Đề thi chọn Học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lí - Bảng B - 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 B - 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 B 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) Lập biểu thức tính độ lớn gia tốc toàn phần a của vật. Nếu cos α0 3 / 4, 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 đi 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 . Xác định vị trí của vật AB để ảnh qua hệ là ảnh ảo. 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 ra 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, vật có động năng bằng thế năng lần thứ 3 tại thời điểm nào? 3π c) B là đầu cố định của lò xo. Trong khoảng thời gian từ t = 0 đến t = (s) , xác định khoảng 20 thời gian mà B chịu tác dụng lực kéo của lò xo. 2. Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình π π dao động lần lượt là x1 = A1 cos(10t + ) (cm) và x2 = 8cos(10t ) (cm) thì dao động tổng hợp 3 2 có phương trình x = Acos(10t + ) cm. Biết vật có khối lượng m = 200 g. Thay đổi A 1 để biên độ dao động A đạt giá trị nhỏ nhất, tính cơ năng của vật khi đó. 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. 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. 1
2. 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 cùng pha với O. Tìm giá trị của AP. 2. Một sóng ngang hình sin đang truyền trên sợi dây dài với tốc độ truyền sóng 3 m/s. N là một phần tử trên sợi dây. Chọn gốc thời gian phù hợp, đồ thị biểu diễn li độ của phần tử N theo thời gian t như Hình 2. Biết t1 = 0,1s. a) Tìm bước sóng. Hình 2 b) Tại thời điểm t2, tốc độ dao động của phần tử dây tại N là 30π cm/s . Xác định t . 2 Hình 2 Câu 5 (4,0 điểm) 1. Cho mạch điện như Hình 3: Điện trở thuần R = 40  , L,r C P R Q 1 cuộn dây có điện trở thuần r = 10 Ω và độ tự cảm L = H , 2π N M tụ điện có điện dung C thay đổi được. Hình 3 π Đặt điện áp u = 220 2 cos(100πt + )(V) hai đầu đoạn mạch PQ. 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 AB 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 trên 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 có 10 3 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 một điện áp π xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch AB có biểu thức u = 120 2cos (100πt + )(V)thì điện áp hiệu dụng 4 các đoạn mạch là UAN = 60 3 V và UNB = 60 V. Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu 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 và số chỉ I của ampe kế. 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 R 0 phù hợp và nối tiếp với pin trong mạch ? Hình 4 2. Để đồng hồ đo điện hiện số làm chức năng của mili ampe 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