HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 11 TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH LÀO CAI NĂM 2015 ĐỀ THI ĐÈ XUẤT Thời gian làm bài 180 phút Đề này có .02...t
Trang 1HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 11
TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH LÀO CAI NĂM 2015
ĐỀ THI ĐÈ XUẤT Thời gian làm bài 180 phút (Đề này có 02 trang, gồm.05 câu)
Câu 1: Tĩnh điện (4 điểm)
Hai bản của một tụ điện phẳng đặt trong không khí có cùng diện tích S, có thể chuyển động không
ma sát dọc theo một sợi dây cách điện nằm ngang xuyên qua tâm của chúng Một bản có khối lượng m, điện tích Q còn bản kia có khối lượng 2m, điện tích -2Q Ban đầu hai bản được giữ cách nhau một khoảng 3d
a Tìm năng lượng điện trường giữa hai bản tụ
b Ở thời điểm nào đó người ta thả hai bản ra Hãy xác định vận tốc của mỗi bản khi chúng cách nhau một khoảng d
Câu 2: Điện và điện từ (5 điểm)
Một khung dây dẫn hình vuông chuyển động dọc theo trục x với vận tốc v0đi vào một bán không gian vô hạn (x>0) trong đó có một từ trường không đều hướng theo trục z: Bz(x) = B0(1 + x) với B0 là hằng số d-ơng Biết rằng hai cạnh của khung song song với trục x, còn mặt phẳng của khung luôn vuông góc với trục
z Hỏi khung đã thâm nhập vào không gian có từ trường một khoảng cách bằng bao nhiêu, nếu khối lượng của khung là m, chiều dài cạnh của khung là b và biết rằng vào thời điểm khi các đường sức từ xuyên qua toàn bộ mặt phẳng của khung, trong khung toả ra lượng nhiệt đúng bằng nhiệt lượng mà khung toả ra trong chuyển động tiếp sau đó cho tới khi dừng hẳn Tính điện trở của khung Bỏ qua hệ số tự cảm của khung và coi b<<1
Câu 3: Quang hình (4 điểm)
Một tia laser chiếu tới một thấu kính phân kỳ có tiêu cự f 3cm dưới một góc 0,1rad đối với trục chính của thấu kính và được quan sát dưới dạng một chấm sáng trên màn E, đặt vuông góc với trục chính, ở sau thấu kính và cách thấu kính một khoảng L630cm Nếu ở trước thấu kính đặt một bản mặt song song bằng thuỷ tinh có bề dày d 1cm thì thấy chấm sáng dịch chuyển trên màn một đoạn a8cm Hãy xác định chiết suất của bản thuỷ tinh
Câu 4: Dao động cơ (4 điểm)
Một thanh đồng chất AB, khối lượng m, chiều dài l, chuyển động với vận tốc ban đầu v0(hướng dọc theo thanh) từ vùng không có ma sát sang vùng có ma sát trên mặt bàn nằm ngang với hệ số ma sát trượt là µ
a Tìm điều kiện về v0 để khi dừng lại toàn bộ thanh nằm trong vùng có ma sát
b Với một vị trí số cho trước của v0, hãy tính khoảng thời gian kể từ lúc đầu B bắt đầu chạm vào mép vùng có ma sát cho đến khi thanh dừng lại, đầu A cách mép vùng có ma sát một khoảng bao nhiêu?
Câu 5: Phương án thí nghiệm (4 điểm)
Phương án thí nghiệm: Xác định khối lượng riêng của nước muối
Cho các dụng cụ sau: Một bình lớn đựng nước có 3; thước mm, 1 tờ giấy, một ống nghiệm
0 1000kg m/
thường sử dụng trong thí nghiệm hóa học, cốc đựng nước muối cần đo khối lượng riêng
a Lập phương án đo khối lượng riêng của nước muối với các dụng cụ trên
b Thiết lập biểu thức sai số của phép đo
c Ước lượng sai số của phép đo Nhận xét về tính khả thi của phương án và cách khắc phục
Trang 2ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN VẬT LÝ KHỐI 11
Câu 1: 4 điểm
1 a Cường độ điện trường do bản tích điện Q (bản 1) và bản tích điện -2Q (bản
2) gây ra lần lượt là :
S
Q E
0
1 2 và 2 .
2 0 2
S
Q E
Cường độ điện trường bên trong tụ là:
S
Q E
E
E t
0 2
1
2
3
Năng lượng điện trường trong khoảng không gian giữa hai bản tụ là:
S
d Q d
S S
Q V
E
0
2 2
0 0 2
0
8
27 3 2
3 2
1 2
1
0,5 0,25
0,5
b Khi hai bản cách nhau một khoảng d, ký hiệu V1,V2 lần lượt là vận tốc của
bản 1 và bản 2
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có:
mV12mV2 0V1 2V2 (1)
Năng lượng điện trường bên trong tụ là:
S
d Q Sd S
Q V
E
0
2 2
0 0 ' 2 0 '
8
9 2
3 2
1 2
1
Cường độ điện trường bên ngoài tụ (bên trái của bản tụ 1 và bên phải của
bản tụ 2) là:
S
Q E
E
E n
0 1
2 2
Khi hai bản cách nhau là d thì thể tích không gian bên ngoài tăng một
lượng là: V S2d Vùng thể tích tăng thêm này cũng có điện trường đều
với cường độ E n Do vậy, năng lượng điện trường bên ngoài tụ đã tăng một
lượng là:
S
d Q V E
0
2 2
0
4 2
1
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:
W t W t mV mV W
2
2 2
2 2 2
1 '
4 2
2 2 4
9
0
2 2 2 2
1 0
2
S
d Q mV mV
S
d Q
Giải hệ phương trình (1) và (2), cho ta:
Sm
d Q V
0 2
3
2
Sm
d Q V
0 1
3
2 2
0,25
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Câu 2: 5 điểm
Trang 32 Xét thời điểm cạnh CD có toạ độ là x và khung đang thâm nhập vùng từ
trường Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, nhiệt lượng toả ra trong
khung bằng độ biến thiên động năng của khung:
(1)
mvdv dQ
dv v
m v
m
) (
2 2
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trên cạnh CD là:
bv x B
bv B
E CD 0(1 )
(2)
R
dt v b B
R
dt v b x B
Rdt I dQ R
E I
2 2 2 2
0 2
2 2 2
0
2 (1 ) (12)
Từ (1) và (2) ta có:
dt v b x B
0(12 )
(3)
dx b x B
Rmdv 02(12 ) 2
Gọi v1 là vận tốc của khung khi bắt đầu khung nằm trọn trong từ trường ta
có:
trong đó 2
2
2 1 2
Q mv
2 4
0 1
2
v
mv
Tích phân 2 vế phương trình (3) ta có:
dx b x B
Rmdv
b v
v
2 0
2
0(1 2 )
1
0
3 2 0 3
2 0 2
2 0 0
(*)
0
3 2 0 0
3 2
0 ( 2 2) )
1 2 (
2
mv
b B mv
b B
Khi khung đã vào hẳn trong từ trường, cường độ dòng điện trong khung là:
R
v b B R
x b
x vb
B R
E E
0
0 1 ( ) (1 )
Xét trong khoảng thời gian nhỏ dt: dQI2Rdt
(4)
R
dt v b B dQ
2 2 4 2
0
R
dx v b
B02 42
Tích phân 2 vế phương trình (4) và thay R ở (*) vào ta được:
b
s1 ( 22 1)
Khung đã vào trong từ trường được một đoạn là:
0,25
0,25 0,5
0,5
0,5
0,25
0,5
0,5
0,5
0,5
x O
A
D
BZ
Trang 4b b
b b
s
2 2 1
1 2 1
2
b
s 22 1
0
3 2 0
) 2 2 (
mv
b B
Câu 3: 4 điểm
3 - Trước khi đặt bản mặt song song giả sử tia sáng đi như hình vẽ, ta có:
A N F OI
F
1 1
F O
ON O
F
N F IO
N A
1
1
F O
ON tg
AO N
(do IOAOtg )
Mặt khác: O FF1 ~ OMN
f
L F O
OM F O
1
f
L tg
AO N
f
L tg
AO tg
OM N A MN A
f
L tg
AO tg
L A
- Sau khi đặt bản mặt song song thì tia ló ra khỏi bản mặt vẫn tạo với trục
chính một góc Giả sử tia này cắt trục chính tại A1 và cho điểm sáng A1
f
L tg
O A tg L A
M 1 1 1 (2)
f
L tg
O A AO A M A
0,25
0,25
0,25
0,25 0,25
0,25
0,5
0,25
A
I
F’
1
F
O
M N A’
•
•
•
•
•
•
•
•
Q P
Trang 5
f
L AA
A
A 1 1 1 (*) Theo giả thiết AA1 a Bây giờ ta đi tìm AA1 Dựa vào hình vẽ ta có:
tg
KQ d HK d PH
AA1
tg
tg PK
d
sin
sin
n
d 1 1
f
L n
d
a 1 1 1
f
L d
a n
1 1
1
Thay số vào ta được: 1 , 61
131 211
0,25
0,5 0,5
0,5
Câu 4: 4 điểm
l x
Ams =
2 2 0
mgdx
2
2
0
l
0,25 0,25
0,25
Niu-tơn ta có :
l
0
mg l
mép vùng có ma sát.
l
Lưu ý rằng lúc t = 0 thì
- Theo đề bài vBmax = v0, nên ta có : A = v0 v0 l
g
0,25
0,25
Trang 6
2
2
gl
thời gian kể từ lúc đầu B bắt đầu chạm vào mép vùng có ma sát cho
2
l g
1 2
-Khoảng thời gian kể từ lúc A bắt đầu chạm vào mép cho đến khi thanh
dừng lại là t2 :
xA = 1μg
2
2 2
v
A
2
2 0
x B l
0
l v g
0
l v g
- Thời gian cần tìm : xB = Asin ωt3 l v0 =
g
g
sin
0,25
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Câu 5: 3 điểm
- B1: dùng giấy cuộn sát vào mặt ngoài và mặt trong của ống nghiệm, sau
Trang 7đó dùng thước đo ta xác định được chu vi mặt trong và chu vi mặt C1 ngoài C2 của ống nghiệm
- B2: đổ nước muối vào ống nghiệm sao cho khi thả ống vào bình nước,
ống cân bằng bền và có phương thẳng đứng Đánh dấu mực nước muối trong ống và mực nước bên ngoài ống
- B3: đổ thêm nước muối vào ống, chiều cao nước muối đổ thêm là x
Thả ống vào bình thì ống chìm sâu thêm một đoạn y Đo x và y
bằng thước
nghiệm, từ phương trình cân bằng của ống suy ra:
2
x
0,25
0,25
0,25
0,25
b Biểu thức sai số:
1
2
x
C
ln 2 lnC lnC ln y ln x ln
x 2
x
y
c Ước lượng sai số: Ta chỉ xét sai số hệ thống do dụng cụ đo
- Với ống nghiệm thông thường thì C C1; 2 70mm
- x; y 50mm
- Sai số do dụng cụ đo (thước mm) lấy nhỏ nhất có thể 0,5mm
- Bỏ qua sai số của hằng số 0
0
1
4,86%
1040kg m/
50kg m/
được
Để giảm sai số, cần phải
- tăng C C1; 2 và x; y (không khả thi)
- hoặc làm giảm sai số của 4 đại lượng trên bằng cách tăng độ chính xác
của dụng cụ đo (thay thước mm bằng loại thước có độ chính xác cao hơn, có thể trực tiếp đo đường kính trong và ngoài của ống nghiệm như thước kẹp chẳng hạn)
0,5
0,5
0,5
