Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí lớp 12 - Năm học 2011-2012 - Sở GD & ĐT Thanh Hóa

Sở GD&ĐT Thanh Hóa
Trường THPT 
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 NĂM HỌC 2011-2012
Môn: Vật Lý
Thời gian: 150 Phút (Không kể thời gian giao đề)
Hình câu 1
Câu 1(2đ): Một ròng rọc hình trụ khối lượng M=3kg, bán kính R=0,4m được dùng để kéo nước trong một cái giếng (hình vẽ). Một chiếc xô khối lượng m=2kg, được buộc vào một sợi dây quấn quanh ròng rọc. Nếu xô được thả từ miệng giếng thì sau 3s nó chạm vào nước. Bỏ qua ma sát ở trục quay và momen quán tính của tay quay. Lấy g = 9,8 m/s2. Tính: 
Lực căng T và gia tốc của xô, biết dây không trượt trên ròng rọc
Độ sâu tính từ miệng giếng đến mặt nước.
Câu 2(4đ): Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nhỏ khối lượng m = 250g và một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m. Kéo vật m xuống dưới theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo giãn 7,5 cm rồi thả nhẹ. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng của vật, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng lên trên, gốc thời gian là lúc thả vật. Cho g = 10m/s2. Coi vật dao động điều hòa
Viết phương trình dao động
Tính thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng lần thứ nhất.
Thực tế trong quá trình dao động vật luôn chịu tác dụng của lực cản có độ lớn bằng trọng lực tác dụng lên vật, coi biên độ dao động của vật giảm đều trong từng chu kì tính số lần vật đi qua vị trí cân bằng kể từ khi thả.
Câu 3(4đ): Một con lắc đơn gồm quả cầu kim loại khối lượng m = 0,1kg được treo vào một điểm A cố định bằng một đoạn dây mảnh có độ dài l = 5m. Đưa quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng cho đến khi dây treo nghiêng với góc thẳng đứng một góc = 90 rồi buông cho nó dao động điều hòa. Lấy g =p2 = 10 m/s2.
 a. Viết phương trình dao động của con lắc theo li độ góc và li độ dài ? Chọn gốc thời gian lúc buông vật. 
 b.Tính động năng của nó sau khi buông một khoảng thời gian t = (s)? Xác định cơ năng toàn phần của con lắc?
 c. Xác định lực căng của dây treo con lắc khi vật đi qua vị trí cân bằng?
Câu 4(4đ): Mức cường độ âm do nguồn S gây ra tại một điểm M là L; Cho nguồn S tiến lại gần M một khoảng D thì mức cường độ âm tăng thêm được 7dB.
Tính khoảng cách R từ S tới M biết D = 62m.
Biết mức cường độ âm tại M là 73dB, Hãy tính công suất của nguồn.
A
C
B
L,R
D
Câu 5(4đ): Đoạn mạch gồm một cuộn dây có điện trở R, độ tự
cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện C. Đặt vào 2 đầu đoạn
mạch một điện áp xoay chiều có tần số f. Cho biết các điện
áp hiệu dụng giữa 2 đầu đoạn mạch UAB=37,5V; giữa 2 đầu
cuộn dây là: 50V và giữa 2 đầu tụ điện là 17,5 V. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,1A.
Xác định R, ZL và ZC.
Cho tần số f thay đổi đến giá trị f’=330Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng đạt cực đại xác định L và C? 
Câu 6 (2đ): Tụ điện của máy phát sóng điện từ có giá trị điện dung C1 ứng với tần số phát f1. Nếu mắc nối tiếp với C1 một tụ khác có điện dung C2 = 100C1 thì tần số phát ra sẽ biến đổi đi bao nhiêu lần ? .
	Hết 
Giám thị coi thi không giải thích gì thêm
Họ và tên thí sinh: .Số báo danh: ..
ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2011 – 2012
MÔN: VẬT LÝ - Thời gian làm bài: 150 phút
Câu
Đáp án
Thang điểm
Câu 1
(2điểm)
a. Đối với xô:
 mg – T = ma (1)
Đối với ròng rọc:
 (2)
Dây không trượt nên ròng rọc có:
 (3)
Từ (1), (2) và (3) ta tính được: a = 0,56 m/s2, T = 8,4 N
0,25
0,5
0,25
0,5
b. 
0,5
Câu 2
4điểm
•
a. Vật chịu tác dụng của 2 lực: trọng lực 
và lực đàn hồi của lò xo:
x
- Tại VTCB có: 
- Phương trình dao động của vât có dạng:
Với 
0
-Tại lúc t = 0 
Vậy pt: 
2,5
b. Vật bắt đầu chuyển động đến lúc x = 2,5 cm thì lò xo ko giãn lầ thư nhất. khi đó ta có bán kính véc tơ của chuyển động tròn đều quét được một góc 
c.Gọi A1, A2, .., An là biên độ dao động của vật trong những lần kế tiếp. Mỗi lần vật đi qua vị trí cân bằng năng lượng giảm: 
Vậy số lần vật đi qua vị trí cân bằng là: lần
0,5
0,25
0,25
0,5
0,5
1,0
0,5
0,5
Câu 3
4 điểm
Câu 4
4 điểm
Câu 5
4 điểm
Câu 6
2 điểm
a. Phương trình dao động của con lắc có dạng: s = S0cos(), hoặc 
Trong đó rad/s 
Khi t = 0 thì => => => rad
 => rad
Hoặc: S0 = l.= m => s = m
0,25
0,25
0,5
0,25
0,25
b.Sau thời gian t = s thì = rad
Thế năng của vật lúc đó là: wt = = 0,046875J 
 Cơ năng con lắc là: W = = 0,0625J
Động năng của vật lúc đó: wd = W – wt = 0,015625J
c. Từ phương trình bảo toàn năng lượng ta có: 
Mặt khác ta lại có: 
Suy ra: =5,123N
a. Gọi I là cường độ âm tại M, I’ là cường độ âm tại điểm gần hơn
Ta có: 
 I’= Do đó
với 
b. Ta có: L=10lg Với I0=10-12; L=73 nên 
Và P= 
a. 
b. 
 Mặt khác ta có
Vậy: 
Từ đó suy ra: 
+ 2pf = (1)	
+ Mặt khác C2 = nC1 ; CI = C1 và CII = C1C2/(C1+C2) (2)	
+ Thay (2) vào (1) ta có 	
+ Suy ra f2 » 1,005f1. 	
0,5
0,25
0,25
0,25
0,5
0,5
0,25
0,5
0,5
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
0,5
1,0
0,5
0,5
0,5
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
0,5