Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí 12 (Vòng 1) - Năm học 2012-2013 - Sở GD & ĐT Quảng Bình

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH

ĐỀ THI CHÍNH THỨC

Số báo danh:.............

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TĨNH LỚP 12 THPT

NĂM HỌC 2012 - 2013

Môn: VẬT LÍ –Vòng 1 Khóa ngày: 11/10/2012 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu 1(2,0 điểm): Trên mặt bàn nằm ngang có một khối bán trụ cố định có bán kính R. Trong mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với trục O của bán trụ (mặt phẳng hình vẽ) có một thanh đồng chất AB chiều dài bằng R tựa đầu A lên bán trụ, đầu B ở trên mặt bàn. Trọng lượng của thanh là P. Bỏ qua ma sát giữa bán

trụ và thanh. Hệ số ma sát giữa thanh và mặt bàn là k=

Góc  (góc hợp bởi thanh AB và mặt bàn) phải thõa mãn điều kiện gì để thanh ở trạng thái cân bằng?

Câu 2 (2,0 điểm): Một mol khí lí tưởng thực hiện chu trình 1-2-3-1 như hình vẽ. Biết T1 = 300K; T3 = 675K; V3 = 5lít; R = 8,31J/mol.K; các điểm 1 và 3 cùng nằm trên một Parabol có đỉnh là tọa độ.

Tính công sinh ra trong cả chu trình.

Câu 3 (2,0 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ: E = 6V, r = R3 = 0,5 , R1= 3 , R2 = 2 , C1 = C2 = 0,2 F, độ lớn điện tích electron e = 1,6.10-19C. Bỏ qua điện trở các dây nối. a) Tìm số electron dịch chuyển qua khóa K và chiều dịch chuyển của chúng khi khóa K từ mở chuyển sang đóng? b) Thay khóa K bằng tụ C3 = 0,4 F. Tìm điện tích trên tụ C3 trong các trường hợp sau: - Thay tụ C3 khi K đang mở. - Thay tụ C3 khi K đang đóng

Câu 4 (2,0 điểm): Một điểm sáng S chuyển động theo vòng tròn với vận tốc có độ lớn không đổi v0 xung quanh trục chính của thấu kính hội tụ ở trong mặt phẳng vuông góc với trục chính và cách thấu kính một khoảng d = 1,5f (f là tiêu cự của thấu kính). Hãy xác định :

a) Vị trí đặt màn để quan sát được ảnh của S. b) Độ lớn và hướng vận tốc ảnh của điểm sáng S.

Câu 5 (2,0 điểm): Một pittong khối lượng m có thể trượt không ma sát trong một xilanh đặt nằm ngang. Ban đầu pittong ngăn xilanh thành hai phần bằng nhau chứa cùng một lượng khí lý tưởng dưới áp suất P, chiều dài mỗi ngăn là d, tiết diện của pittong là S. Pittong hoàn toàn kín để khí ở hai ngăn không trộn lẫn vào nhau. Dời pittong một đoạn nhỏ rồi thả ra không vận tốc đầu. Coi quá trình biến đổi khí trong xilanh là đẳng nhiệt. Chứng minh rằng pittong dao động điều hòa. Tìm chu kì của dao động đó.

……………………. Hết………………………

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TĨNH LỚP 12 THPT

3

3

   



O



A

B R

Hình cho câu 1

B C1

C2 R1 R2

R3

A M

N

K

E, r

Hình cho câu 3

P, V P, V

Hình cho câu 5

V(l)

T(K) O

1 2

3

V1

V3

Hình cho câu 2 T1 T2 T3

ThuVienDeThi.com

QUẢNG BÌNH NĂM HỌC 2012 – 2013

Môn: VẬT LÍ – Vòng 1 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC

Câu Nội dung Điểm

Câu 1 (2,0 đ)

Thanh chịu trọng lượng P, phản lực N của bán trục ë A vuông góc với mặt trụ (đi qua 0). Phản lực toàn phần Q của mặt bàn xiên góc với phương ngang vì có ma sát, trong đó:

; trong đó là lực ma sát.

Ba lực cân bằng, vậy giao điểm của phải ë trên giá của .

Ta có: (1) Chiếu (1) xuống ox ta có: Ncos = F ; (2) Chiếu (1) xuống oy : Nsin + QN = P ; (3) Tam giác OAB là cân nên góc = 2

Lấy mo men đối với B : P ; (4) ……………………..

Mặt khác : ; (5) ……………………..

Ta có 4 phương trình cho 4 ẩn N; QN; F và . Từ (4) có:

. Thay vào (2) nhận được:

; (6)

Thay vào (3) thu được: QN = P - Nsin = (7) ………………………

Thay (6) và (7) vào (5) có:

. Suy ra: tg ; hay 

Mặt khác, dễ thấy rằng vị trí của thanh khi đầu A của thanh là tiếp điểm với bán trụ thì thanh tạo với mặt ngang với một góc giới hạn  = 450.. Vậy trạng thái cân bằng của thanh ứng với góc  thừa mãn điều kiện: .

0,25

0,5

0,25

0,25

0,25

0,5

Câu 2 (2,0 đ)

ë trạng thái 3: …………………………………………….

Vì T1= V12 và T3= V32 nên:

Suy ra ; .105 N/m2 …………………………

0,25

0,5

N Q F Q   r r r

F

r

, , Q N P

r r r

, N Q

r r

P

r

0 P Q N    r r r

BAN

   2 sin NR 2 cos R

N Q 3

3 F 

     sin 4

P 2 sin 2

cos P N

4

g cot P F  

4

P 3

P 4

3 tg 4

P   3

1  o 30 

0 0 45 30   

2 5

3

3 3 / 10 . 22 , 11 m N V RT P  

  1 1

3 3

300 2 675 3 V T V T   

l V 3 10

1  48 ,7

1

1 1  …