Đề thi đề xuất chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lí Lớp 12 - Năm học 2022-2023 - Trường THPT Số 3 huyện Văn Bàn (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi đề xuất chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lí Lớp 12 - Năm học 2022-2023 - Trường THPT Số 3 huyện Văn Bàn (Có đáp án)

1. TRƯỜNG THPT SỐ 3 KỲ THI CHỌN HSG MÔN VĂN HÓA THPT CẤP TỈNH HUYỆN VĂN BÀN NĂM HỌC 2022-2023 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT 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) Từ điểm A của một mặt bàn phẳng nghiêng người ta thả một vật có khối lượng m=0,2kg trượt không ma sát với vận tốc ban đầu bằng 0 rơi xuống đất. Cho AB = 50cm; BC = 100cm; AD = 130cm; g = 10m/s2 (hình vẽ). Bỏ qua lực cản không khí. a. Tính vận tốc của vật tại điểm B và điểm chạm đất E. b. Chứng minh rằng quỹ đạo của vật mà là một parabol. Vật rơi cách chân bàn một đoạn CE là bao nhiêu? c. Khi rơi xuống đất, vật ngập sâu vào đất 2cm. Tính lực cản trung bình của đất lên vật. Câu 2 (4,0 điểm) Một lò xo có khối lượng không đáng kể, hệ số đàn hồi k = 100(N/m) được đặt nằm ngang, một đầu được giữ cố định, đầu còn lại được gắn với chất điểm m1 = 0,6 (kg). Chất điểm m1 được gắn với chất điểm thứ hai m2 = 0,4 (kg). Các chất điểm đó có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ, gốc O tại vị trí cân bằng của hệ vật. Tại thời điểm ban đầu giữ hai vật ở vị trí lò xo nén 2cm rồi buông nhẹ. Bỏ qua ma sát, sức cản của môi trường. 1. Xem các chất điểm luôn gắn chặt với nhau trong quá trình dao động, chọn gốc thời gian khi buông vật. a) Viết phương trình dao động của hệ vật. b) Vẽ đồ thị thế năng theo động năng. c) Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ li độ x1 1 (cm) đến x2 3 (cm). 7 d) Tìm quãng đường mà vật đi được từ thời điểm t (s)đến thời điểm t (s). 1 40 2 8 e) Khi vật ở li độ x = 1(cm) thì giữ chặt điểm chính giữa của lò xo. Tìm biên độ dao động của hệ vật sau đó. 2. Chỗ gắn hai chất điểm bị bong ra nếu lực kéo tại đó đạt đến 0,5(N). Tìm vị trí chất điểm m2 tách khỏi chất điểm m1 và tính vận tốc cực đại của m1 sau đó. Câu 3 (4,0 điểm) Trên mặt nước có hai nguồn phát sóng kết hợp là nguồn điểm A và B dao động theo phương trình: uA uB acos(20 t) . Coi biên độ sóng không đổi. Người ta đo được khoảng cách giữa 4 điểm đứng yên liên tiếp trên đoạn AB là 9cm. Khoảng cách giữa hai nguồn A, B là 30cm. a. Tính tốc độ sóng. b. Tính số điểm đứng yên trên đoạn AB.
2. HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ THANG ĐIỂM KỲ THI CHỌN HSG MÔN VĂN HÓA CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 MÔN: VẬT LÍ Câu Đáp án Biểu điểm Câu 1 a. Vì bỏ qua ma sát nên cơ năng của vật được bảo toàn. Chọn gốc thế năng tại mặt đất. (3,0 điểm) Cơ năng của vật tại A, B là: 1 W mg.AD ; 2 0,25 A 푊 = 2. 푣 + . Vì cơ năng được bảo toàn, nên: WA =WB 1 mg.AD .mv2 mg.BC 2 B vB 2g.AD 2g.BC vB 2.10.1,3 2.10.1 0,25 vB 6 (m/s) 1 Lại có: Vật chạm đất tại điểm E, cơ năng của vật tại E là: W .m.v2 E 2 E Tương tự, áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại A và E ta có: WA WE 1 mg.AD .m.v2 2 E vE 2g.AD 0,25 vE 2.10.1,3 vE 26 (m/s) b. Chọn hệ quy chiếu (hình vẽ). Khi vật rời khỏi B, vận tốc ban đầu vB hợp với phương ngang một góc α. ― 3 0,25 Xét tam giác ABH có : sin 훼 = = = (1) 5 Chọn gốc tọa độ tại C. Phương trình chuyển động theo các trục x và y là 0,25 = 푣 cos 훼.푡 (2) 0,25
3. Wt 0,02 0,25 Wđ O 0,02 c. Thời gian ngắn nhất để vật dao động điều hòa từ x1 1 (cm) đến x2 3 (cm) tương ứng vật chuyển động tròn đi từ M1 đến M2 với góc quét:  6  tmin (s) 0,25  60 d. Vị trí của vật ở thời điểm t1 là t 0,25 1 1 4 Góc quét: . t 8,5 8 (rad) 2 Quãng đường đi được: S 8.2A S 0 0,25 A 2 Từ vòng tròn lượng giác, suy ra S 2. A 2 0 2 Suy ra S 16A A 2 34,83 (m) e. Ngay sau giữ:  ' 10 2 rad/s, x ' 0,5 cm, v 10 3 cm/s.(Khi giữ 0,25 điểm chính giữa của lò xo thì độ cứng tăng 2 lần, li độ giảm 2 lần) 7 A' 1,322 cm. 0,25 2 2 2. Vị trí vật m2 bong ra khỏi m1 thỏa mãn: FC m2. .x 0,5 N 0,25 x 0,0125m 1,25cm Ngay sau bong chất điểm m1 dao động có: K 10 15 0,25  ' rad/s m1 3 5 39 0,25 v ' cm/s 2 x ' 1,25 cm. 2 0,25 2 5 39 2 11 10 0,25 A' 1,25 cm 10 15 3 20 11 10 10 15 v A'. . 22,45 cm/ 0,25 max 20 3
4. (d d ) (d d ) cos 2 1 1 2 1 (2k 1)   0,25 d2 d1 (2k 1). 0,25 AB d2 d1 AB AB 1 AB 1 30 1 30 1 k k 3 k 2 2 2 2 2 2.6 2 2.6 2 k 3; 2; 1;0;1;2 Vậy trên đoạn AB có 6 điểm dao động với biên độ cực đại cùng pha với nguồn (gồm cả 2 nguồn) Câu 4 Vì RA 0 nên ta có mạch điện như hình vẽ: (2,0 điểm) 0,25 - Theo hình vẽ đề ra ta có: I I I (1) 1 A 0,25 I A I4 I2 (2) Vì R1 và R2 mắc song song mà R1 R2 nên I1 I2 Do đó (2) I A I4 I1 I1 I A I4 . Thay vào (1) I 2I A I4 (3) 0,25 - Từ đồ thị hình vẽ lại trên ta tính được: R1.R2 40.40 R12 20; R123 R12 R3 20 40 60 0,25 R1 R2 40 40 R123.R4 60.30 RN 20 0,25 R123R4 60 30 E E E I RN r 20 10 30 0,25 E E .10 E Ir 30 E U N E Ir I4 R4 I4 R4 30 45 0,25 E E Thay I, IA, I4 vào (3) ta được: 2.0,5 E 18V 30 45 0,25 Câu 5 a. Tổng trở : Z R2 (Z Z )2 100 3() 0,25 (4,0 điểm) L C 1 trong đó Z L 200; Z 50 0,25 L C C 0,25
5. Câu 6 1. Gọi d, d’ lần lượt là khoảng cách từ vật và ảnh đến thấu kính. (2,0 Vì thấu kính đã cho là thấu kính phân kì nên ảnh thu được là ảnh ảo. điểm) d 0,25 Do đó: d ' 3 d d 18 Ta có: d d ' 12 d 12 d 18 (cm) d ' 6 (cm) 3 3 3 0,25 d.d ' 18. 6 Tiêu cự của thấu kính: f 9 (cm) d d ' 18 6 0,25 2. - Gọi d, d’ lần lượt là khoảng cách từ vật và ảnh đến thấu kính 1 1 1 df - Áp dụng công thức thấu kính ta có: + d' f d d' d f - Khoảng cách giữa vật và ảnh: L = d + d’ df L = d d2 L.d f.L 0 (1) d f 0,25 - Điều kiện để phương trình (1) có nghiệm là: 2 L 4f.L 0 Lmin 4f 40 cm - Theo đồ thị ta thấy Lmin = L0 L0 = 40 cm 0,25 - Thay L0 và f vào phương trình (1) ta có: d = x0 = 20 cm - Từ đồ thị, có hai giá trị d1 = x1 và d2 = 15 cm cho cùng một giá trị L 0,25 d1 + d2 = L x1 + 15 = L 0,25 Mặt khác theo (1) ta có x1 30cm d .d = f.L 15.x = 10L 1 2 1 0,25 Câu 7 (1,0 điểm) + Tạo một con lắc đơn bằng cách: Lấy sợi chỉ làm dây treo còn cuộn chỉ 0,25 làm vật nặng + Dùng đồng hồ đo chu kì dao động của con lắc đơn đó ở góc lệch nhỏ. 0,25 l Tính chiều dài của dây treo con lắc bằng công thức: T 2 và lấy nó g làm thước đo 0,25 + Dùng cuộn chỉ đo độ dài các cạnh của căn buồng, rồi tính độ dài từ thước dây đã tạo ra ở trên 0,25 + Tính thể tích lớp bằng công thức v = a.b.h