Đề thi học sinh giỏi lớp 12 THPT tỉnh Thanh Hóa năm học 2010 - 2011 môn Vật lý (Có đáp án) Sở GD&ĐT Thanh Hóa

MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
--------------------------------------------------------------------------------

Câu 1. (2,5 điểm)

Một ròng rọc kép gồm hai hình trụ đặc đồng chất đặt đồng tâm. Hình trụ lớn có khối lượng M = 200g, bán kính R = 10cm, hình trụ nhỏ có khối lượng m = 100g, bán kính r = 5cm. Trên rãnh của từng hình trụ có quấn một sợi dây nhẹ không dãn, đầu tự do mỗi dây mang vật khối lượng lần lượt là m₁ = 250g và m₂ = 200g (hình vẽ). Ban đầu hệ đứng yên, thả cho hệ chuyển động. Tính
gia tốc của từng vật và lực căng của mỗi dây treo.

Câu 2. (2,5 điểm)

Một con lắc lò xo được treo thẳng đứng gồm vật nặng khối lượng m = 1kg, lò xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m. Đặt giá B nằm ngang đỡ vật m để lò xo có chiều dài tự nhiên. Cho giá B chuyển động đi xuống với gia tốc a = 2m/s² không vận tốc ban đầu.

a. Tính thời gian từ khi giá B bắt đầu chuyển động cho đến khi vật rời giá B.

b. Chọn trục tọa độ có phương thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng của vật, gốc thời gian là lúc vật rời giá B. Viết phương trình dao động điều hòa của vật.

Câu 3. (3 điểm)

Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước, hai nguồn kết hợp S1, S2 cách nhau 8cm dao động cùng pha với tần số f = 20Hz. Tại điểm M trên mặt nước cách S1, S2 lần lượt những khoảng d1 = 25cm, d2 = 20,5cm dao động với biên độ cực đại, giữa M và đường trung trực của AB có hai dãy cực đại khác.

a. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước.

b. N là một điểm thuộc đường trung trực của đoạn thẳng S1 S2 dao động ngược pha với hai nguồn. Tìm khoảng cách nhỏ nhất từ N đến đoạn thẳng nối S1S2.

c. Điểm C cách S1 khoảng L thỏa mãn CS1 vuông góc với S1S2. Tính giá trị cực đại của L để điểm C dao động với biên độ cực đại.

Câu 4. (3 điểm)

Mạch chọn sóng của một máy thu vô tuyến điện gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L và một bộ tụ điện gồm tụ điện có điện dung C₀ không đổi mắc song song với tụ xoay C_x. Tụ xoay C_x có điện dung biến thiên từ C₁ = 10pF đến C₂ = 250pF khi góc xoay biến thiên từ 0⁰ đến 120⁰ . Mạch thu được sóng điện từ có bước sóng nằm trong dải từ λ₁ = 10m đến λ₂ = 30m. Cho biết điện dung của tụ xoay là hàm bậc nhất của góc xoay.

a. Tính độ tự cảm L của cuộn dây và điện dung C₀ của tụ.

b. Để thu được sóng điện từ có bước sóng λ₀ = 20m thì góc xoay của bản tụ bằng bao nhiêu?

Câu 5. (3 điểm)

Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây D có độ tự cảm L mắc nối tiếp với điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C (hình vẽ). Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AB có biểu thức u = U₀cos100πt (V) không đổi. Các vôn kế nhiệt V₁;V₂ có điện trở rất
lớn chỉ lần lượt là U₁ = 120V; U₂ =80sqrt(3)V. Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch MB lệch pha so với điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch NB góc π/6 và lệch pha so với điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch AN góc π/2. Ampe kế nhiệt có điện trở không đáng kể chỉ 3A.

a. Xác định các giá trị của R; L và C.

b. Tính U₀ và viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua mạch.

Câu 6. (2 điểm)

Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa cần tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây đi 100 lần. Giả thiết công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi, điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i. Biết ban đầu độ giảm điện thế trên đường dây bằng 15% điện áp của tải tiêu thụ.

Câu 7. (3 điểm)

Chiếu lần lượt hai bức xạ có bước sóng λ₁ = 0,555μm và λ₂ = 377nm vào một tấm kim loại có giới hạn quang điện λ₀ thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron có độ lớn gấp đôi nhau.

a. Tìm giới hạn quang điện λ₀ của kim loại đó.

b. Chỉ chiếu bức xạ có bước sóng λ₁, tách từ chùm electron bắn ra một electron có vận tốc lớn nhất rồi cho nó bay từ A đến B trong điện trường đều mà hiệu điện thế U_AB = -3V. Tìm vận tốc của electron khi đến B.

Câu 8. (1 điểm)

Một thấu kính hội tụ mỏng có tiêu cự là 10cm, bán kính đường rìa là 0,5cm. Đặt một điểm sáng S đơn sắc trên trục chính phía ngoài tiêu điểm của thấu kính. Thấu kính có thể làm lệch tia sáng tới từ S một góc tối đa là bao nhiêu?

Cho biết các hằng số: c = 3.10⁸m/s; h = 6,625.10^-34 J.s; e = 1,6.10^-19 C; g = 10 m/s²

Download tài liệu để xem thêm chi tiết