Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí lớp 12 - Năm học 2016-2017 - Sở GD & ĐT Gia Lai

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO GIA LAI
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016 – 2017
Môn thi: VẬT LÍ - Bảng B
Thời gian : 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 09 /11/2016
(Đề này gồm 02 trang, gồm 6 câu)
Câu 1 (4,0 điểm): 
Hình 1
Hai con lắc lò xo giống hệt nhau được treo thẳng đứng, sát nhau trên cùng một giá cố định nằm ngang. Mỗi con lắc gồm: lò xo nhẹ có độ cứng vật nhỏ có khối lượng như hình 1. Chọn trục có gốc tọa độ trùng với vị trí cân bằng của vật, phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống dưới. Bỏ qua mọi ma sát, lấy . Kích thích cùng lúc cho hai vật dao động điều hòa với phương trình lần lượt: . 
	a) Phải kích thích thế nào để hai con lắc dao động theo hai phương trình trên?
	b) Tìm lực cực đại tác dụng lên giá treo con lắc.
	c) Kể từ thời điểm đến thời điểm thì thời gian mà khoảng cách giữa hai vật theo phương không nhỏ hơn là bao nhiêu? 
Câu 2 (3,0 điểm): 
Hai nguồn âm điểm phát sóng cầu đồng bộ với tần số được đặt tại và cách nhau trong không khí. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là Bỏ qua sự hấp thụ âm của môi trường.
a) Gọi là trung điểm của là điểm nằm trên đường trung trực của ở gần nhất, dao động ngược pha với Tính khoảng cách 
 	b) Gọi là điểm thuộc đường trung trực của cách và là điểm nằm trên đường thẳng qua song song với và gần nhất mà tại đó nhận được âm to nhất. Cho rằng với góc bất kỳ, nếu < thì Tính khoảng cách 
Câu 3 (4,0 điểm): 
Cho mạch điện như hình 2. Điện trở ampe kế không đáng kể, ống dây thuần cảm, lõi sắt bên trong ống có thể di chuyển dọc theo trục ống dây. là một biến trở, bỏ qua điện trở dây nối. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều ổn định .
 	a) Khi , . Di chuyển lõi sắt ta thấy có một vị trí của lõi để ampe kế chỉ giá trị lớn nhất Tiếp tục di chuyển lõi sắt, ta thấy có hai vị trí để ampe kế đều chỉ ở hai vị trí này độ tự cảm của ống dây lần lượt là và . Tính điện dung và giá trị của biến trở.
 	b) Thay ống dây trên bằng cuộn cảm có điện trở . Khi hoặc thì công suất của đoạn mạch bằng nhau và bằng Khi biến trở có giá trị thì công suất tiêu thụ trên đạt giá trị cực đại. Tính giá trị cực đại này.
Câu 4 (4,0 điểm): 
Một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính cho một ảnh thật nằm cách vật một khoảng nào đó. Nếu cho vật dịch chuyển lại gần thấu kính thì ảnh của vật vẫn là ảnh thật, cách vật một khoảng như cũ và lớn gấp 4 lần ảnh cũ.
a) Tính tiêu cự của thấu kính và xác định vị trí ban đầu của vật 
b) Đặt thêm thấu kính có tiêu cự sau thấu kính đồng trục và cách thấu kính một khoảng 	
b1) Tính để ảnh cuối cùng tạo bởi hệ thấu kính có độ cao không phụ thuộc vị trí đặt vật .
b2) Cho xác định vị trí của vật sáng trước hệ sao cho khi giữ vật cố định, hoán vị hai thấu kính cho nhau thì hệ luôn cho ảnh tại cùng một vị trí.
Câu 5 (3,0 điểm):
Một khung dây dẫn hình vuông có cạnh khối lượng mỗi cạnh là có thể quay không ma sát quanh cạnh cố định, nằm ngang như hình 3. Cường độ dòng điện trong khung dây là Khung dây được đặt trong từ trường đều có phương thẳng đứng, hướng lên có độ lớn Khi cân bằng, mặt phẳng khung dây hợp với phương thẳng đứng một góc lấy Hãy xác định góc 
Câu 6 (2,0 điểm): 
Có hai hộp kín: một hộp chứa điện trở thuần hộp còn lại chứa cuộn dây thuần cảm 
Cho các thiết bị sau: 
01 vôn kế xoay chiều có điện trở rất lớn; 
01 tụ điện có điện dung 
01 nguồn điện xoay chiều phù hợp ( không thay đổi); 
Các dây dẫn có điện trở rất nhỏ.
Hãy nêu một phương án thí nghiệm đơn giản (có giải thích) để chỉ ra hộp nào chứa điện trở thuần hộp nào chứa cuộn thuần cảm 
--------------HẾT--------------
Họ và tên thí sinh: ...............................................; Số báo danh: .........................
Thí sinh không được sử dụng tài liệu; 
Giám thị coi thi không giải thích gì thêm.
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO GIA LAI
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
LỚP 12 THPT, NĂM HỌC 2016 - 2017
ĐỀ CHÍNH THỨC
Môn: VẬT LÍ- BẢNG B
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian phát đề)
Ngày thi: 09/11/2016
(Hướng dẫn này gồm 05 trang)
HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM
Câu
NỘI DUNG- LƯỢC GIẢI
ĐIỂM
1.
(4,0đ)
a) Phải kích thích thế nào để hai con lắc dao động theo hai phương trình trên?
2,0đ
Hình 1
+ Con lắc 1. Tại thời điểm t = 0 thì
cm ;= cm/s
Như vậy phải kéo vật xuống một đoạn dưới vị trí cân bằng 2cm rồi truyền cho vật 
tốc độ cm/s hướng lên trên.... 
+ Con lắc 2. Tại thời điểm t = 0 thì 
cm 5,46cm; - 18,4 cm/s.
 Như vậy phải kéo vật xuống một đoạn dưới vị trí cân bằng 5,46cm rồi truyền cho vật tốc độ 18,4 cm/s hướng lên trên
0,5
0,5
0,5
0,5
b) Tìm lực cực đại tác dụng lên giá treo con lắc.
1,0đ
Lực tác dụng lên giá treo chính là lực đàn hồi : 
= 2+k()..
 FMAX 4,32 N......................
0,5
0,5
c) Khoảng cách giữa hai vật theo phương không nhỏ hơn là bao nhiêu? 
1,0đ
Khoảng cách giữa 2 vật trong quá trình dao động: .
+ Xét phương trình: . Sử dụng mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều, biểu diễn tương ứng trên hình 2
*Tại thời điểm khoảng cách 2 vật là cm (tương ứng là vị trí điểm M)
Hình 2
*Tại thời điểm khoảng cách 2 vật là 4cm (tương ứng vị trí điểm N)
*Tại thời điểm khoảng cách 2 vật là cm (tương ứng vị trí điểm G)
Từ thời điểm trên đường tròn ứng với cung NPQEFG mà bán kính véc tơ quét được thì khoảng thời gian mà khoảng cách 2 vật không nhỏ hơn cm tương ứng với cung NP và cung EG là: .
+ Nếu HS xét phương trình: , tương tự như trên, khoảng thời gian mà khoảng cách 2 vật không nhỏ hơn cm vẫn là: 
0,5
0,5
2.
(3,0đ)
a) Tính khoảng cách 
2,0
A
d
Q
B
I
Hình 3
Ta có: l = = 0,1 (m)..
Độ lệch pha giữa hai điểm Q và I là:
Vì Q dao động ngược pha với I, ta có: 
Dj = (2k + 1)p Þ d = (2k+ 1) + 
Do d > Þ Û k > - 1/2
Vì k Î , nên dmin Û k = 0 Þ dmin = 0,55(m)
0,5
0,5
0,5
0,5
b) Tính khoảng cách .
1,0
Hình 4
; 
.
Tại M nhận được âm to nhất khi : 
d2 – d1 = kl = l ( k = 1, vì điểm M gần O nhất) Þ ..
0,5
0,5
3.
(4,0đ)
a) Tính điện dung và giá trị của biến trở.
2,0
Ta có: ; 
Tổng trở ở hai vị trí lần lượt là ; 
Theo đề: 
.
0,5
0,5
0,5
0,5
b) Tính giá trị cực đại này của công suất.
2,0
Áp dụng định lý Vie-ét: 
.
Theo bất đẳng thức Cauchy thì: 
Nên ..
0,5
0,5
0,5
0,5
4.
(4,0đ)
4.1. Tính tiêu cự của thấu kính và xác định vị trí ban đầu của vật .
2,0
Vì thấu kính là thấu kính hội tụ và hai ảnh đều là thật, vật dịch đến gần thấu kính một đoạn 30 cm mà ảnh vẫn cách vật một khoảng như cũ nên ảnh phải dịch chuyển ra xa thấu kính so với ảnh cũ một đoạn là 30 cm
- Tại vị trí đầu ta có phương trình: 
- Tại vị trí sau, ta có phương trình: 
- Do và nên: ( 3)
- Từ (1) và (2) ta có: 
- Thay ( 4) vào (3) ta được ...........................................................................
- Thay vào phương trình ( 4) ta tìm được d’ = 30 cm => d = 60cm
Vậy ...
1,0
1,0
4.2. 
2,0
a) Tính để ảnh cuối cùng có độ cao vị trí đặt vật .
1,0
Xác định khoảng cách l giữa hai thấu kính để ảnh cuối cùng A2B2 có độ cao không phụ thuộc vị trí đặt vật AB.
- Sơ đồ tạo ảnh: 
- Ta có: 	, d2 = l - = 
	 = 
- Độ phóng đại ảnh qua hệ: k = k1.k2 = 
- Để ảnh A2B2 có độ cao không phụ thuộc vị trí vật AB thì độ phóng đại k không phụ thuộc vị trí vật AB, tức là k không phụ thuộc vào d1. Hay: l - f1 - f2 = 0
.....................................................................................................
0,5 
0,5
b) Xác định vị trí của vật sáng 
1,0
- Sơ đồ tạo ảnh cho vật AB trước và sau khi hoán vị hai thấu kính:
 ;
- Trong đó: = ; d2 = l - - 40 - = 
	= 
- Tính theo sơ đồ tạo ảnh: 	d3 = d1; = 
d4 = l - d'3 = ; .........................................
- Do hai ảnh của vật nằm tại cùng một vị trí nên:
 = 
- Phương trình có hai nghiệm: d1 = 31,3cm và d1 = - 15,3cm.
- Vì vật AB là vật thật nên khoảng cách từ vật tới thấu kính L1 là d1 = 31,3cm......
0,5
0,5
5.
(3.0đ)
Xác định góc .
3,0
- Các cạnh , , đều chịu tác dụng của trọng lực và lực từ (riêng cạnh cố định nên không cần xét lực).
- Các lực và có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều nên chúng triệt tiêu.
- Lực vuông góc với cạnh , có phương nằm ngang tạo ra momen đối với trục quay :
- Trọng lực 3 cạnh , , có phương thẳng đứng, có chiều hướng xuống, làm cho khung quay 
ngược chiều với chiều quay do gây ra. Mômen của các trọng lực là:
- Áp dụng điều kiện cân bằng của khung quay: 
0,5
0,5 
1,0
1,0
6.
(2,0đ)
Nêu một phương án thí nghiệm đơn giản
2,0
- Dùng vôn kế đo điện áp hiệu dụng ở 2 đầu đoạn mạch được U. 
- Mắc nối tiếp 1 hộp X bất kỳ trong số 2 hộp cần xác định với tụ C rồi mắc vào mạch xoay chiều. 
- Dùng vôn kế đo điện áp hiệu dụng 2 đầu tụ C và 2 đầu hộp X được UC và UX	 
- Nếu 1 trong 2 số chỉ này UC hoặc UX lớn hơn U Hộp X chứa cuộn cảm L	
+ Nếu cả 2 số chỉ UC và UX nhỏ hơn U Hộp X chứa R
+ Nếu hộp X chứa cuộn cảm L = + Hay U = | UL - UC |...
 Vậy: Hoặc U = UL - UC UL = U + UC > U	
 Hoặc U = UC – UL UC = U + UL > U	
- Nếu hộp X chứa R = + Hay 	
 Vậy : UR ; UL < U...................................................................................
0,5
0,5
0,5
0,5
- Thí sinh luận giải theo các cách khác, nếu đúng vẫn đạt điểm tối đa theo biểu điểm.
 - Thí sinh trình bày thiếu hoặc sai đơn vị ở đáp số mỗi câu sẽ bị trừ 0,25 điểm (toàn bài không trừ quá 0,5 điểm).
---------Hết--------- 
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
GIA LAI
ĐỀ DỰ BỊ
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2016 – 2017
Môn thi: VẬT LÍ - Bảng B
Thời gian : 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 09 /11/2016
(Đề này gồm 02 trang, gồm 6 câu)
________________________________________________________________________________
Hình 1
Câu 1 (4,0 điểm): 
 Một con lắc gồm một vật nặng có khối lượng m=100 (g) được treo vào
 đầu dưới của một lò xo thẳng đứng đầu trên cố định. Lò xo có độ 
cứng K=20(N/m), vật m được đặt trên một giá đỡ nằm ngang(hình vẽ).
Ban đầu giữ giá đỡ để lò xo không bị biến dạng, rồi cho giá đỡ chuyển 
 động thẳng xuống nhanh dần đều với gia tốc a=2(m/s2). Lấy g=10(m/s2).	
 1. Hỏi sau bao lâu thì vật rời khỏi giá đỡ?
 2. Cho rằng sau khi rời giá đỡ vật dao động điều hoà.Viết phương trình dao động của vật. Chọn gốc thời gian lúc vật vừa rời giá đỡ, gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng xuống
Câu 2 (3,0 điểm): 
Hình 2
Trong một xilanh đặt thẳng đứng có một pittông mỏng, nhẹ, linh động và cách nhiệt. Bên dưới pittông là một mol khí Heli (coi là khí lí tưởng) ở nhiệt độ . Bên trên pittông là một chất lỏng, phía trên chất lỏng là không khí (Hình 2). Ban đầu thể tích khí Heli, chất lỏng và không khí trong xilanh bằng nhau và bằng (lít), áp suất do cột chất lỏng trong xilanh gây ra bằng p’. Áp suất khí quyển là . Hỏi phải nung nóng khí (qua đáy xilanh) bằng một nhiệt lượng tối thiểu bao nhiêu để khí dãn nở, pittông đi lên đều và đẩy hết chất lỏng ra khỏi xilanh?
Câu 3 (4,0 điểm): 
•
•
R
L
C
K
A
B
M
N
Hình 3
Cho mạch điện như hình 3 gồm điện trở R, tụ điện C và cuộn cảm có điện trở thuần mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều Bỏ qua điện trở của dây nối và của khoá K. 
1. Ban đầu khoá K đóng, điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn AM và MB lần lượt là: 
a) Tính hệ số công suất của đoạn mạch.
b) Viết biểu thức của điện áp tức thời hai đầu điện trở R.
2. Điện dung của tụ điện Khoá K mở thì điện áp hiệu dụng giữa hai điểm M, B là Tính giá trị của điện trở R và độ tự cảm L.
Câu 4 (4,0 điểm): 
S
Hình 4
Cho quang hệ như hình 4. Điểm sáng S đặt trên trục chính của hệ. Khoảng cách từ S đến gương là 120 (cm). Khi tịnh tiến thấu kính trong khoảng điểm sáng S và gương sao cho trục chính của thấu kính và gương vẫn trùng nhau thì thấy có 3 vị trí của thấu kính mà chùm sáng từ S sau khi qua thấu kính, gương và thấu kính lần thứ hai lại trở về S. Biết tiêu cự của gương f2 = 36(cm).
 	1. Tính tiêu cự của thấu kính.
 	2. Xác định 3 vị trí nói trên của thấu kính.
E,r
C
k
L
Hình 5
Câu 5 ( 3 điểm):
Một mạch dao động như hình 5. Ban đầu khóa k đóng. Khi dòng điện đã ổn định, người ta mở khóa k và trong khung có dao động điện với chu kì T. Biết rằng hiệu điện thế cực đại giữa hai bản tụ lớn gấp n lần suất điện động của bộ pin. Hãy tính theo T và n điện dung C của tụ và độ tự cảm L của cuộn dây thuần cảm.
Câu 6 (2 điểm): 
Hình 6
Làm thế nào xác định hệ số ma sát trượt của một thanh trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế (Hình 6)? Biết độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh bị trượt.
--------------HẾT--------------
Họ và tên thí sinh: ...............................................; Số báo danh: .........................
Thí sinh không được sử dụng tài liệu; 
Giám thị coi thi không giải thích gì thêm.