đáp án học sinh giỏi môn vật lý lớp 12 tỉnh gia lai năm 2013 - 2014 (đề số 2)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOGIA LAIĐỀ THI CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPTDỰ THI CẤP QUỐC GIA, NĂM HỌC 2013-2014Môn: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 180 phút (Không kể thời gian giaođề)Ngày thi: 27/09/2013HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM(Hướng dẫn này có 06 trang, gồm 08 câu)Câu Nội dung Biểuđiểm13,0điểm(đ) Áp dụng dạng khác của định luật II Niutơn: Xung của lực ma sát trong khoảngthời gian va chạm tD theo Ox ()(). 1ms xf vé ùD +ë û......Mà ()22msm ghf Mg mgtmæ ö= +ç ÷ç ÷Dè ........Thay (2) vào (1) ()2xm ghMg mg vtmæ öé ùÞ +ç ÷ë ûç ÷Dè ()2xMg mg gh vm mÛ D.........................................................Hệ chuyển động được quãng đường lớn nhất nếu vận tốc sau va chạm lớn nhất,tức là thời gian va chạm rất ngắn.()()0 3x xmt gh ghM mm mD =+.........................Vận tốc khối tâm của hệ trước va chạm: ()112 cot4anxMv ghvM ma+=+ ..............()1 15x xv vD Thay (3) và (4) vào (5) ta được vận tốc khối tâm của hệ ngay sau va chạm:1 122 cot cot 22an anxMv gh Mv gh ghmv ghM ma mm+ -= =+ +. .Mà ,M m= ta có: ()()122 cot62anxv ghva m+ -=....................................Sau va chạm mềm, hệ chuyển động chậm dần với vận tốc khối tâm 2xv và sau đódừng lại trên mặt sàn ngang.Áp dụng định lý động năng: ()()()/2222 max max12 72 2msxxfvm mg sgmm- ...................................Từ (6) và (7) ta suy ra quãng đường lớn nhất của thùng trên mặt sàn: ()()221 1max2 cot cot8an anv gh ghsga mm+ -= ..........................................Thay số, ta được: 0,250,250,500,250,250,500,250,250,25Trang /6Om1vurhvrMa1Hìnhx()()()22max3 2.3 2.10.3 cot 60 0, 2.10.3 cot 60 0, 50, 32388.0, 5.10an ano os m+ -= =.......___Cách khác:Gọi ,v lần lượt là vận tốc của thùng trước và sau va chạm:Ta có: ()1 222 cotanm ghm gh vMa mæ ö+ +ç ÷ç ÷è 122 2otanm gh Mv ghvM ma m+ -Þ =+ Mà ()1122 c2 .c 22 2otanotanv ghgh ghM va ma m+ -+ -= Áp dụng định lý động năng: ()()/2222 max max12 22 2msfvm mg sgmm- =Quãng đường lớn nhất của thùng trên mặt sàn:()()()2221 12max2 c0, 32382 8otan otanv gh ghvs mg ga mm m+ -= 0,2523,0 đ2a1,0 Chọn hệ trục tọa độ xOy như hình 2. Sử dụng các phương trình cân bằng viếtcho thanh, ta có:- Theo phương :Ox 20N T- (1)- Theo phương :Oy 10N mg- (2) ............ Phương trình mômen đối với trục quayqua :B 2sin 02cosN mga a- =ll (3) ...........Giải hệ(1), (2) và (3), ta được: tan2mgTa= 1N mg= 2tan2mgNa= .................. 0,250,250,502b2,0 Xét chuyển động của thanh tại thời điểm thanh hợp với phương thẳng đứng mộtgóc bằng (vớij a³ ). Khi đó, khối tâm của thanh vừa chuyển động tịnh tiếnvới vận tốc ,v vừa quay quanh với vận tốc góc với bán kính quỹ đạo 2.l Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho quá trình chuyển động của thanh, ta có:2 2cos cos2 2mv mg mgw a+ =l với 2,12 2mI vw= =l ......................................Từ đó suy ra: ()23 cos cosga jw-=l (4) ...............................................................- Đạo hàm hai vế biểu thức (4) theo thời gian, ta được: sin2gw jwg=lSuy ra gia tốc góc của thanh là: sin2gjg=l (5) ...................................................- Từ biểu thức xác định tọa độ khối tâm của thanh: sin2xj=l cos2yj=lĐạo hàm hai lần theo thời gian, ta thu được các thành phần gia tốc tịnh tiến củaG là: 0,250,250,25Trang /62HìnhOABayx1NuurTur2NuurPur()/ 2cos sin2xa xg j= -l (6)()/ 2sin2cosya yg j= -l (7) ........................................................................Áp dụng định luật Niu tơn cho chuyển động của khối tâm theo hai phương Oxvà ,Oy ta có: 2xN ma= 1yN mg ma- =Lưu đến các phương trình (4), (5), (6) và (7), ta được:213 sin.2 22cos sin cosmgN mgjj jæ ö= -ç ÷è ø, 23 sin 32 2coscosmgNj jaæ ö= -ç ÷è .....Ngay khi vừa cắt dây thì ,j a= do đó: sin2gag=l ,2131 sin4N mgaæ ö= -ç ÷è 23.sin 28N mga= ............................................ 0,250,250,7533,0 Nội năng: ()312U RT= ............................................................2 là một phần của parabol: 2T V: ............................()2 :pV RT V=:................................................Từ đó ta vẽ được đồ thị trong hệ tọa độ pV như hình ....Công thực hiện được tính từ đồ thị pV:()()()()1 11 132 2A V= ...................................Từ ()()() 31 42U pVÞ =.....................................................................................Kết hợp ()()4 ta được: 22 311 2.2 3VA UVæ ö= +ç ÷è ................................................................................0 01 433 9A Uæ öÞ =ç ÷è ø............................................................................. 0,250,250,250,500,500,250,500,5042,0 Mômen của ngẫu lực: (). .sin 1M Fa=l.............................................Phương trình động lực học: ()2M Ig =Mặt khác, mômen quán tính của hệ điện tích: ()2 2232 2mI mæ ö= =ç ÷è øl l.......................Từ ()()()1 ta có: ()2. .sin 42mFa g=ll .........................................Góc bé, sina a» ()22. '' '' 52m qEqEma aÞ =lll ......................Nghiệm của () có dạng ()0costa j= với 2qEmw=l ................................ 0,250,250,500,25Trang /63HìnhOpV3123p1p1V2VEuraggq+q-O4HìnhFurFur222mTqEppwÞ =l ..........................................................................................Do đó, thời gian ngắn nhất để thanh AB trở về vị trí song song với phương củacường độ điện trường Eur là min4 2T mtqEp= =l .................................................... 0,250,250,2552,0 đ5a1,0 Chia ống trụ thành các vành cùng có độ dày .dx Khi đó:+ Số vành có trên một mét dài là: 1xnd=+ Tổng điện tích trên một vành là: xQq d=l ......................................................+ Cường độ dòng điện chạy trong một vành là: .2 2x xQ Qi dw wp p= =l ... .- Từ trường trong lòng ống là từ trường đều, có độ lớn:7 714 .10 .10 2.102x =xQ QB ni ddw wp pp- -= =l l......................................................- Mật độ năng lượng từ trường trong lòng ống là: 277 2108 .10 2tB Qwwp p--= =l .......... 0,250,250,250,255b1,0 Năng lượng của hệ bằng tổng động năng quay của mặt trụ và năng lượng từtrường trong lòng ống trụ: WtE K= +- Động năng quay của mặt trụ: 212K Iw= ............................................................- Năng lượng từ trường trong lòng trụ:2 27 7210 102 2Wt tQ RV Rlw ww pp- -= =llVậy: 22 21102 QE Rww -= +l ............................................................................. 0,250,250,5062,0 đ6a1,0 Dòng điện chạy qua cuộn cảm là dòng điện chạyqua mạch chính: RCI I= +r ...............................Giản đồ vectơ biểu diễn cường độ dòng điện nhưhình 5. Tính: ()()01 010 012 1, 5RCCU UI AR Z= =Do đó: ()2 20 02, 5RCI A= ..............................................................................- nhanh pha ơn 1u một góc :j 0103tan4RCIIj= suy ra: 137180pj= ....................- Biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm là: ()232, 5180cos 100 ti Appæ ö= -ç ÷è .... 0,250,250,250,256b1,0 Giản đồ vectơ biểu diễn: 1LU U= +r như hình 6.- Từ hình vẽ, ta có: 21 12 sinL LU Uj= ......................................................- Chia hai vế cho 2I và thay thế: UZI= LLUZI= 0,25Trang /6IrLU urU ur1UurO1jj6HìnhCIrIr1UurRIr1jO5Hình1RCUZI=, 1sinRCCZZj= ta được: 221ZLL RCCZ ZZæ ö= -ç ÷è ø...........................................- Để không phụ thuộc thì phải không phụ thuộc vào ,RCZ tức là phải có:21 0LCZZ- =, từ đó suy ra: ()21 12 2L HCw p= ........................................................Dễ dàng kiểm tra được: LUIZ= không phụ thuộc vào .R 0,250,5073,0 đ7a1,5 Tia sáng bị phản xạ toàn phần tại ,I do đó góc tớii tại không nhỏ hơn góc giới hạn phản xạ toànphần ,ghi với: ........................................................1 1sin2ghin= =.......................................................Hay 45 .oi³ Do đó, những tia sáng sau khi phản xạ toàn phầnmột lần tại rồi đến mặt OB chỉ nằm trong miền,KB với IK vuông góc với .OB ...........................- Góc lệch lớn nhất của tia sáng ứng với trường hợp tia ló khỏi mặt OB tại .KDễ dàng tính được góc lệch 90 .maxoD= ...............................................................- Góc lệch nhỏ nhất của tia sáng ứng với trường hợp tia ló khỏi mặt OB tại .B Có OIBD là tam giác đều.+ Suy ra góc tới của tia sáng tại là 30 .oi= .......................................................+ Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng tại B, suy ra góc khúc xạ tại bằng 45 .o Do đó, góc lệch nhỏ nhất là min90 45 45 .o oD= ............................................ 0,250,250,250,250,250,257b1,5 Từ quy luật: 24rn aR= +Suy ra: 4r Rdn ad= (1)- Khi tia sáng đi theo cung tròn CD có góc tâmlà thì quang trình của tia sáng là: .s ra= ......- Vì quang trình của tia sáng phải thỏa điều kiện đạt cực trị, tức là:0srdd= hay 0rr rdn dr nd daé ù+ =ê úë ûnên: rdn nd r= (2) ....................................................................................................- Từ (1) và (2), ta có: 4Ra nr= .............................................................................- Tại điểm thì ()2 ,4an R= do đó: 24 4R Ra aR= ...................................Vậy: 4a= .......................................................................................................... 0,250,250,250,250,250,258 Sơ đồ mạch điện trong hộp đen có thể là: .......................................................... 0,50Trang /67HìnhOHASIKBrDROHASaBDC8Hình2,0 đ8a1,0 đ- Dựa vào các tính chất trên suy ra chỉ có sơ đồ sau là thỏa mãn ........................0,508b1,0 Thiết kế sơ đồ mạch điện để đo ........................................................................- Gọi 1U là hiệu điện thế đặt vào hai cực của hộp đen, 2U là hiệu điện thế đặt vàohai cực của hộp đen theo chiều ngược lại để có cùng một dòng điện Nếu 2U U> thì 2U là hiệu điện thế giữa hai đầu điốt, 1U là hiệu điện thế giữahai đầu điốt nối tiếp điện trở.+ Nếu 2U U< thì 1U là hiệu điện thế giữa hai đầu điốt, 2U là hiệu điện thế giữahai đầu điốt nối tiếp điện trở. .................................................................................- Suy ra hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở có độ lớn: 2RU U= ..................- Từ đó, ta tính giá trị của điện trở theo công thức: RRIU= ................................ 0,250,250,250,25 Thí sinh giải theo cách khác, nếu đúng vẫn nhận đủ điểm; Thí sinh trình bày thiếu hoặc ghi sai đơn vị đáp số mỗi câu sẽ bị trừ 0,25 điểm (toàn bài thi trừ không quá 0,5 điểm).--------------------------Hết--------------------------Trang /6A VTrên đây chỉ là phần trích dẫn 10 trang đầu của tài liệu và có thế hiển thị lỗi font, bạn muốn xem đầyđủ tài liệu gốc thì ấn vào nút Tải về phía dưới.