Đề thi HSG Cụm Vật lí 12 - Mã đề 132 - Năm học 2022-2023 - Sở GD&ĐT Bắc Giang (Có đáp án)

Nội dung tài liệu: Đề thi HSG Cụm Vật lí 12 - Mã đề 132 - Năm học 2022-2023 - Sở GD&ĐT Bắc Giang (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT BẮC GIANG KÌ THI HỌC SINH GIỎI CỤM TP BẮC GIANG CỤM THÀNH PHỐ BẮC GIANG NĂM HỌC 2022 - 2023 Môn: Vật lí lớp 12 ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 120 phút Mã đề thi 132 PHẦN 1: TRẮC NGHIỆM (7 ĐIỂM) Câu 1: Một mạch dao động LC gồm một cuộn cảm có độ tự cảm (H) và một tụ điện có điện dung C, Tần số dao động riêng của mạch là 1 MHz. Giá trị của C bằng 1 1 1 1 A. C = (pF). B. C = (F). C. C = (mF). D. C = (μF). 4 4 4 4 2 Câu 2: Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình: x = 20cos(πt - ) (cm) Tại thời 3 điểm t1 gia tốc của chất điểm có giá trị cực tiểu. Tại thời điểm t 2 = t1 + ∆t (trong đó t 2 < 2016T) thì tốc độ của chất điểm là 10π 3 cm/s. Giá trị lớn nhất của ∆t là A. 12095/3s. B. 12091/3s C. 12092/3s D. 12097/3s Câu 3: Một vật dao động điều hòa với biên độ bằng 4 cm. Khi pha của dao động là 5π/6 thì tốc độ dao động của vật là 40 π cm/s. Chu kỳ của dao động này là: A. 0,171 s. B. 0,342 s. C. 10 s. D. 0,1 s. Câu 4: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Tốc độ trung bình của chất điểm tương ứng với khoảng thời gian thế năng không vượt quá ba lần động năng trong một chu kỳ là 600 3 cm/s. Tốc độ cực đại của dao động là A. 400 cm/s. B. 200 cm/s. C. 2π m/s. D. 4π m/s. Câu 5: Một vật dao động điều hòa. Thế năng của vật biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số bằng f. Lực kéo về tác dụng vào vật biến thiên điều hòa với tần số bằng A. 2f. B. f/2. C. 4f. D. f. Câu 6: Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 120 g và một lò xo có chiều dài tự nhiên là 24 cm, độ cứng 50 N/m. Con lắc dao động không ma sát trên một mặt phẳng nghiêng góc 30 0 so với phương ngang. Trong một chu kỳ dao động tỉ số giữa thời gian lò xo nén và thời gian lò xo dãn bằng 3, g = 10 m/s2. Chiều dài cực đại của lò xo là A. 23,4 cm. B. 23,5 cm. C. 26.9 cm. D. 24,5 cm. Câu 7: Một vật dao động điều hòa trên trục Ox có phương trình: x = 5sin(2πt + π/3); cm. Pha ban đầu của dao động là A. π/3 rad B. -π/3 rad C. π/6 rad D. -π/6 rad Câu 8: Một vật có khối lượng 200g được treo vào đầu dưới của lò xo nhẹ có độ cứng 50N/m. Đầu trên gắn vào một điểm cố định M. Ban đầu giữ cho lò xo không biến dạng, buông nhẹ cho vật dao động tự do theo trục của lò xo. Cho g = 10m/s 2 = 2m / s2 . Chọn gốc thời gian lúc buông vật, gốc tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống. Khi đó phương trình nào sau đây mô tả dao động của vật?
2. A. x 4cos 5 t B. x 4cos 5 t cm 2 C. x 4cos 5 t D. x 4cos 5 t 2 Câu 9: Một vật treo dưới một lò xo, đang dao động điều hoà trên phương thẳng đứng. Khi vật ở điểm cao nhất lò xo giãn 2 cm; khi vật treo cách vị trí cân bằng 4cm thì nó có vận tốc là 40 3 cm/s. Biết gia tốc trọng trường g =10 m/s2. Vận tốc cực đại của vật là: A. 50cm/s B. 60cm/s C. 45cm/s D. 80cm/s Câu 10: Trong mạch dao động LC có dao động điện từ tự do (dao động riêng) với tần số góc 10 4 rad/s. Điện tích cực đại trên tụ điện là 10 -9 (C). Khi cường độ dòng điện trong mạch bằng 6.10 -6 (A) thì điện tích trên tụ điện là A. 8.10–10(C). B. 4.10–10(C). C. 2.10–10(C). D. 6.10–10(C). Câu 11: Một con lắc đơn dao động điều hoà với động năng cực đại 2,56 mJ tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2. Trong quá trình dao động, lực căng dây cực đại và lực căng dây cực tiểu hơn kém nhau 4,8.10-3 N. Chu kỳ dao động của vật là A. 1,26 s. B. 2,54 s. C. 1,27 s. D. 2,53 s. Câu 12: Con lắc đơn với vật nặng có khói lượng là M treo trên dây thẳng đứng đang đứng yên.Một vật nhỏ có khối lượng m = M/2 có động năng W 0 bay theo phương ngang đến va chạm vào vật M sau va chạm 2 vật dính vào nhau thì sau đó hệ dao động điều hòa. Năng lượng dđ của hệ là A. W0/3 B. W0 C. 4W0/5 D. W0/4 Câu 13: Chọn phát biểu sai khi nói về dao động cơ. A. Dao động duy trì có chu kì có chu kì bằng chu kì dao động riêng của hệ. B. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. C. Dao động tắt dần càng nhanh nếu lực cản môi trường càng lớn. D. Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào lực cản Câu 14: Một vật dao động tắt dần, Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm 2% so với chu kì trước. Sau 8 chu kì, nếu cơ năng là 2J thì cơ năng ban đầu là A. 2,5 J. B. 2,65 J. C. 2,76 J. D. 2,35 J. Câu 15: Một vật thực hiện đồng thời 3 dao động điều hoà cùng pha, cùng tần số có phương trình 2 lần lượt là: x1 = A1cos(2 t + ) cm; x2 = A2cos(2 t)cm; x3 = A3cos(2 t - )cm.Tại thời điểm 3 3 t1 các giá trị ly độ x1 = 20cm, x2 = 80cm, x3 = -40cm, thời điểm t2 = t1 + T/4 các giá trị ly độ x1 = - 20 3 cm, x2 = 0cm,x3 = 40 3 cm. Tìm phương trình của dao động tổng hợp. A. 40 3 cos(2 t - /6)cm B. 50cos(2 t - /3)cm C. 50cos(2 t + /3)cm D. 40cos(2 t + /3)cm Câu 16: Con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 1kg gắn vào lò xo có độ cứng 200 N/m. Một đầu lò xo gắn vào sàn thang máy. Chiều dài tự nhiên của lò xo là 30cm. Thang máy đứt dây rơi tự do.Chiều dài lò xo khi cân bằng A. 35cm B. 40 cm C. 30cm D. 20 cm
3. Câu 17: Một con lắc đơn đang dao động điều hòa trong một thang máy đứng yên tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s 2 với năng lượng dao động 250 mJ thì thang máy bắt đầu chuyển động nhanh dần đều xuống dưới với gia tốc 5 m/s 2. Biết thời điểm thang máy bắt đầu chuyển động là lúc con lắc có vận tốc bằng không, con lắc tiếp tục dao động điều hòa trong thang máy với năng lượng: A. 378 mJ B. 125 mJ C. 122 mJ D. 375 mJ Câu 18: Trên mặt nước có hai nguồn phát sóng kết hợp S1 và S2, dao động theo các phương trình lần lượt là: u1 = a1cos(10 t + /2) và u2 = a2cos(10 t). Tốc độ truyền sóng của các nguồn trên mặt nước là 20 (m/s). Hai điểm P, Q thuộc hệ vân giao thoa có hiệu khoảng cách đến hai nguồn là PS1 - PS2 = 5 cm, QS1 - QS2 = 7 cm. Hỏi các điểm P, Q nằm trên đường dao động cực đại hay cực tiểu? A. P, Q thuộc cực đại B. P, Q thuộc cực tiểu C. P cực đại, Q cực tiểu D. P cực tiểu, Q cực đại Câu 19: Tại hai điểm A và B trên mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng dao động theo phương thẳng đứng với các phương trình lần lượt là u 1 = a1cos(100 t + /2) và u2 = a2cos(100 t). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 2(m/s). Một điểm M trên mặt chất lỏng cách các nguồn lần lượt là d1 và d2. Xác định điều kiện để M nằm trên đường cực tiểu? (với k là số nguyên) A. d1 - d2 = 4k + 2 (cm) B. d1 - d2 = 4k + 3 (cm) C. d1 - d2 = 4k - 1 (cm) D. d1 - d2 = 2k - 1 (cm) Câu 20:Ở mặt thoáng của một chất lỏng có hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 20 cm, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình lần lượt là u A = 3cos(40 t + /6) (cm); uB = 4cos(40 t + 2 /3) (cm). Cho biết tốc độ truyền sóng là 40 cm/s. Một đường tròn có tâm là trung điểm của AB, nằm trên mặt nước, có bán kính R = 8cm. Số điểm dao động với biên độ 5 cm có trên đường tròn là A. 31 B. 64 C. 33 D. 66 Câu 21: Trong thí nghiệm I-âng, cho a = 2 mm, D = 2 m. Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng λ1 = 0,4 μm và λ2 = 600 nm. Trên màn quan sát, gọi M, N là hai điểm ở khác phía so với vân trung tâm và cách vân trung tâm lần lượt là 14,2 mm và 5,3 mm. Số vân sáng có màu giống vân trung tâm ( không tính vân trung tâm) trên đoạn MN là A. 15. B. 17. C. 13. D. 16. Câu 22:Một sợi dây đàn hồi có chiều dài lớn nhất là 1,2 m một đầu gắn vào một cần rung với tần số 50 Hz một đầu thả lỏng. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là 12 m/s. Khi thay đổi chiều dài của dây từ l0 đến 20cm thì có thể tạo ra được nhiều nhất bao nhiêu lần sóng dừng có số bụng sóng khác nhau là A. 9 lần. B. 7 lần. C. 8 lần. D. 10 lần. Câu 23: Tiến hành thí nghiệm đo gia tốc trọng trường bằng con lắc đơn. Một học sinh đo được chiều dài con lắc là (148 ± 1) cm và chu kì dao động nhỏ của nó là (2,45 ± 0,01) s. Lấy π 2 = 9,87 và bỏ qua sai số của số π. Gia tốc trọng trường do học sinh đo được tại nơi làm thí nghiệm là A. g = (9,8± 0,1) m/s2.B. g = (9,7± 0,2) m/s 2. C. g = (9,7± 0,1) m/s2. D. g = (9,8± 0,2) m/s2.
4. Câu 24:Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đầu A cố định. Trên dây đang có sóng dừng ổn định. Gọi B là 20 điểm bụng thứ hai tính từ A, C là điểm nằm giữa A và B. Biết AB = 30 cm, AC = cm, tốc độ truyền 3 sóng trên dây là v = 1m/s. Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử tại C là: 4 1 2 1 A. s. B. s. C. s. D. s. 15 5 15 15 Câu 25: Trong câu truyện ông lão đánh cá và con cá vàng, nếu mỗi lần cần gọi cho cá vàng mà ông lão dùng điện thoại di động gọi thì khi sóng truyền từ chỗ ông lão ( trên bờ biển) đến chỗ cá vàng ( dưới đáy biển) thì A. tần số tăng và bước sóng tăng. B. tần số giảm và bước sóng giảm. A. tần số không đổi và bước sóng giảm. D. tần số không đổi và bước sóng tăng. Câu 26: Một sóng cơ học lan truyền từ O theo phương Oy với vận tốc 40(cm/s). Năng lượng của sóng được bảo toàn khi truyền đi. Dao động tại điểm O có dạng: x = 8 cos ( t). Biết li độ dao 2 động tại một điểm M nào đó trên phương truyền sóng ở thời điểm t là 4(cm) và đang tăng. Li độ của điểm M sau thời điểm đó 3(s) là. A. 4 3 cm. B. - 4 3 cm. C. 4cm. D. – 4cm. Câu 27: Hai khe I-âng cách nhau 1 mm được chiếu bằng ánh sáng trắng (0,4 μm ≤ λ ≤ 0,76 μm), khoảng cách từ hai khe đến màn là 1 m. Tại điểm A trên màn cách vân trung tâm 2 mm có các bức xạ cho vân sáng có bước sóng A. 0,40 μm; 0,50 μm và 0,66 μm. B. 0,44 μm; 0,50 μm và 0,66 μm. C. 0,40 μm; 0,44 μm và 0,50 μm. D. 0,40 μm; 0,44 μm và 0,66 μm. Câu 28: Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm cuộn dây có điện trở thuần R, có cảm kháng 350  và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Khi dung kháng ZC1 = 50  và ZC2 = 250  thì dòng điện trong mạch có pha ban đầu hơn kém nhau /6. Điện trở R bằng A. 50 . B. 100 . C. 100 3 . D. 121 . Câu 29: Một máy biến áp lí tưởng có số vòng cuộn sơ cấp là 1000 và số vòng dây cuộn thứ cấp là 2000. Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ gồm điện trở 100  nối tiếp với cuộn cảm có cảm kháng 100 . Cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng 400 V. Dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp là A. 4 (A). B. 0,6(A). C. 8(A). D. 8 2 (A). Câu 30: Một động cơ không đồng bộ ba pha có điện áp định mức mỗi pha là 220 V. Biết công suất của động cơ 10,56 KW và hệ số công suất bằng 0,8. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mỗi cuộn dây của động cơ là A. 2(A). B. 6(A). C. 20(A). D. 60(A). Câu 31:Các thiết bị điện trong các phòng học bóng điện, quạt điện, máy điều hòa, để hoạt động bình thường thì thợ thiết kế điện thường mắc các thiết bị A. nối tiếp. B. song song.
5. C. vừa nối tiếp và song song. D. nối tiếp hoặc song song tùy theo phòng học lớn nhỏ Câu 32: Một máy phát điện xoay chiều có cấu tạo phần cảm gồm 3 cặp cực, vận tốc quay là 1000 vòng/phút, phần ứng gồm 6 cuộn dây như nhau mắc nối tiếp. Biết từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 2.10 -3Wb, suất điện động hiệu dung mà máy tạo ra là 200V. Số vòng của mỗi cuộn dây phần ứng là: A. 57. B. 75. C. 450 D. 53 π Câu 33: Đặt điện áp xoay chiều u=U0cos 120πt+ V vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự 3 cảm . Tại thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 40 2 V thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 2 2 A. Biểu thức của cường độ dòng điện qua cuộn cảm là π A. i=3 2cos 120πt- A. B. i = 3cos(120 t - ) A 6 6 5 C. i 4cos 120 t D. i 4cos 120 t 6 6 Câu 34: Một động cơ điện xoay chiều hoạt động liên tục trong 6h tiêu thụ lượng điện năng là 3 kWh. Biết hệ số công suất của động cơ là 0,83. Động cơ tiêu thụ điện năng với công suất tức thời cực đại bằng A. 0,71 kW B. 1 kW C. 1,1 kW D. 0,6 kW Câu 35: Cho đoạn mạch AB gồm đoạn AM chứa điện trở R nối tiếp với cuận thuần cảm L và đoạn MB chỉ có tụ C nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi, có tần số góc  thay đổi được. Khi  = 50 rad thì hệ số công suất của mạch bằng 1. Để điện áp hai đầu đoạn AM không đổi khi thay đổi giá trị của R thì tần số góc khi đó bằng A. 50 rad B. 25 rad C. 25 rad D. 100 rad Câu 36: Khi cho đi qua cùng một cuộn dây, một dòng điện không đổi sinh công suất gấp 8 lần một dòng điện xoay chiều. Tỉ số giữa cường độ dòng điện không đổi với giá trị cực đại của dòng xoay chiều là: 1 1 A. 2 2 B. C. 2 D. 2 2 2 Câu 37: Cho mạch điện RLC, tụ điện có điện dung C thay đổi. Điều chỉnh điện dung C đến giá trị C0 thì điện áp hiệu dụng của tụ đạt giá trị cực đại, khi đó điện áp hiệu dụng trên R là 40 2 V, đồng thời khi điện áp tức thời hai đầu mạch là 120 V thì điện áp tức thời của đoạn mạch RL là 40V. Hệ số công suất của mạch? 3 2 A. 0,790 B. C. D. 0.625 2 2 Câu 38: Trên một sợi dây dài đang có sóng ngang hình sin truyền qua theo chiều dương của trục Ox. Tại thời điểm t, một đoạn của sợi dây có hình dạng như hình bên. Hai phần tử trên dây là O và M dao động lệch pha nhau A. rad. B. rad. 2 3
6. 2 C. rad. D. rad. 3 Câu 39: Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe I-âng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn quan sát là 1m. Hai khe được chiếu bởi ánh sáng đỏ có bước sóng 0,75m, khoảng cách giữa vân sáng bậc 4 đến vân sáng bậc 10 ở cùng một bên đối với vân sáng trung tâm là A. 2,8 mm. B. 3.6 mm. C. 4,5 mm. D. 5.2 mm. Câu 40: Một bể nước sâu 1,2m. Một chùm ánh sáng mặt trời chiếu vào mặt nước dưới góc tới i sao cho sin i = 0,8. Chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là 1,331 và đối với ánh sáng tím là 1,343. Bề rộng của dải quang phổ dưới đáy bể là: A. 2,5cm. B. 1,25cm. C. 1,5cm. D. 2cm. PHẦN 2: TỰ LUẬN (3 ĐIỂM) F(N) Câu 1:Một vật có khối lượng 100g, dao động điều -2 4.10 hoà theo phương trình có dạng x Acos(t ). t (s) Biết đồ thị lực kéo về theo thời gian F(t) như hình vẽ. O 7/6 -2 13/6 Lấy π2 = 10. Viết phương trình dao động của vật. - 2.10 -2 Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt - 4.10 nước, hai nguồn kết hợp S 1 và S2 cách nhau 15cm. Phương trình dao động tại S 1, S2 có dạng: u1 2cos 40 t (cm) , u2 2sin 40 t (cm) . Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 30cm/s. Coi biên độ của sóng không thay đổi trong quá trình truyền. 1. Lập phương trình dao động tổng hợp tại phần tử M trên mặt nước cách S1, S2 lần lượt là d1 = 15cm, d2 = 9cm. 2. Xác định tốc độ dao động cực đại của phần tử O nằm tại trung điểm của S1S2. 3. Gọi I là điểm nằm trên trung trực của S 1S2, ngoài đoạn S1S2. Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại nằm trên chu vi của tam giác IS1S2. Câu 3: Trên đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh có bốn điểm theo đúng thứ tự A, M, N và B Giữa hai điểm A và M chỉ có cuộn cảm thuần, giữa hai điểm M và N chỉ có điện trở thuần, giữa 2 điểm N và B chỉ có tụ điện. Điện áp trên đoạn AN có hiệu dụng là 100 V và lệch pha với điện áp trên NB là 5π/6. Biểu thức điện áp trên đoạn NB là u NB = 50 6 cos(100πt - 2π/3) V. Điện áp tức thời trên đoạn MB là HẾT .