Đề thi chọn Học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lí - Bảng A - Năm học 2019-2020 - Sở Giáo dục và đào tạo tỉnh Quảng Ninh (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn Học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lí - Bảng A - Năm học 2019-2020 - Sở Giáo dục và đào tạo tỉnh Quảng Ninh (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THPT NĂM 2019 TỈNH QUẢNG NINH Môn thi: VẬT LÍ - Bảng A Ngày thi: 03/12/2019 ĐỀ THI CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề (Đề thi này có 02 trang) Câu 1 (3,0 điểm) Con lắc đơn gồm sợi dây nhẹ không giãn chiều dài l , một đầu dây gắn cố định vào một điểm, đầu còn lại treo một vật nhỏ có khối lượng m ở nơi có gia tốc trọng trường g. Từ vị trí dây treo căng 0 và hợp với phương thẳng đứng một góc α 0 < 90 , thả cho vật m chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng. Bỏ qua mọi ma sát. 1. Xét vật tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc α < α0. a) Xác định tốc độ v của vật m và độ lớn của lực căng dây T. b) Tính độ lớn gia tốc toàn phần a của vật. Xác định độ lớn gia tốc toàn phần nhỏ nhất của vật. 0 2. Xét trường hợp góc lệch α 0 = 15 , khi vật đi qua vị trí cân bằng thì người ta giữ chặt điểm chính giữa của dây treo, sau đó vật tiếp tục chuyển động và sợi dây có góc lệch lớn nhất β so phương thẳng đứng. Tính giá trị của β. Câu 2 (3,0 điểm) Một thấu kính hội tụ L1 có tiêu cự f1 = 20 cm. Vật sáng AB đặt trước thấu kính và vuông góc với trục chính. 1. Ảnh A’B’ của vật AB qua thấu kính cao gấp 5 lần vật. Xác định vị trí của vật. 2. Đặt vật AB cách thấu kính 30 cm thì thu được ảnh A 1B1 rõ nét trên màn. Giữ nguyên vật, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính lại gần vật 5 cm thì phải dịch chuyển màn dọc theo trục chính một đoạn bằng bao nhiêu, theo chiều nào để lại thu được ảnh A2B2 rõ nét trên màn ? 3. Ghép đồng trục một thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự f2 = 10 cm, sau thấu kính L1 và cách thấu kính L1 một khoảng l 50cm . Từ vị trí vật AB cách thấu kính L 1 một khoảng 60 cm, tịnh tiến vật dọc theo trục chính. Xác định khoảng dịch chuyển ngắn nhất của vật AB để ảnh qua hệ thay đổi tính chất. Câu 3 (4,0 điểm) 1. Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 1 kg, lò xo có độ cứng k = 100 N/m, đặt trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn như Hình 1 Hình 1. Kéo vật m để lò xo nén một đoạn 4 3 cm rồi truyền cho nó vận tốc có độ lớn 40 cm/s hướng về vị trí cân bằng để vật m dao động điều hòa theo phương ngang. Chọn trục tọa độ Ox trùng với phương dao động, gốc O trùng với vị trí cân bằng của vật m, chiều dương là chiều giãn của lò xo. Gốc thời gian t = 0 là lúc truyền vận tốc cho vật m. a) Viết phương trình dao động của vật m. b) Kể từ t = 0, tính thời điểm vật có li độ x và vận tốc v thỏa mãn v = 3ωx lần thứ 8 với ω là tần số góc dao động. 3π c) B là đầu cố định của lò xo. Từ t = 0 đến t = (s) , xác định khoảng thời gian mà B chịu tác 20 dụng lực kéo của lò xo. 2. Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số và phương trình lần lượt là x1 = 6 cos(ωt + φ1) cm, x2 = A2cos(ωt + φ2) cm (t tính bằng giây) với 0 < φ1 φ2 < π/2. Gọi x là li độ dao động tổng hợp của hai dao động trên. Biết tại thời điểm t 1: x2 = 0, x = 3 3 cm ; tại thời điểm t2: x1 = 3 cm, x = 0 cm. Xác định giá trị biên độ A của dao động tổng hợp. Câu 4 (4,0 điểm) 1. Tại hai điểm A, B cách nhau 20 cm trên mặt nước có hai nguồn phát sóng kết hợp dao động theo phương vuông góc với mặt nước theo phương trình uA = uB = 5cos20πt mm . Coi biên độ sóng không đổi trong quá trình sóng truyền đi. 1
2. a) Điểm M nằm trên vân giao thoa cực đại bậc 2, cách hai nguồn A và B lần lượt là 12 cm và 18 cm. Tính tốc độ truyền sóng và viết phương trình sóng tại điểm M. b) Tính số điểm đứng yên trên đoạn AB. c) Điểm N là vị trí cân bằng của phần tử trên mặt nước sao cho AN = NB =18 cm. Gọi O là trung điểm của AB. Trên đoạn ON, P là một điểm gần N nhất dao động vuông pha với O. Tìm giá trị của AP. 2. Một sóng ngang hình sin đang truyền trên một sợi dây dài theo chiều từ N đến M với tốc độ truyền sóng là 3 m/s. Chọn gốc thời gian phù hợp, đồ thị biểu diễn li độ u của N và M theo thời gian t như Hình 2. Biết t1 = 0,1 s. a) Tìm bước sóng. b) Tìm khoảng cách giữa hai điểm M, N tại thời điểm t2. Câu 5 (4,0 điểm) Hình 2 1. Cho mạch điện như Hình 3: Điện trở thuần R = 40  , 1 L,r C cuộn dây có điện trở thuần r = 10 Ω và độ tự cảm L = H , P R Q 2π tụ điện có điện dung C thay đổi được. N M π Đặt điện áp u = 220 2 cos(100πt + )(V) hai đầu đoạn mạch PQ. Hình 3 6 10 4 a) Điều chỉnh điện dung của tụ đến giá trị C = C = F. Tính công suất tiêu thụ của đoạn 1 π mạch PQ và viết biểu thức dòng điện trong mạch. b) Điều chỉnh điện dung của tụ đến giá trị C = C2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn NQ đạt giá trị cực tiểu. Tìm C2 và giá trị cực tiểu của UNQ. 2. Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AN và NB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AN gồm có tụ điện 10 3 có điện dung C = F, điện trở thuần R = 10 Ω. Đoạn mạch NB gồm 2 trong 3 phần tử mắc nối tiếp 3π (điện trở thuần R0, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L0, tụ điện có điện dung C0). Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều có giá trị cực đại là 120 2 V, tần số f = 50 Hz thì điện áp hiệu dụng các đoạn mạch là UAN = 60 3 V và UNB = 60 V. Xác định giá trị các phần tử trong đoạn mạch NB. Câu 6 (2,0 điểm) Để xác định suất điện động E và điện trở trong r của một pin điện hóa, một học sinh sử dụng các thiết bị của bộ thí nghiệm và mắc mạch điện theo sơ đồ như Hình 4. Đóng khóa K và điều chỉnh con chạy C, học sinh đọc được số chỉ U của vôn kế một chiều và số chỉ I của ampe kế một chiều. 1. Trong sơ đồ mạch điện, R0 là điện trở bảo vệ đã được lựa chọn giá trị xác định phù hợp. Tại sao phải mắc điện trở R0 phù Hình 4 hợp và nối tiếp với pin trong mạch ? 2. Để đồng hồ đo điện hiện số làm chức năng của vôn kế một chiều, học sinh cần phải có những thao tác gì với đồng hồ ? 3. Bỏ qua điện trở của dây nối và khóa K. Viết biểu thức U = f(I) từ đó xác định giá trị suất điện động E và điện trở trong r của pin điện hóa. Hết - Thí sinh không được sử dụng tài liệu; - Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh: Số báo danh: Chữ ký của cán bộ coi thi 1: Chữ ký của cán bộ coi thi 2: 2