Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 12 THPT môn Vật lí (Kì thứ hai) - Năm học 2014-2015 - Sở Giáo dục và Đào tạo Ninh Bình (Có đáp án)

SỞ GD&ĐT NINH BÌNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT
Kỳ thi thứ hai - Năm học 2014 – 2015
MÔN: VẬT LÝ
Ngày thi: 26/11/2014
(Thời gian 180 phút không kể thời gian giao đề)
Đề thi gồm 10 câu trắc nghiệm 05 câu tự luận, trong 03 trang
A. PHẦN TRẮC NGHIỆM (4,0 điểm )
( Thí sinh viết câu và chọn đáp án tương ứng viết vào tờ giấy thi )
Câu 1. Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 20 N/m và viên bi có khối lượng 0,2kg dao động điều hoà. Tại thời điểm t, vận tốc và gia tốc của viên bi lần lượt là 20 cm/s và m/s2. Biên độ dao động của viên bi là:
	 A. 16 cm.	 B. 4 cm. C. cm. D. cm.
Câu 2. Một sợi dây mảnh, đàn hồi, rất dài, có đầu O dao động điều hoà với tần số f thay đổi được trong khoảng từ 40Hz đến 53Hz, theo phương vuông góc với sợi dây. Sóng tạo thành lan truyền trên dây với tốc độ không đổi v = 5 m/s. Tìm tần số f để điểm M cách O một khoảng bằng 20cm luôn dao động cùng pha với O.
	 A. 48 Hz.	 B. 45 Hz. C. 52 Hz.	 D. 50 Hz.
Câu 3. Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn A, B cách nhau 7,5cm, dao động cùng pha với tần số 20Hz. Tốc độ truyền sóng ngang trên mặt nước là 32cm/s. Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB.
	 A. 7.	 B. 10.	 C. 9. D. 11.
Câu 4. Một momen lực 20 N.m tác dụng lên một bánh xe có momen quán tính 2 kg.m2. Nếu bánh xe quay từ trạng thái đứng yên, thì sau 10s, nó quay được một góc
	 A. 400 rad.	 B. 200 rad C. 500 rad.	 D. 1000 rad.
Câu 5. Hai đĩa tròn có momen quán tính bằng nhau đang quay đồng trục và cùng chiều với tốc độ góc w1 = 2 rad/s và w2 = 4 rad/s. Bỏ qua ma sát ở trục quay. Sau đó, cho hai đĩa dính vào nhau, hệ hai đĩa quay với tốc độ góc w bằng
	 A. 2 rad/s.	 B. 3 rad/s. C. 4 rad/s.	 D. 6 rad/s.
Câu 6. Khi mạch dao động LC dùng tụ C1 thì tần số dao động riêng của mạch là 30MHz, khi thay C1 bằng tụ C2 thì tần số dao động riêng của mạch là 40MHz. Tìm tần số dao động riêng của mạch khi C1 song song với C2.
 A. 24 MHz.	 B. 50 MHz.	 C. 70 MHz. D. 10 MHz.
Câu 7. Một sóng cơ học lan truyền trong môi trường vật chất tại một điểm cách nguồn sóng một đoạn x có phương trình Trong đó t tính bằng giây, x tính bằng m. Tốc độ truyền sóng bằng
	 A. 2 cm/s.	 B. 1,5 cm/s C. 2 m/s.	 D. 1,5 m/s.
Câu 8. Khi mức cường độ âm của một âm tăng thêm 20dB thì cường độ âm của âm đó tăng bao nhiêu lần ?
	 A. 10.	 B. 20.	 C. 100. D. 200.
Câu 9. Một vật rắn quay quanh một trục cố định đi qua vật có phương trình chuyển động (j tính bằng rad, t tính bằng giây). Tốc độ góc và góc mà vật quay được sau thời gian 5 giây kể từ thời điểm t = 0 lần lượt là
	 A. 10 rad/s và 25 rad.	 B. 5 rad/s và 25 rad.
	 C. 10 rad/s và 35 rad.	 D. 5 rad/s và 35 rad.
Câu 10. Một thanh mảnh đồng chất, tiết diện đều, khối lượng m, chiều dài có thể quay xung quanh trục nằm ngang đi qua một đầu thanh và vuông góc với thanh. Bỏ qua ma sát ở trục quay và sức cản của môi trường; gia tốc rơi tự do là g = 10m/s2. Nếu thanh được thả không vận tốc đầu từ vị trí nằm ngang, thì khi tới vị trí thẳng đứng thanh có tốc độ góc bằng (cho Momen quán tính của thanh đối với trục quay là )
	 A. 3 rad/s.	 B. rad/s. C. 5 rad/s.	 D. rad/s.
B. PHẦN TỰ LUẬN (16,0 điểm)
Hình 1
A
C
B
Câu 1 (4,0 điểm): Cho cơ hệ như Hình 1. Mặt phẳng nghiêng góc a = 300 so với phương ngang, vật coi là chất điểm có khối lượng m = 1kg; lò xo có khối lượng không đáng kể có độ cứng k= 100N/m . Ban đầu giữ vật ở điểm C; lò xo có chiều dài tự nhiên, đầu A của lò xo được gắn cố định, đầu B cách C một khoảng ℓ = 2,5 cm. Buông nhẹ để vật trượt xuống không vận tốc ban đầu tới dính chặt vào đầu B của lò xo tạo thành con lắc lò xo dao động. Chọn trục tọa độ (Ox) trùng với trục của lò xo, chiều dương hướng xuống dưới, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng của vật, gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Bỏ qua mọi ma sát, lấy g = 10 m/s2 .
1. Chứng minh vật dao động điều hòa.
2. Viết phương trình tọa độ của vật.
3. Tính thời gian vật bắt đầu dao động đến khi vật có vận tốc v = lần thứ 9.
4. Tìm độ lớn lực đàn hồi lớn nhất của lò xo tác dụng vào điểm A.
V
M
C
R
B
A
L
Câu 2 (5,0 điểm):
1. Cho mạch điện xoay chiều như Hình 2. Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được, tụ điện có dung kháng 
ZC = 3R, vôn kế nhiệt lý tưởng có điện trở vô cùng lớn. Đặt vào hai đầu A và B hiệu điện thế xoay chiều .
 Hình 2
a. Khi L = L1, vôn kế chỉ giá trị U1; khi L = L2 = 2L1 vôn kế chỉ giá trị U2 = U1. Viết phương trình hiệu điện thế giữa hai điểm M và B khi L = L2.
b. Cho R = 30 W. Xác định độ tự cảm L = L3 của cuộn dây để vôn kế chỉ giá trị cực đại. Viết phương trình hiệu điện thế giữa hai điểm M và B khi đó.
N
A
B
R
C
r,L
M
Hình 3
2. Cho mạch điện có sơ đồ như Hình 3. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = Ucoswt. Biết uAM vuông pha với uMB với mọi tần số w. 
Khi tần số góc thì UAM = UMB và UAN đạt giá trị cực đại . 
Khi thì uAM trễ pha một góc a1 đối với uAB và UAM = U1 . 
Khi thì uAM trễ pha một góc a2 đối với uAB và UAM = U1’. 
Biết và U1 =U’1. Tìm hệ số công suất của mạch ứng với w1.
Câu 3 (2,0 điểm): Một sóng dừng trên sợi dây có dạng u = asin(bx)cost (cm). Trong đó u là li độ dao động tại thời điểm t của một phần tử trên dây mà vị trí cân bằng của nó có toạ độ x so với gốc O (x đo bằng cm; t đo bằng s). Biết bước sóng l = 0,4m; tần số . Phần tử M cách nút sóng 5 cm có biên độ 5 mm.
1. Xác định các hằng số a, b và vận tốc truyền sóng trên dây.
2. Ba điểm trên dây theo thứ tự P, N, Q với N là nút sóng; khi sợi dây duỗi thẳng thì khoảng cách PN = 10cm, NQ = 5cm. Ở thời điểm t1 thì P có li độ là 5 mm và đang chuyển động về vị trí cân bằng. Tìm li độ sóng tại Q ở thời điểm . 
S’
S
A
C
B
b
a
Hình 4
Câu 4 (2,0 điểm): Người ta đặt trong không khí một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC. Điểm sáng S đặt cách mặt bên AB của lăng kính một đoạn a = 30cm và cách cạnh A một đoạn b = 50cm. Chiết suất của lăng kính là . Gọi S’ là điểm đối xứng của S qua mặt phẳng phân giác của góc chiết quang A 
(Hình 4).
1. Hãy xác định đường đi của tia sáng truyền từ S qua lăng kính tới S’.
2. Tính thời gian truyền của ánh sáng từ S đến S’.
1
2
(Biết tốc độ ánh sáng truyền trong không khí là c m/s; trong môi trường chiết suất n là ).
Câu 5 (3,0 điểm): Một bình kín hình trụ đặt thẳng đứng được chia làm hai phần bằng một pittông nặng cách nhiệt như Hình 5. Ngăn trên chứa 1mol, ngăn dưới chứa 3mol cùng một chất khí lý tưởng. Khi nhiệt độ hai ngăn đều bằng T1 = 4000K thì áp suất ngăn dưới là P2 gấp đôi áp suất ngăn trên P1. Nếu giữ nguyên nhiệt độ ngăn trên, để thể tích hai ngăn bằng nhau thì nhiệt độ ngăn dưới T2 bằng bao nhiêu?
 Hình 5
-------- HẾT --------
Họ và tên thí sinh :....................................................... Số báo danh ....................................
Họ và tên, chữ ký: Giám thị 1:..............................................................................................
 Giám thị 2:.............................................................................................