Trường THPT Chuyên Nguyễn TrãiĐỀ GIỚI THIỆU THI DUYÊN HẢI VẬT LÝ KHÔI 11 Câu 1: Một hạt khối lượng m, tích điện q quay quanh quả cầu dẫn điện bán kính r, tích điện Q.. Câu 4: Một xe lăn
Trang 1Trường THPT Chuyên Nguyễn Trãi
ĐỀ GIỚI THIỆU THI DUYÊN HẢI VẬT LÝ KHÔI 11 Câu 1: Một hạt khối lượng m, tích điện q quay quanh quả cầu dẫn điện bán kính r, tích điện Q Quĩ đạo của hạt là đường tròn bán kính R và tâm trùng với tâm quả cầu Tính tốc độ góc quay của hạt.
Câu 2: Cho một đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ, điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có biểu thức uAE U 2cos t Điện trở thuần của
cuộn dây và các điện trở khác đều bằng R Ngoài ra
, cho hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai điểm
1
C
M và N là UMN = 60V Tính hiệu điện thế hiệu dụng U
Câu 3: Một vật phẳng nhỏ AB đặt trước một màn M, giữa
vật và màn có một thấu kính hội tụ O tiêu cự f1 và một thấu kính phân kì L tiêu cự 10cm Giữ vật và màn cố định, rồi dịch chuyển hai thấu kính, ta tìm được một vị trí của O có tính chất đặc biệt là: dù đặt L ở trước hay ở sau O và cách O cùng một khoảng = 30 cm, thì ảnh của AB vẫn rõ nét trên màn Khi L ở trước O thì ảnh có độ cao h1 = 1,2cm và khi L ở sau O thì ảnh có độ cao h2 = 4,8cm Hãy tính:
a) Tiêu cự f1của thấu kính O
b) Khoảng cách từ thấu kính O đến vật và màn
Câu 4: Một xe lăn B khối lượng M, phần trên của nó có dạng là
một phần của mặt cầu tâm C, bán kính R Xe đặt trên mặt sàn nằm
ngang và trọng tâm của xe nằm trên đường thẳng đứng đi qua tâm
mặt cầu Một hòn bi A rất nhỏ, có khối lượng m được đặt trên mặt
cầu của xe (hình 2) Bi A được giữ ở vị trí bán kính mặt cầu qua nó
hợp với phương thẳng đứng góc 0 và hệ đứng yên Bỏ qua mọi
ma sát, cho gia tốc trọng trường là g
1 Xe lăn được giữ cố định Thả cho bi A chuyển động
không vận tốc đầu
a Tìm vận tốc của A và áp lực của A nén lên B tại vị trí bán
kính qua A hợp với phương thẳng đứng góc 0
b Giả thiết góc 0 rất bé, hãy chứng minh A dao động điều hòa và tính chu kì dao động của nó?
2 Giả thiết góc 0 rất bé, đồng thời giải phóng A và B không vận tốc đầu Chứng minh hệ dao động điều hòa Tìm chu kì dao động của hệ, biên độ dao động của A, B và áp lực cực đại mà A nén lên B trong quá trình dao động?
Câu 5: Hãy xây dựng phương án đo cảm ứng từ trong lòng một ống dây dài bằng điện kế xung kích Điện kế xung kích là một điện kế khung quay mà khung của điện kế
Có mômen quán tính lớn Góc quay cực đại của khung khi có một dòng điện tức thời chạy qua khung tỉ lệ với điện lượng phóng qua khung
1, Trình bày phương án đo
2, Lập công thức tính cảm ứng từ theo kết quả đo
3, Nêu các thiết bị hỗ trợ cần dùng trong phép đo
4, Trình bày cách xây dựng bảng biểu và viết các công thức tính giá trị trung bình và giá trị tuyệt đối cho từng đại lượng đo Cho biết sai số tỉ đối của phép đo điện tích, phép đo điện trở , phép đo
độ dài đều là 1% Hãy ước lượng sai số tỉ đối của phép đo cảm ứng từ bằng phương pháp này
R, L
A
M C N
R
A
B
0
m
M C
Trang 2ĐÁP ÁN VẬT LÝ KHỐI 11 Câu 1:
Ta có thể coi trường tạo bởi điện tích q , điện tích Q và các điện tích hưởng ứng như là trường tạo bởi hệ của 3 điện tích : q, điện tích q' qr đặt ở C và điện tích đặt ở tâm hình cầu
R
R
Theo kết quả bài toán trên, điện tích đặt tại C, cách tâm O một đoạn q' d r2 /R
Lực tác dụng lên điện tích q có độ lớn:
0 0
4 4
F
R
R d
2
2 2
0 0
4 4
q rR q QR qr F
R
R r
luôn hướng vào tâm O đóng vai trò của lực hướng tâm
F
2
2
2 2
0 0
4 4
q rR q QR qr
m R R
R r
2 2
Câu 2:
+ uAM nhanh pha góc 1 so với i1
4
+ uAE nhanh pha góc 2 so với i1với tan 2 1; (0 2 )
+ uAM nhanh pha góc 3 1 2 so với uAE (1)
1 tan tan 3
*
+ i2 nhanh pha góc 4so với uAEvới 4
4
+ uAN nhanh pha so với uAE ;
4
4 tan 1
O, qr Q R
d q’ C
q M
R
Trang 3+ uAN sớm pha 5 so với uAM :
5 3; (0 5 )
3
3
tan tan
1 4
1 tan tan
4
5
cos
5
2 os
5
c
Đinh lý hàm số cosin trong AMN
5
2 2
AE AM
L
AE
AE
U
R R Z U
R
AN
C
+
2
AE
U
10
Câu 3:
Kí hiệu d là khoảng cách từ AB đến L ( vị trí I) thì ở vị trí II AB cách O một khoảng là d+ Ta có
sơ đồ tạo ảnh trong hai trường hơp như sau:
A
AE U
M
N
3
5
4
I
L
U
UAM
ME U
AE U
RL U
1
3 2
AN U
C U
AE U
4
Trang 4Ở vị trí I: ABd dA B d1 d1A B1 1
Ở vị trí II: ABdA B A B2 2
Ta nhận thấy, nếu ở vị trí II ta đặt vật ở vị trí màn thì ảnh của nó lại ở đúng chỗ của vật và ta lại có đúng như ở vị trí I Từ đó ta suy ra được: d 1 d
2 2
1
I
II
A B AB
k
AB A B k
=> 2 1 1
2 2
A B
A B
Nhận thấy ảnh A B1 1 ngược chiều với AB do đó: 1 (1)
2
I
k Mặt khác: 2 1(2) thay số với từ (1) và (2) ta tìm được
I
k
2
30cm f, 10cm
1 20
f cm
b)Ta lại có: 2 => d =15cm
2 2
2
1
2 1
I
k
df
d f
d f
Ở vị trí I khoảng cách từ AB đến O là d 45cm và khoảng cách từ màn đến O là d1 d
=45cm
Như vậy O cách đều vật và màn Ở vị trí II kết quả tương tự
Câu 4:
1 a Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng, ta có:
2
0
mv
+ Suy ra: v 2gR(cos -cos 0) (1)
+ Áp dụng định luật II NiuTơn rồi chiếu dọc bán kính, chiều dương tới tâm bán cầu, ta có:
(2)
2
mv
R
+ Từ (1), (2) và định luật III NiuTơn, ta được:
0
b.+ Chọn trục tọa độ Ox như hình vẽ, gốc O trùng vị trí cân bằng của
A
+ Khi bán kính OA lệch góc thì : N + mg= ma (3)
+ Chiếu (3) trên trục Ox, ta được: mg x mx "
R
'' 2 với
R
+ A dao động điều hoà với:
g
R 2
T
2 Theo phương ngang, động lượng bảo toàn và nhỏ nên có thể coi vận tốc của m có phương nằm ngang:
mv + MV = 0 (4)
A
B
0
m
M C
mg
Trang 5+ Bảo toàn cơ năng:
0
mgR(cos cos )
-với ’R = (v – V ) = v( 1 + m ) (6)
M
+ Từ (4), (5) và (6), ta được:
2 2 0
(7)
2
2 2 0
' R
1
m 2 (1 )
M
a
-+
+ Đạo hàm hai vế theo thời gian t của (7), ta được:
m g(1 ) M
R
+
+ Hệ dao động điều hòa với:
m
R
M ;T 2
m
M
+ Lại xét vật m : N + mg= ma (8)
+ Trong hệ quy chiếu gắn với xe lăn Chiếu (3) lên bán kính chiều dương hướng tới tâm C, ta được:
2
R
2 2 m(v V)
R
0
M
-+
Và: v V v(1 m) nên khi = 0, cos và (v - V) cực đại, khi đó sin = 0, nên N cực đại:
M
2
3mg 2mg m 2mg(1 m)c os 0
a
+Trong hệ quy chiếu Ox ở trên thì mx1 + Mx2 = 0 A và B dao động điều hòa và ngược pha nhau +Tốc độ của hai vật sẽ đạt cực đại cùng lúc Từ (6) suy ra:
(9)
M
m
+ Mặt khác: A1A2 R 0 (10)
+ Từ (7) và (8), ta được:
0
1
MR
mR A
Câu 5:
Trang 61, Dựng một cuộn dõy bẹp cú N vũng, cú điện trở R, hai đầu được nối với điện kế xung kớch G
Lồng cuộn dõy bẹp ra ngoài ống dõy điện dài ( Cú diện tớch tiết diện là S) tại điểm giữa Gọi B là
cảm ứng từ trong lũng ống dõy điện dài mà ta cần xỏc định
2, Từ thụng qua ống dõy bẹt: B S
Đột nhiờn mở khúa K, suất điện động cảm ứng xuất hiện trong ống dõy bẹt c N d NS dB
Dũng điện cảm ứng từ chạy qua điện kế xung kớch
c NS dB
i
R R dt
Vậy: dB R i dt c R dq
0
0
q
B
Biết được: R, N,S và đo được q (dựa vào gúc quay của điện kế xung kớch) ta tớnh được B
3, Phải dựng thờm một cuộn dõy bẹt cú số vũng dõy N và điện trở R và một ngắt điện K
a, Phải đo tiết diện S của ống dõy bằng cỏch dựng thức kẹp để đo đường kớnh trong của ống dõy
điện dài
b, Phải đếm số vũng dõy N của ống dõy bẹt
c, Phải đo điện trở của ống dõy bẹt( bằng đồng hồ hoặc mạch cầu điện trở)
4, Coi như N khụng cú sai số, ta cú
* Lập bảng số liệu:
- Xác định giá trị trung bình của điện tớch q, điện tớch R, kớnh d, diện tớch S, cảm ứng từ B đo được
lần lượt là:
n
i
i 1
q
q
n
i 1
R R
n
i 1
d d n
i 1
S S n
i 1
B B
n
- Xỏc định sai số tuyệt đối: ' ; ;
q q q
Trong đú: q, R, d: là sai số tuyệt đối trung bỡnh ; ', , : Là sai số dụng cụ
q
R
d
;
S S
B
B
* Cụng thức tớnh sai số tương đối: B q R S
Ta cú: S= , ta cú: ( Bỏ qua sai số )
2 2
4
d r
Biết rằng sai số tỉ đối của phộp đo đường kớnh của ống của phộp đo điện tớch và của phộp đo điện
trở đều là 1% Ta cú: B 4%
B