Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí Lớp 12 (Chuyên) - Năm học 2021-2022 - Sở GD&ĐT Lạng Sơn (Có hướng dẫn chấm)

Nội dung text: Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí Lớp 12 (Chuyên) - Năm học 2021-2022 - Sở GD&ĐT Lạng Sơn (Có hướng dẫn chấm)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LẠNG SƠN LỚP 12 NĂM HỌC 2021 - 2022 Môn thi: Vật lý lớp 12, THPT Chuyên ĐỀ THI CHÍNH THỨC Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 02 trang, 05 câu) Câu 1 (5 điểm). Hai con lắc lò xo giống hệt nhau, dao động cùng pha theo phương ngang. Biên độ dao động của con lắc thứ nhất là 2A, biên độ dao động của con lắc thứ hai là A. Trong quá trình dao động, khi động năng của con lắc thứ nhất là 0,08 J thì thế năng của con lắc thứ hai là 0,06 J. a) So sánh cơ năng của hai con lắc. b) Xác định động năng của con lắc thứ hai khi thế năng của con lắc thứ nhất là 0,08 J. Câu 2 (6 điểm). Vật sáng mỏng, phẳng, nhỏ AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính, cho ảnh A’B’ ngược chiều với vật. Dịch chuyển vật lại gần thấu kính 2 cm thì ảnh dịch đi 5 30 cm và ảnh sau A”B” = A’B’. 3 a) Thấu kính này là thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kỳ, vì sao? b) Xác định tiêu cự của thấu kính. Câu 3 (3 điểm). Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(ωt) (V) (U0 và ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch R, L, C nối tiếp, tụ điện có điện dung C thay đổi được. a) Khi C = C0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện đạt giá trị cực đại và công suất tiêu thụ của đoạn mạch lúc đó bằng P. Tìm - mối liên hệ giữa Z và R, Z ; C0 L - sự phụ thuộc của P vào U ,Z ,R,Z . 0 C0 L b) Khi C = 4C0 thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch đạt giá trị cực đại Pmax = 120 W. Xác định giá trị của P. 1
2. Câu 4 (3 điểm). Một dây cứng mảnh, đồng chất, tiết diện đều, khối lượng m O1 được gập lại thành vòng dây gồm nửa vòng tròn, bán kính R và một A B đường kính AB của vòng tròn như hình vẽ. a) Xác định vị trí khối tâm của vòng dây. b) Xác định mô men quán tính I1 của vòng dây đối với trục quay có phương nằm ngang, đi qua trung điểm O1 của AB và vuông góc với mặt phẳng vòng dây. c) Xác định mô men quán tính I2 của vòng dây đối với trục quay nằm ngang đi qua điểm chính giữa O2 của cung AB và vuông góc với mặt phẳng vòng dây. d) Tìm chu kì dao động của dao động với biên độ góc nhỏ của vòng dây trong trường hợp trục quay nằm ngang, đi qua điểm chính giữa O2 của cung AB và vuông góc với mặt phẳng vòng dây. Câu 5 (3 điểm). Một khung dây dẫn hình tròn, bán kính bằng a, đặt thẳng E r đứng trong một từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng khung dây như hình vẽ. Một thanh kim loại có chiều dài M bằng a, khối lượng m, có thể quay tự do quanh một trục quay nằm ngang đi qua một đầu O của thanh, trùng với tâm của đường tròn, ω trục quay có phương vuông góc với đường tròn. Trong quá trình O B chuyển động, đầu M của thanh kim loại luôn tiếp xúc tốt với khung dây tròn. Một nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r, được nối một cực với khung dây và một cực với đầu O của thanh kim loại. Tìm quy luật biến thiên của suất điện động E để thanh kim loại quay đều với tốc độ góc không đổi ω. Hết Họ và tên thí sinh: . Số báo danh: Chữ kí giám thị số 1: Chữ kí giám thị số 2: . 2
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LẠNG SƠN LỚP 12 NĂM HỌC 2021 - 2022 HƯỚNG DẪN CHẤM THI MÔN VẬT LÝ LỚP 12, THPT CHUYÊN (Hướng dẫn chấm gồm 4 trang) Chú ý: Những cách giải khác HDC mà đúng thì cho điểm theo thang điểm đã định. Câu 1 Nội dung Điểm (5 đ) a) Hai con lắc lò xo giống hệt nhau, nên 2 WA11 2,0 đ 2 4 WA22 b) Do hai con lắc dao động cùng pha nên 0,5 đ x1 = 2 x2 W 4W tt12 1,0 đ W W W 0,08 0,06.4 0,32 J 1tđ11 0,5 đ W 0,32 W 1 = 0.08 J 2 44 0,25 đ W W 0,08J W t1 0,02 J 0, 5 đ tt1 2 4 W W W 0,08 0,02 0,06 J. đ2 2 t2 0, 25 đ Câu 2 Nội dung Điểm (6 đ) a) Vật thật qua thấu kính cho ảnh ngược chiều vật thấu kính hội tụ. 1,5 đ f 1 b) k1 d 1 f 0,75 đ f d k1 fd ' k11 d'1 k f 0,75 đ f 1 df 21 0,75 đ k2 0,75 đ d' 30 1 k2 f 1 1 1 k 21 ff 2 0,5 đ k2 k 1 k 2 k 1 k2 30 k1 k 2 f k 1 1 f 0,5 đ k1 3
4. 2  kk 2 60 60 12 1 ff kk 2 21 kk 121 60  f 15 cm kk21 2 35 0,5 đ k AB" " 5 1 2 53 k1 A' B ' 3  Câu 3 Nội dung Điểm (3 đ) a) 22 RZ L UCC max Z 1 0 Z 1,5 đ L 2 Khi CC 0 U0 R 2 0,25 đ P 2 2 RZZ2 LC0 b) 1 PZZZ 0,25 đ max L C4 C0 Khi C 4C 2 0 U0 2 0,25 đ P 120 W max R R ZL 0,25 đ 3 Thay vào (1) 4 ZR 0,25 đ C0 3 22 UU00 R 22 Pmax Thay vào (2) được: P 2 30 W 0,25 đ 2 R4 4R 4 RR 33 4
5. Câu 4 Nội dung Điểm (3 đ) a) Khung dây gồm 2 phần: 0,25 đ - Đường kính AB, khối lượng: m0 = λ.2R, khối tâm O1 - Cung AB, khối lượng m = λ.πR 1 0,25 đ m Với  2R R A O1 B Xét phần tử dài dℓ - rất nhỏ, khối lượng d dm  d  Rd , có tọa độ theo phương thẳng đứng 0,25 đ cách Ox: x Rcos dℓ x Tọa độ khối tâm phần cung AB trên Ox, cách O1: 22 2 1 1 12 2R 0,25 đ 1 R cos .dm R cos .  Rd .  R sin m11 m R 2 22 Khối tâm của khung thuộc Ox, cách O1: m11  . R 2R 2R 0,25 đ 0 m10 m 2R  R  2 21 2 2 1 2 2 3 2 b) I1 m 1 R m 0 (2R)  R.R  2R.4R mR 0,25 đ 12 12 3( 2) 2R R c) d R l R 0,25 đ 0 22 2 I1 = IG + ml0 0,25 đ 2 I2 = IG + md 22 R 2R 2 I I m(d2 l 2 ) m mR 2 2 1 0 2 2 2 0,25 đ 2 3 2 2 3 2 I I mR2 mR 2 mR 2 2mR 2 21 2 3( 2) 2 3( 2) I2 " mgdsin mgd. O2 0.25 đ G d) 3 2 R P 2mR2 " mg 3( 2) 2 0.25 đ 3g "0 2(3 2)R 2(3 2) R Chu kì dao động T2 0,25 đ 3g 5
6. Câu 5 Nội dung Điểm (3 đ) d dS e B. 0,5 đ C dt dt Trong khoảng thời gian rất nhỏ dt diện tích mà thanh quét được là: a22 d a . dt 0,5 đ dS 22 a22. dt Ba eB 0,5 đ C 22dt Quy tắc bàn tay phải suy ra ec có cực dương ở tâm O và cực âm ở vành ngoài, nên: Ba2 0,5 đ Et() I 2 r Xét đoạn dây dẫn có chiều dài dx, cách O một khoảng bằng x, chịu mô men lực 0,25 đ dM IBxdx Ba2 a 22 Et() IBa Ba M IBxdx 2 . 0,25 đ o 22r Vì thanh quay đều nên mô men từ cân bằng với mô men của trọng lực Ba2 Et() 2 0,25 đ Ba mgasin  mga sin t 2 . r 2 2 2 a2 B mgr E( t ) sin t 0,25 đ 2 Ba Hết 6