Đề thi học sinh giỏi cấp cơ sở đợt 2 - Môn Vật lí 12

Sở GD - ĐT Bắc Giang
Cụm chuyên môn THPT Hiệp Hoà
Đề thi học sinh giỏi cấp cơ sở đợt 2
Môn Vật Lí 12
Năm học 2007 - 2008
Thời gian làm bài 150 phút
k
D
m
Bài 1: (2đ)
Lò xo có k = 100 N/m ; m = 1 kg, treo thẳng đứng như hình vẽ.
Lúc đầu giữ giá đỡ D sao cho lò xo không bị biến dạng. Sau đó cho D chuyển động thẳng đứng xuống dưới nhanh dần đều không vận tốc ban đầu với a = 2 m/s2
Tính thời gian từ khi bắt đầu chuyển động đến khi m tách khỏi giá đỡ.
Viết phương trình dao động của vật m. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng của nó khi không có D, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian là thời điểm m ở vị trí thấp nhất.
Cho g = 10 m/s2 ; Fc= 0 ; mLX = 0; 
Bài 2: (2đ) 	Cho mạch điện như hình vẽ:
V
R
K
A
B
C2
C1
M
L
R0
UAB=160sin100(V); Cuộn dây có R0 cố định còn độ tự cảm L thay đổi; điện trở R thay đổi; 	Ra=0;	 Rv=.
Để R ở giá trị R1, độ tự cảm L ở L1, khóa K mở, chỉ 1A và dòng điện nhanh pha hơn UAB là . Vôn kế chỉ 120 (v) và hiệu điện thế 2 đầu vôn kế nhanh pha hơn dòng điện trong mạch là . Tìm R1, L1, C1, R0. 
Thay R đến giá trị R2 và L đến giá trị L2. Khi khóa K đóng, dòng điện trong mạch lớn gấp 3 lần khi K mở và 2 dòng điện này vuông pha với nhau. Tìm hệ số công suất của mạch khi K mở.
A
B
O1
O2
E
Bài 3 (2đ)
Cho vật sáng AB trước thấu kính O1 có f1= 20 cm, sau O1 là O2 và màn E.
Cho AB cách thấy kính O2 và màn E với khoảng cách là 85 và 95 cm. Có 2 vị trí của O1 cách nhau 30 cm cho ảnh rõ nét của AB trên màn E.
Xác định tiêu cự của thấu kính O2.
E
K
K1
L
C1
C2
1
2
Bài 4 (2đ)
Cho mạch dao động lý tưởng như hình vẽ.
Điện tích dao động theo phương trình q = Q0sinwt
Bộ tụ gồm 2 tụ C1 như nhau được cấp năng lượng W0= 10-6(J) từ nguồn 1 chiều có 
E = 4(v). Chuyển khóa K từ vị trí 1 sang vị trí 2, cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau T1= 10-6 (s) thì năng lượng của tụ và của dây lại bằng nhau.
1. Xác định cường độ dòng điện cực đại trong cuộn dây.
2. Người ta đóng khóa K1 trong lúc cương độ dòng điện trong cuộn dây đạt giá trị cực đại. Tính lại hiệu điện thế cực đại trong cuộn dây.
k
m
B
C
Bài 5 (2 đ)
 Cho m = 0,2kg treo vào dây BC không giãn, đầu trên của dây gắn vào lò xo có K = 20N/m (xem hình vẽ)
- Tại thời điểm t = 0, ta kéo m xuống dưới vị trí cân bằng 1 đoạn x0 rồi thả nhẹ.
- Chọn chiều trục Ox hướng xuống gốc toạ độ O ở vị trí cân bằng, g = 10m/s2 .
1. Viết phương trình dao động của vật m.
2. Sợi dây CB chịu được lực kéo 3N; tìm điều kiện của x0 để m dao động điều hòa.
 ----------------Hết----------------
Sở GD - ĐT Bắc Giang
Cụm chuyên môn THPT Hiệp Hoà
Năm học 2007 - 2008
Hướng dẫn chấm
 đề thi học sinh giỏi cấp cơ sở đợt 2
môn vật lí: 12
Bài 1
P
N
Fđ
 1.(0,75đ)
P +
Fđ 
N +
= ma
	 P – N – Fđ = ma
- Khi N = 0 thì m tách khỏi D
à mg – kx = ma.
x = =  = 8 cm.
mà x = at2 à t = = 0,2.= 0,283 (s)
 2.(1,25 đ) 
	W = == 10
O
N
M
VT cân bằng là 0
mg = k∆x à ∆x = = 0,1m = 10cm
Khi tách khỏi D vật m có li độ OM
OM = x0 = ∆x – MN
	 = ∆x – x = 10 – 8 = 2cm
Vận tốc m khi tách khỏi D (ở vị trí M là)
v = at = 2.0,2= 0,4 m/s
à A = = 0,06 m = 6 cm
Và t = 0 khi x = A àφ = π/2
Ul
UMB
UR1
UR0
UR1+R0
UAB
UC1
UCL1
I
30
60
x = 6sin(10t + π/2) (cm)
Bài 2: 
Câu 1 (0,5đ)
Từ giản đồ 
R0 = 60 Ω 	 L1 = 
C1 = 17,3 μF	R1 = 78,5 Ω
Câu 2 (1,5đ)
R’ = R2 + R0
Khi K mở: tg φm=
Khi K đóng: tg φđ = mà c = c1+ c2
Biết im vuông góc iđ nên tg φm=-
Mà Zm = Khi k mở
	Zđ=
Mà Zm= 3Zđ (vì Iđ = 3Im)
àtg2 φm= 8 + 9 tg2 φđ ==> φm=0,32.
Bài 3 (2đ):
0,5đ
Với vị trí 1: 	AB A1B1 A2B2
	 d1	d’1	d2	 d’2
	có d’2= 95 – 85 = 10 cm.	
Với vị trí 2: 	AB A’B’ A”B”
	 D1	D’1	D2	 D’2
	có D’2= 95 – 85 = 10 cm.	
vì d’2= D’2= 10 cm à d2 = D2
0,5đ
Từ sơ đồ 1: d’1 = =
1
	d2= 85 – d1– 
Sơ đồ 2:	D2= 85 – (d1 + 30) – 
Vì d2 = D2 => d2 – 10d1 – 600 = 0
à d1 = 30 cm
1
0,5đ
Thay có d2 = -5 cm
àf2= =  = -10cm
Bài 4 (2đ)
(1đ)
w0= à I0 = 
Vẽ đồ thị năng lượng và thấy 	T = 4T1= 4.10-6 (s)
T = 2πà T2 = 4π2.LCb
à L = 
Mà w0 = Cb.U02 = CbE2 à Cb = = =0,125.10-6 (F)
àI0= = 0,785 A
2 (1đ)
Khi K1 đóng Imax ở cuộn dây thì tụ không tích điện. Đồng thời C1 bị nối tắt .
Khi K1 chưa đóng: 	w0 = Cb.U02 = .U02
Khi K1 đóng:	w0 = C1.U012
à 	 C1.U012 = C1.U02 à U01= 2,83 (v)
Bài 5
(0,5đ)	
Phương trình	x = 2sin(10t + π/2) (cm)
(1,5đ)
P – T = ma = m(-w2x)
T = P + mw2x
T = 2 + 20Asin(10t + π/2) (N)
- Điều kiện cho m dao động điều hòa là CB luôn căng
Với x = (+A; -A)
à 0 < x ≤ 5 cm