Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí Lớp 12 - Năm học 2021-2022 - Trường THPT Số 3 huyện Văn Bàn (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí Lớp 12 - Năm học 2021-2022 - Trường THPT Số 3 huyện Văn Bàn (Có đáp án)

1. TRƯỜNG THPT SỐ 3 KỲ THI CHỌN HSG MÔN VĂN HÓA CẤP TRƯỜNG HUYỆN VĂN BÀN NĂM HỌC 2021-2022 Môn: Vật lí Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề gồm có 07 Câu, gồm có 02 trang) Câu 1 (3,0 điểm) Hai vật nhỏ giống nhau đặt cách nhau d = 1,6 m trên mặt phẳng nghiêng, góc nghiêng so với phương ngang là =300. Vật ở dưới cách chân mặt phẳng nghiêng là L=90cm (Hình vẽ). Thả đồng thời cho hai vật trượt xuống không vận tốc đầu. Bỏ qua ma sát. Lấy g = 10 m/s2. a. Tìm vận tốc của mỗi vật ở chân mặt phẳng nghiêng và thời gian trượt của mỗi vật trên mặt phẳng nghiêng. b. Sau khi đến chân mặt phẳng nghiêng thì hai vật lại trượt sang mặt phẳng ngang theo cùng một đường thẳng với tốc độ không đổi bằng tốc độ của chúng ở chân mặt phẳng nghiêng. Hỏi khoảng cách giữa các vật bằng bao nhiêu khi vật phía trên đến chân mặt phẳng nghiêng. Tính khoảng cách từ vị trí hai vật gặp nhau đến chân mặt phẳng nghiêng. Câu 2 (6 điểm) Cho con lắc lò xo lí tưởng K = 100N/m, K m2 m0 1 v0 m1 = 200gam, m2 = 50gam, m0 = kg. Bỏ qua m1 12 lực cản không khí, lực ma sát giữa vật m1 và mặt sàn. 2 O x Hệ số ma sát giữa vật m1 và m2 là 12 0,6 . Cho g = 10m/s . 1. Giả sử m2 bám m1, m0 có vận tốc ban đầu v0 đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m1, sau va chạm hệ (m1 + m2) dao động điều hoà với biên độ A = 1 cm . a. Tính v0. b. Chọn gốc thời gian ngay sau va chạm, gốc toạ độ tại vị trí va chạm, chiều dương của trục toạ độ hướng từ trái sang phải (hình vẽ). Viết phương trình dao động của hệ (m1 + m2). Tính thời điểm hệ vật đi qua vị trí x = + 0,5 cm lần thứ 2011 kể từ thời điểm t = 0. 2. Vận tốc v0 phải ở trong giới hạn nào để vật m1 và m2 không trượt trên nhau (bám nhau) trong quá trình dao động ? Câu 3 (4,0 điểm) Hai mũi nhọn S1, S2 ban đầu cách nhau 8cm gắn ở đầu một cần rung có tần số f = 100Hz, được đặt chạm nhẹ vào mặt nước. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là v = 0,8 m/s. a. Gõ nhẹ cần rung cho hai điểm S1, S2 dao động theo phương thẳng đứng với phương trình dạng u = A.cos2πft. Viết phương trình dao động của điểm M 1 cách đều S1, S2 một khoảng d = 8cm. b. Tìm trên đường trung trực của S1, S2 điểm M2 gần M1 nhất và dao động cùng pha với M1. c. Cố định tần số rung, thay đổi khoảng cách S1S2. Để lại quan sát được hiện tượng giao thoa ổn định trên mặt nước, phải tăng khoảng cách S 1S2 một đoạn ít nhất bằng bao nhiêu ? Với khoảng cách ấy thì giữa S1, S2 có bao nhiêu điểm có biên độ cực đại. Coi rằng khi có giao thoa ổn định thì hai điểm S1S2 là hai điểm có biên độ cực tiểu.
2. HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ THANG ĐIỂM KỲ THI CHỌN HSG MÔN VĂN HÓA CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2021 – 2022 MÔN: VẬT LÍ Câu Đáp án Biểu điểm Câu 1 a. Gọi vật ở dưới là vật 1, vật ở trên là vật 2. Gia tốc của mỗi vật khi trượt trên mặt phẳng nghiêng là: (3,0 điểm) 2 a1 a2 g cos 5m / s 2 2 Áp dụng công thức v v0 2as , với cả 2 vật thì v0 0 ta tính được tốc độ 2 vật 0,25 khi đi hết mặt phẳng nghiêng là: v 2a L 3m / s 1 1 0,25 v 2a (L d) 5m / s 2 2 0,25 Thời gian chuyển động của mỗi vật là: v1 t1 0,6s , a1 0,25 v2 0,25 t1 1s a2 b. Khi vật phía trên (vật 2) đến chân mặt phẳng nghiêng thì vật 1 đã chuyển động 0,25 được trên mặt phẳng ngang khoảng thời gian là: t t2 t1 1 0,6 0,4s Do đó, khoảng cách 2 vật lúc này là: s v1. t 3.0,4 1,2m 0,25 Chọn gốc tọa độ tại chân mặt phẳng nghiêng, gốc thời gian là lúc vật 2 trượt xuống chân mặt phẳng nghiêng. Ta có phương trình chuyển động của 2 vật là: 0,25 x1 s v1t 1,2 3t , 0,25 x2 v2t 5t Hai vât gặp nhau thì: x1 x2 t 0,6 (s). 0,5 Khoảng cách từ vị trí 2 vật gặp nhau đến chân mặt phẳng nghiêng là: 0,25 x x1 x2 3m Câu 2 1) a. Đặt m1 + m2 = 250 g = 0,25 kg, áp dụng hai ĐLBT ta tính được vận tốc hai 0,5 2m v v (4,0 điểm) vật sau va chạm: v 0 0 0 (1) 2 m m0 0,25 K 100 Hai vật dao động điều hoà với tần số:  20rad / s (2) m 0,25 Vận tốc của hai vật ngay sau va chạm chính là vận tốc cực đại của dao động. Từ 0,5 công thức (1), với A = 1 cm, ta có: v0 2v 2A 2.20.1 40cm / s (3) x0 Acos 0 b. Lúc t = 0, ta có: 0,5 v Asin 0 2 0,25 Phương trình dao động của hệ (m1 + m2) là: x cos(20t / 2)cm . + Dùng PP véc tơ quay, ta tìm được thời điểm vật đi qua vị trí có li độ x = + 0,5 cm lần thứ 2011 là: 7 7 12067 t = t1 + t2 = 1005T 1005. 315,75s 0,5 120 120 10 120
3. E, r R3 E, r R3 C1 C1 + - M K B + - M K 0,25 A A B + - - - C - C2 + 2 R R R1 R2 1 2 N N + Khi K đóng: dấu điện tích trên các bản tụ như hình q1 C1U AM C1U AB C1.I.(R1 R2 ) 1(C) 0,25 q2 C2U NM C2U NB C2.I.R2 0,4(C) , qM q1 q2 1,4(C) 0,25 + Các electron di chuyển từ B K M ; 1,4.10 6 +Số hạt n 8,75.1012 (hạt) e 1,6.10 19 b)Thay tụ C3 khi K mở, K đóng: Gọi điện tích của các tụ lúc này là: q1M ,q2M ,q3M và có dấu như hình vẽ E, r R3 C C1 M 3 A + - + - B - 0,25 - C2 + R1 R2 N q2M q2M Ta có: + U MN (1) C2 0,2 q1M q1M + U MN U MA U AN I.R1 3 (2) C1 0,2 q3M q3M + U MN U MB U BN I.R2 2 (3) C3 0,4 Từ (1), (2), (3) ta được: 0,25 q1M q2M q3M 0,8U MN 0,2 (4) - Khi K mở, thay tụ C3 thì : q1M q2M q3M 0 U MN 0,25(V ) 0,25 Do đó q3M 0,7C - Khi K đóng, thay tụ C thì: q q q 1,4 U 2(V ) 3 1M 2M 3M MN 0,25 Do đó UMB = 0 (V), q3M 0.
4. MN S' N 0,25 c/ S'MN S'IO IO S'O MN d d' L d L L 0,25 IO d' f d f Theo Côsi MNmin khi d Lf = 30cm. 0,25 Câu 7 - Mắc mạch điện theo sơ đồ thông thường một mạch kín bao gồm: 0,25 (1,0 điểm) - Nguồn điện - Ampe kế - Bình điện phân. 0,25 + Dùng Ampe kế xác định dòng điện I chạy qua dung dịch điện phân. + Dùng đồng hồ đếm thời gian để xác định thời gian Δt mà dòng điện đi qua. + Xác định khối lượng m của chất bám vào điện cực: + Bằng cách dùng cân để đo khối lượng m1 điện cực trước khi mắc vào mạch, sau đó đo khối lượng m2 của điện cực đó sau khi cho dòng điện đi qua chất điện phân và tính được khối lượng: m = m2 - m1 (1) - Gọi n là hóa trị của chất. + Số các nguyên tử xuất hiện ở điện cực: q I t N (2) ne ne (Số nguyên tử = số electron/Hóa trị) + Mặt khác: Gọi NA là số Avogadro, A là khối lượng mol của chất ta có: m Số các nguyên tử đó là: N N (3) 0,25 đ A A 0,25 A I. t A I. t - Từ (1), (2) và (3) ta tìm được: e . . 0,25 n m.N A n (m2 m1).N A