Do ñoù 3.70 2.70 30 *Suy ra AB=14(km) AB/3 *0,50 AB/3 t2/3 A B AB/3 B Xe1 3ñieå m t 2/3 t2/3 *0,50 *0,50 *0,50 A Xe2 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất Bai ø5 1 2 2,5ñi eåm 1,00 * 0,25 * 0,25 * 0,25 * 0,25 *Doøng ñieän ñònh möùc: Iñ = Pñ/Uñ = 1,5/3 = 0,5A *Ñieän trôû cuûa moãi ñeøn: Rñ = Uñ/Iñ = 3/0,5 = 6 W. *Ñieän trôû cuûa boä boùng ñeøn: R = 5 : Rñ = 5.6=30 W *Hieäu ñieän theá ñaët vaøo boä ñeøn: U=5 Uñ = 5.3 =15V * Goïi x laø soá daõy maéc song song, y laø soá nguoàn maéc noái tieáp trong moãi daõy.(x,y nguyeân döông) Ta coù: xy =24 (1) * Ñònh luaät oâm toaøn maïch cho : eb = U +Irb. Hay: ye = 15 + yr/2x 1,5y =15 +y/2x (2) * Giaûi (1) vaø (2) vaø loaïi nghieäm aâm :x =2; y = 12 :coù 2 daõy song song,moãi daõy coù 12 nguoàn noái tieáp. * Veõ sô ñoà: 1,50 * 0,25 * 0,25 * 0,5 * 0,5 12 nguoàn Ba øi6 * Ñieän tích heä tröôùc khi gheùp : Q = Q 1 = C1U1 = 0,5.10-6.90 = 45.10-6 (C) .(Q2 = 0) * Q1’ vaø Q2’ laø ñieän tích 2 tuï sau khi gheùp : Q1 + Q2 = Q1’+ Q2’ = Q = 45.10-6 (C) (C1 + C2)U’ = 45.10-6 U’ = 50(V) *Naêng löôïng tuï C1 tröôùc khi gheùp: Q2 W1 = =2025.10- 6 ( J ) 2C1 *Naêng löôïng boä tuï gheùp: W2 = W1’ + W2’ =1/2C1U’2 +1/2C2U’2 = 1/2 U’2(C1 + C2) = -6 1125.10 (J) *Naêng löôïng tia löûa ñieän chính laø naêng löôïng maát maùt khi gheùp: 2,5ñi eåm * 0,5 * 0,5 * 0,5 * 0,5 * 0,5 DW =W1 - W2 =0,9.10- 3 ( J ) Ghi chuù: -Hoïc sinh coù caùch giaûi khaùc ñuùng vaãn cho ñieåm toái ña. -Phöông phaùp giaûi ñuùng nhöng sai keát quaû thì coù theå cho ñieåm chieáu coá nhöng khoâng quaù 50% soá ñieåm caâu ñoù. -Sai hoaëc thieáu ñôn vò ôû ñaùp soá thì tröø 0,5 ñieåm vaø tröø moät laàn cho toaøn baøi thi. http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất b ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………….. * cos j 1 = uuuu r 1 uuuu r * U AN ^U NB *Khi K ngaét: 1 =0,8 2 3 æ ö 1 +ç- ÷ è 4ø p 4 neân : j 1 +j 2 = . Suy ra tgj 2 = Þ cos j 2 =0,6 2 3 1 +tg 2j 1 = U R' =U AN cos j 1 =150.0,8 =120V Ba øi3 U r' =U NB cos j 2 =200.0, 6 =120V U R' +U r' 120 +120 = =0,96 U 250 * Vaäy : cos j = ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………... * Vaän toác trung bình cuûa oâ toâ 1 trong 1/3 quaõng ñöôøng ñaàu vaø cuoái: v' = v +0 2  thôøi gian chaïy cuûa oâ toâ 1: t1 = AB / 3 AB / 3 AB / 3 5 AB + + = v/2 v v/2 3v * Töông töï vaän toác trung bình cuûa oâ toâ 2 trong 1/3 thôøi gian ñaàu vaø cuoái cuõng laø v / 2 . Ba øi4 v t2 v.t2 v t2 3 AB + + Þ t2 = 23 3 23 2v 1 5 AB 3. AB 1 t1 - t2 =2 phut = h Þ = 30 3.70 2.70 30 Suyra : AB =14km Vaø: AB = * Maø * Tröôùc vaø sau khi di chuyeån, pittoâng ñöùng yeân, aùp suaát cuûa khí hai beân pittoâng baèng nhau. Goïi S laø dieän tích tieát dieän cuûa pittoâng, p o vaø p laø aùp suaát cuûa khí tröôùc vaø sau khi di chuyeån. * Ñoái vôùi phaàn XL bò nung noùng: PV PV o o = 1 (1) To T1 Vôùi: Vo = Slo, To = 27 + 273 = 300K, T1 = To + 10 = 310K. * Ñoái vôùi phaàn XL bò laøm laïnh: * Töø (1) vaø (2): PV PV o o = 2 (2) To T2 Vôùi T2 = To – 10 = 290K V1 V2 = (3) Vì T1 > T2 neân V1 > V2  Pittoâng di chuyeån veà T1 T2 phaàn bò laøm laïnh. * Goïi ñoaïn di chuyeån cuûa pittoâng laø x, ta coù: V 1 = (lo + x)S, V2 = (lo – x)S Theo (3): lo +x lo - x l (T - T ) = Þ x = o 1 2 =1cm T1 T2 T1 +T2 Ghi chuù: -Hoïc sinh coù caùch giaûi khaùc ñuùng vaãn cho ñieåm toái ña. -Phöông phaùp giaûi ñuùng nhöng sai keát quaû thì coù theå cho ñieåm chieáu coá nhöng khoâng quaù 50% soá ñieåm caâu ñoù. -Sai hoaëc thieáu ñôn vò ôû ñaùp soá thì tröø 0,5 ñieåm vaø tröø moät laàn cho http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất toaøn baøi thi. http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất