Đề thi chọn học sinh giỏi THPT cấp tỉnh năm 2017 môn Vật lí - Sở GD&ĐT Ninh Bình (Đề 1) (Có đáp án)

SỞ GD&ĐT NINH BÌNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CẤP TỈNH NĂM 2017
MÔN: VẬT LÝ
Ngày thi: 25/4/2017
(Thời gian 180 phút, không kể thời gian phát đề)
Đề thi gồm 04 câu, trong 02 trang
O
x
y
α
Hình 1
Câu 1 (5,0 điểm). 
Hai vật nhỏ (coi như hai chất điểm) được ném đồng thời từ một điểm O trên mặt đất với vận tốc ban đầu có cùng độ lớn v01 = v02 = v0. Vật (1) được ném nghiêng một góc α so với phương ngang, vật (2) được ném thẳng đứng hướng lên (Hình 1). Bỏ qua sức cản của không khí.
 1. Viết phương trình chuyển động của hai vật trong cùng một hệ trục xOy như hình vẽ.
 2. Tìm góc α để độ cao cực đại của vật (2) gấp đôi độ cao cực đại của vật (1).
 3. Với góc α bất kỳ (0 < α < 900):
a) Tìm khoảng cách giữa hai vật ngay khi vật (1) chạm đất.
b) Tìm góc α để khoảng cách trên đạt giá trị cực đại. Tìm giá trị cực đại đó.
Câu 2 (5,0 điểm). 
Hình 2
Một xy-lanh có cấu tạo gồm hai phần có tiết diện khác nhau S1, S2 (S1 > S2) đặt thẳng đứng. Trong xy-lanh có hai pít-tông khối lượng m1, m2 được nối với nhau bằng một thanh cứng nhẹ có chiều dài không đổi và trùng với trục của xy-lanh (Hình 2). Giữa hai pít-tông có n mol không khí (coi như khí lý tưởng). Cho áp suất khí quyển là p0. Bỏ qua khối lượng không khí trong xy-lanh (so với khối lượng các pít-tông) và ma sát giữa xy-lanh với các pít-tông.
 1. Tìm áp suất của khí trong xy-lanh.
R1
R2
R3
K2
K1
C
M
N
E
Hình 3
 2. Khi tăng nhiệt độ khí trong xy-lanh thêm thì các pít-tông dịch chuyển một đoạn bao nhiêu, theo chiều nào? Cho rằng trong quá trình biến đổi đó chiều cao của các cột khí trong mỗi phần của xy-lanh luôn khác 0.
Câu 3 (5,0 điểm). 
Cho mạch điện như hình 3: C = 2mF; R1 = 18Ω; R2 = 20Ω; nguồn điện có suất điện động E = 2V và điện trở trong không đáng kể. Ban đầu các khóa K1 và K2 đều mở. Bỏ qua điện trở các khóa và dây nối. 
 1. Đóng khóa K1 (K2 vẫn mở), tính năng lượng của tụ điện và nhiệt lượng tỏa ra trên R1 đến khi điện tích trên tụ điện đã ổn định.
 2. Với R3 = 30W. Khóa K1 vẫn đóng, đóng tiếp K2, tính điện lượng chuyển qua điểm M đến khi dòng điện trong mạch đã ổn định.
 3. Khi K1, K2 đang đóng và mạch đang ở trạng thái ổn định, người ta ngắt K1 để tụ điện phóng điện qua R2 và R3. Tìm R3 để điện lượng chuyển qua R3 đạt giá trị cực đại và tính giá trị cực đại đó.
Câu 4 (5,0 điểm). 
Đặt một vật phẳng nhỏ AB trước một thấu kính mỏng và vuông góc với trục chính của thấu kính. Trên màn vuông góc với trục chính ở phía sau thấu kính thu được một ảnh rõ nét lớn hơn vật, cao 4mm. Giữ thấu kính cố định, dịch chuyển vật ra xa 5cm dọc theo trục chính thì phải dịch chuyển màn đi một đoạn 40cm mới lại thu được ảnh rõ nét cao 2mm trên màn.
 1. Thấu kính hội tụ hay phân kỳ, tại sao?
 2. Tính tiêu cự thấu kính và độ cao của vật AB.
 3. Vật AB, thấu kính và màn đang ở vị trí có ảnh cao 2mm. Giữ vật và màn cố định, hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía nào, một đoạn bằng bao nhiêu để lại có ảnh rõ nét trên màn? Khi dịch chuyển thấu kính thì ảnh của vật AB dịch chuyển như thế nào so với vật?
-----Hết-----
Họ và tên thí sinh :....................................................... Số báo danh .............................
Họ và tên, chữ ký:	Giám thị 1:.....................................................................................
 	Giám thị 2:.....................................................................................
SỞ GD&ĐT NINH BÌNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
HDC THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CẤP TỈNH NĂM 2017
MÔN: VẬT LÝ
Ngày thi: 25/4/2017
(Thời gian 180 phút, không kể thời gian phát đề)
Hướng dẫn chấm thi gồm 04 trang
Câu
Nội dung
Điểm
Câu 1
(5 điểm)
1. (1 điểm)	
Chọn hệ quy chiếu gắn với đất, hệ trục tọa độ như hình vẽ, gốc thời gian tại thời điểm ném. 
Phương trình chuyển động của hai vật:
Vật 1: (1)
 (2) với 
O
x
y
α
Hình 1
Vật 2: ; (3) với 	
0,25
0,25
0,25
0,25
2. (2 điểm)	
Độ cao cực đại của vật 1
Độ cao cực đại của vật 2
Để độ cao cực đại của vật 2 gấp đôi vật 1 thì 
 suy ra 
0,5
0,5
0,5
0,5
3. (2 điểm)
a. Khoảng cách giữa hai vật ở thời điểm t là
Khi vật 1 chạm đất thì 
dmax khi đạt cực đại
suy ra
* > 0: loại.
*< 0: d2 cực đại.
Chú ý: học sinh có thể làm theo cách sau: 
Có: 
Từ bất đẳng thức Cô si 
Vậy 
 khi 
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,5
Câu 2
(5 điểm)
1. (2 điểm)
Các lực tác dụng lên hệ (khí + hai pít-tông) gồm: 
+ Trọng lực: 
+ Áp lực của khí quyển lên hai pít-tông: ; 
+ Áp lực của phần khí bên trong lên các pít-tông: 
+ Khi trạng thái cân bằng của hệ được thiết lập: 
 (1)
0,25
0,25
0,25
0,5
0,25
0,5
2. (3điểm)
Từ (1) ta thấy Áp suất khi trong xy-lanh không đổi vì trạng thái cân bằng được duy trì.
Vì áp suất khí trong xy-lanh không đổi nên khi tăng nhiệt độ, thể tích khí tăng, do đó hệ đi lên một đoạn x. 
Ta có: 
 (2)
Mặt khác: 
 (3)
Giải hệ (1), (2) và (3) ta được: 
0,5
0,5
0,5
0,25
0,5
0,25
0,5
Câu 3.
(5 điểm)
1. (1,5 điểm)
Sau khi đóng K1 
 Điện tích trên tụ điện q = CE = 2.2 = 4mC = 4.10-6C
Năng lượng điện trường trong tụ điện W = 
Trong thời gian tích điện cho tụ, nguồn thực hiện công 
Ang = qE = 4.10-6.2 = 8.10-6 J
Nhiệt lượng tỏa ra trên R1 Q1 = Ang – W = 4.10-6 J
0,25
0,5
0,25
0,5
2. (1,5 điểm)
Sau khi đóng K2
Cường độ dòng điện qua mạch = A 
 UMN = I. = 0,8 V
Điện tích của tụ điện khi đó q’ = CUMN = 2.0,8 = 1,6 mC 
Điện lượng chuyển qua điểm M Dq = q’ – q = -2,4 mC
Dấu trừ cho biết điện tích dương trên bản nối với M giảm, các e chạy vào bản tụ đó.
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
3. (2 điểm)
Khi K1 và K2 đóng
 R23 = 
R = R1 + R23 = 
UMN = E = 
Điện tích của tụ điện khi đó q’ = CUMN = (mC)
Khi ngắt K1, điện lượng qua R2 và R3 lần lượt là q2 và q3 thì q2 + q3 = q’ và 
Þ q3 = = 
q3max khi 19R3 = Þ R3 = » 13,76 W
Khi đó q3max » 0,7386 mC
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 4
(5 điểm)
1. (0,5 điểm)
 - Thấu kính hội tụ
-Vì vật thật qua thấu kính cho ảnh thật 
0,25
0,25
2. (2 điểm)
Từ (1), (2) 
0,5
0,5
0,5
0,25
0,25
2. (2,5 điểm)
Khoảng cách vật - ảnh: 
Ban đầu thấu kính cách vật d2 = 30cm do vậy để lại có ảnh rõ nét trên màn thì phải dịch thấu kính ra xa vật thêm một đoạn 
Xét 
Để phương trình có nghiệm thì: 
khi đó 
Vậy khi dịch chuyển thấu kính ra xa vật thì lúc đầu ảnh của vật dịch lại gần vật, khi thấu kính cách vật 40 cm thì khoảng cách từ vật tới thấu kính cực tiểu, sau đó ảnh dịch ra xa vật.
0,5
0,5
0,5
0,25
0,25
0,5
------HẾT------