Đề HSG môn Vật lý lớp 12 năm học 2011-2012 - Sở GD_ĐT Long An - Vòng 1 - Hệ Không Chuyên - File word có lời giải chi tiết

SỞ GD&ĐT LONG AN KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2011-2012 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT – Vòng 1 Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề ( Đề gồm 02 trang) Câu 1 (3 điểm): Một vật có khối lượng m1 = 5 kg được thả không vận tốc đầu từ đỉnh một dốc cao h = 1,8m, sau đó vật chuyển động trên đường nằm ngang một đoạn BC = 10m thì va chạm mềm vào vật thứ hai có khối lượng m2 = 3kg đang đứng yên tại C. Lấy g = 10m/s2. a) Bỏ qua ma sát trên dốc AB, tính vận tốc của vật (1) tại B? b) Hệ số ma sát trên đoạn BC là k = 0,1. Tính vận tốc vật (1) trước va chạm ? c) Tính vận tốc của các vật sau va chạm? Suy ra nhiệt lượng toả ra trong quá trình va chạm? Câu 2 (3 điểm): Một lượng khí lý tưởng ở trạng thái 1 có áp suất p1 = 2atm, thể tích V1 = 4 lít, nhiệt độ T1 = 300K được đun nóng đẳng tích từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 có T2 = 600K. +) Sau đó dãn đẳng nhiệt từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 có áp suất p3. +) Tiếp tục hạ nhiệt độ đẳng áp từ trạng thái 3 về trạng thái 1. Tìm p2, V2, p3, V3, T3? Vẽ hình biểu diễn các quá trình đó trong đồ thị p-V. Câu 3 (3 điểm): Cho hai điện tích điểm q1 = 16μC và q2 = -64μC lần lượt đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau AB = 100cm. Hãy vẽ hình và xác định vectơ lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm qo = 4μC đặt tại điểm N với AN = 60cm, BN = 80cm. Câu 4 (3 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ: Nguồn điện gồm 3 pin giống nhau có suất điện động ξ = 6V, điện trở trong r = 1Ω mắc nối tiếp. Điện trở R1 = 8Ω, R3 = R4 = 6Ω, R2 là bình điện phân đựng dung dịch đồng sunfat có anôt làm bằng đồng. Biết rằng trong thời gian 16 phút 5 giây lượng đồng được giải phóng là 0,32g. Cho ACu = 64, hoá trị n = 2. a) Tính cường độ dòng điện qua bình điện phân. b) Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn điện. c) Hiệu điện thế giữa hai cực của bộ nguồn điện. d) Điện trở của bình điện phân. e) Hiệu suất của bộ nguồn điện. f) Tính công của nguồn điện thực hiện trong thời gian trên? Câu 5 (3 điểm): Một con lắc lò xo dao động theo phương ngang gồm lò xo có chiều dài tự nhiên lo = 20cm, khối lượng không đáng kể có độ cứng k = 80N/m gắn với quả cầu có khối lượng m = 200g. Người ta kéo quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 4cm rồi thả ra cho nó dao động tự do. Chọn gốc toạ độ tại vị trí cân bằng của con lắc. a) Xác định chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động. http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 1 b) Chọn gốc thời gian vào lúc thả vật, chiều dương là chiều chuyển động của vật ngay sau khi thả. Viết phương trình dao động của vật? c) Tính năng lượng dao động và vận tốc cực đại của vật? d) Nếu tăng biên độ dao động của vật lên 1,5 lần thì chu kì dao động của con lắc bằng bao nhiêu? Câu 6 (3 điểm): Một người có mắt bình thường, điểm cực cận cách mắt 20cm, điểm cực viễn ở vô cực. Người này quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ D = 10 (dp). Kính đặt sát mắt. Xác định khoảng đặt vật trước kính lúp trên để mắt nhìn rõ vật. Tính độ bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực. Câu 7 (2 điểm): Cho các dụng cụ sau: Một cuộn chỉ, một vật nhỏ có khối lượng 20g, một đồng hồ. Hãy trình bày và giải thích một phương án thí nghiệm để xác định gần đúng diện tích lớp học của bạn. Coi lớp học gần đúng là hình chữ nhật. http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 2 SỞ GD&ĐT LONG AN KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-1011 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 12- THPT Câu 1. a) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng : 1 2 WA = WB Û mgh = m1v B Û vB = 2gh = 6m/s 2 1 1 2 2 b) Áp dụng định lý động năng: WdC - Wd B = Ams Û m1vC - m1v B = -Fms.BC 2 2 1 Û m1 (vC 2 - v B 2 ) = - km1g.BC Û vC 2 - v B 2 = -2k.g.BC 2 Þ vC 2 = -2.0,1.10.10 + 36 =16 Þ vC = 4m/s c) Vì là va chạm mềm, sau va chạm hai vật dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc v’. m1v C Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m1vC = (m1 + m2).v’ Þ v' = = 2,5m/s m1 +m 2 1 2 Tổng động năng của hệ trước va chạm: å Wd = m1v C = 40J 2 1 2 Tổng động năng của hệ sau va chạm: å W'd = (m1 +m 2 )v' = 25J 2 Vậy nhiệt lượng toả ra là: Q = å Wd - å W'd = 15J. Câu 2. Từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 là đẳng tích nên V2 = V1 = 4 lít p1T2 Và p2 = thay số để có p2 = 4 atm T1 Từ trạng thái 3 về trạng thái 1 là đẳng áp nên p3 = p1 = 2atm p 2 V2 4.4 Đẳng nhiệt 2 Þ 3 nên T3 = T2 = 600K và V3 = = =8 lít P3 2 Vẽ đúng trạng thái 1 sang trạng thái 2 Vẽ đúng trạng thái 2 sang trạng thái 3 và trạng thái 3 về trạng thái 1. Câu 3. Vẽ hình đúng tất cả các lực. Vì NA2 + NB2 = AB2 Þ ∆NAB vuông tại N. Tính được lực F10 = 1,6(N). Tính được lực F20 = 3,6(N) r uur uur Hợp lực tác dụng lên qo là: F =F10 +F20 Þ F = F10 2 +F20 2 = 3,94N F10 r F hợp với NB một góc α tanα = F = 0,44 Þ α = 24° 20 Câu 4. a) Cường độ dòng điện qua bình điện phân: I = m.F.n = 1A A.t b. ξ b = 3. ξ = 18V, rb = 3r = 3Ω c. U = ξ b - Irb = 15V. d. U = I.(R1 + R2 + R34) Û R2 = U - (R1 + R34) = 4Ω. I U = 83,33%. ξ f. Công của nguồn điện A = 17370 (J). e. H = http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 3 Câu 5. Công thức tính chiều dài cực đị và cực tiểu của lò xo dao động theo phương ngang là: lmax =lo +A ; lmin =lo - A v2 k ; với x = xo = 4cm, v = 0 và ω = = 20 (rad/s) 2 m ω Ta có: A = x o = 4 cm → Kết quả: lmax = 24 cm; lmin = 16 cm. Như vậy A = 4(cm) Do có A = 4 cm và ω = 20 rad/s nên → x = 4cos(20t + ∅) Lúc t = 0, có xo = -4 cm nên -4 = 4cos∅ → cos∅ = -1 → ∅ = π Kết quả: x = 4cos(20t + π)(cm) 1 2 Năng lượng dao động: W = kA → Kết quả: W = 0,064J. 2 Vận tốc cực đại: vmax = ωA → Kết quả: vmax = 0,8 m/s. Chu kì dao động điều hoà của con lắc lò xo không phụ thuộc vào biên độ dao động do đó chu kì 2π không đổi: T = → Kết quả: T = 0,314 (s). ω 1 1 = = 0,1m = 10cm. Câu 6. Tiêu cự của kính lúp f = D 10 Ngắm chừng ở cực cận: ảnh ảo hiện ở điểm cực cận của mắt CCm CC d d’= -20cm d '. f = 6,67 cm Þ d= d '- f Ngắm chừng ở cực viễn: ảnh ảo hiện ở điểm cực viễn của mắt CVm CV d d’ → ∞ 1 1 1 1 1 1 Þ = + Þ = + Þ d = 10cm f d d ' 10 d ¥ Khoảng đặt vật trước kính từ 6,67cm đến 10cm Þ G ¥ = 2 Câu 7. Tạo con lắc đơn: lấy vật nhỏ làm quả nặng và sợi chỉ làm dây treo. Dùng đồng hồ đo chu kì con lắc đơn, rồi tìm ra độ dài dây treo để lấy đó làm thước dây đo độ dài. Dùng cuộn chỉ đo độ dài các cạnh a, b của lớp học, rồi so sánh với thước dây đã tạo ở trên. Nếu độ dài các cạnh a, b không là số nguyên của thước dây ban đầu thì phải cắt phần không nguyên đó và tạo thành con lắc để đo phần chiều dài đó. Từ đó tính diện tích S = a.b. Xác định A: Áp dụng công thức A 2 =x 2 + http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 4