KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI THPT môn vật lý

Ban đầu bình 1 chứa một lượng khí lý tưởng ở áp suất p0, trong bình 2 là chân không.. Nhiệt độ ban đầu của hai bình là T0.. Người ta nung nóng dần cả hai bình từ nhiệt độ T0 lến đến nhiệ

S GIÁO D C VÀ À O T OỞ Ụ Đ Ạ

TP H CHÍ MINHỒ

K THI CH N Ỳ Ọ ĐỘ I TUY N H C SINH GI I THPT Ể Ọ Ỏ

N M H C 2014 – 2015 Ă Ọ MÔN V T LÝ Ậ Ngày thi: 14/10/2014

Th i gian làm bài: 360 phút ờ (không k th i gian phát )ể ờ đề

CHÍNH TH C

( Đề thi g m 4 trang)ồ

d

a

R

O

α

Bài 1: (4 i m) đ ể

Hình 1 mô t c u t o c a m t h th ng ép g công nghi p, con l n có bán kính ả ấ ạ ủ ộ ệ ố ỗ ệ ă R quay đều quanh

tr c O Mép dụ ướ ủi c a con l n cách m t sàn n m ngang m t kho ng ă ặ ằ ộ ả a Khi đư ấa t m g vào thì l c do vànhỗ ự con l n tác d ng lên t m g có tác d ng ép và kéo t m g qua khe h Bi t h s ma sát tră ụ ấ ỗ ụ ấ ỗ ở ế ệ ố ượ ữ ất gi a t m gỗ

v i vành con l n và gi a t m g v i m t sàn l n lớ ă ữ ấ ỗ ớ ặ ầ ượt là µ1 và µ2 (µ1 > µ2) L c ép c a h th ng lên t m g làự ủ ệ ố ấ ỗ

r t l n so v i tr ng lấ ớ ớ ọ ượng c a t m g Khi b t ủ ấ ỗ ắ đầ ếu ti p xúc v i con l n, t m g có b dày ớ ă ấ ỗ ề d

a. Tìm i u ki n cho góc đề ệ α t m g để ấ ỗ được kéo qua khe h Cho r ng trong su t quá trình ép, t m gở ằ ố ấ ỗ

ch t nh ti n theo phỉ ị ế ương ngang và sau khi i qua khe h , b dày c a t m g gi m t đ ở ề ủ ấ ỗ ả ừ d xu ng ố a.

b. Suy ra b dày l n nh t ề ớ ấ dmax c a t m g có th i qua ủ ấ ỗ ể đ đượ ệ ốc h th ng ép

Bài 2: (4 i m) đ ể

M N α

Hình 1

ur

M t thanh i n môi MN ộ đệ đồng ch t, ti t di n ấ ế ệ đều, kh i lố ượng m, chi u dài ề l, lúc đầ đượ đặ ẳ u c t th ng

ng sát vào t ng, u N c a thanh n m trên sàn T ng và sàn u không có ma sát Do b ng nh ,

thanh b trị ượt xu ng trong m t ph ng th ng ố ặ ẳ ẳ đứng và đầu M luôn t a vào tự ường Gia t c tr ng trố ọ ường là g.

a. Hãy tính t c ố độ ủ c a kh i tâm và c a hai ố ủ đầu thanh M, N khi thanh h p v i sàn m t góc ợ ớ ộ α.

b. Sau ó thanh đ được nhi m i n m t i n tích ễ đệ ộ đệ Q > 0, phân b ố đều và đượ đặc t trong m t t trộ ừ ườ ng

u có c m ng t

đề ả ứ ừ B

ur

n m ngang, vu ng v i thanh nh hình 2 Kéo ằ ố ớ ư đầ ướu d i N c a thanh trủ ượ ề t tr n sàn, ra xa tường v i t c ớ ố độ không đổ v sao cho thanh b tr t xu ng trong m t ph ng th ng ng.i ị ượ ố ặ ẳ ẳ đứ Tính độ ớ ủ ự ừ l n c a l c t tác d ng lên thanh t i th i i m thanh h p v i sàn m t góc ụ ạ ờ để ợ ớ ộ α.

Bài 3: (4 điểm)

Hai bình có thể tích V1 và V2 thông với nhau bằng một ống nhỏ có khóa K Khóa này chỉ mở nếu

( )

p ≥ p + p

; với p1 là áp suất của khí trong bình 1, p2 là áp suất của khí trong bình 2, p là một hằng

số Ban đầu bình 1 chứa một lượng khí lý tưởng ở áp suất p0, trong bình 2 là chân không Nhiệt độ ban đầu

của hai bình là T0 Người ta nung nóng dần cả hai bình từ nhiệt độ T0 lến đến nhiệt độ T.

a. T i nhi t ớ ệ độ nào thì khóa K m ?ở

b. Tính áp su t cu i cùng c a khí trong m i bình.ấ ố ủ ỗ

Bài 4: (4 i m) đ ể

M t ngu n sáng i m S ộ ồ để đặt trên tr c chính c a m t th u kính h i t m ng có tiêu c ụ ủ ộ ấ ộ ụ ỏ ự f và cách th uấ kính m t o n ộ đ ạ d G i S’ là nh c a S qua th u kính.ọ ả ủ ấ

a. Cho th u kính t nh ti n d c tr c chính, r i xa S v i t c ấ ị ế ọ ụ ờ ớ ố độ ổ kh ng đổi là v0 Ch n g c th i gian ọ ố ờ t = 0

là lúc th u kính b t ấ ắ đầu chuy n ể động

- T i th i i m ạ ờ để t1 nào t c ố độ ủ c a S’ b ng không?ằ

- T i th i i m ạ ờ để t2 nào S’ tr v v trí ban ở ề ị đầu? Tính t c ố độv S’ c a S’ khi ó.ủ đ

b. Gi c nh th u kính Cho S chuy n ữ ố đị ấ ể động t r t xa, v i t c ừ ấ ớ ố độ không đổ v, h ng v phía th ui ướ ề ấ kính trên qu ỹ đạo là đượng th ng t o góc ẳ ạ α v i tr c chính c a th u kính Qu o c a S c t tr cớ ụ ủ ấ ỹ đạ ủ ắ ụ chính t i m t i m cách th u kính m t kho ng b ng 2ạ ộ để ấ ộ ả ằ f phía trở ước th u kính Hãy tính t c ấ ố độ ỏ nh

nh t ấ vmin c a S ủ đố ớ ải v i nh th t c a nó.ậ ủ

Bài 5: (4 i m) đ ể

Hình 2

1. Hai t i n ph ng không khí gi ng nhau có i n dung ụ đệ ẳ ố đệ C1 = C2 = C, được tích i n đệ đế ệ đện hi u i n thế

U Kho ng cách gi a hai b n t là ả ữ ả ụ d N i hai t b ng hai s i dây d n ố ụ ằ ợ ẫ đển hình thành m t mách kínộ thì tr ng m ch không xu t hi n dòng i n N u cho m t b n c a t thúc nh t chuy n ọ ạ ấ ệ đệ ế ộ ả ủ ụ ấ ể động ra xa b nả kia v i t c ớ ố độv còn m t b n c a t th hai chuy n ng l i g n b n kia v i cùng t c ộ ả ủ ụ ứ ể độ ạ ầ ả ớ ố độv thì trong

m ch xu t hi n dòng i n có cạ ấ ệ đệ ườ độI.ng

a. Tìm bi u th c tính i n tích c a hai t (ể ứ đệ ủ ụ q1, q2) theo th i gian.ờ

E, r K L

R0

R

b. Tính độ chuy n ể độ v c a các b n t ng ủ ả ụ

2. M t m ch i n g m có: ng dây có h s t c m ộ ạ đệ ồ ố ệ ố ự ả L và i n tr đệ ở R0; ngu n i n có su t i n ồ đệ ấ đệ độ E ng

và i n tr trong đệ ở r; i n tr đệ ở R, đượ ắc m c nh hình 3 B qua i n tr dây n i và khóa K.ư ỏ đệ ở ố

a. Đóng khóa K Tính cường độ dòng i n n nh ch y qua ng dây.đệ ổ đị ạ ố

b. Tính nhi t lệ ượ Q t a ra trên i n tr ng ỏ đệ ở R sau khi ng t khóa K.ắ

A

B

C

D

Bài 6: (4 i m) đ ể

M t khung dây d n kín, c ng, hình ch nh t ABCD (AB = ộ ẫ ứ ữ ậ l, BC = b), kh i l ố ượ m, ng đượ ữ đứ c gi ng yên, m t ph ng khung n m trong m t ph ng th ng ặ ẳ ằ ặ ẳ ẳ đứng Khung đượ đặc t trong tr ng trọ ường g

ur

và từ

trường có vector c m ng t ả ứ ừ B

ur vuông góc v i m t ph ng khung sao cho ch có c nh CD không n m trongớ ặ ẳ ỉ ạ ằ

t trừ ường nh hình 4 th i i m ban ư Ở ờ để đầ t = 0) ng i ta th nh khung dây.u ( ườ ả ẹ

Hình 3

a. Gi s khung có i n tr thu n ả ử đệ ở ầ R, t c m c a khung không áng k , chi u dài độ ự ả ủ đ ể ề b đủ ớ l n sao cho khung đạ ớ ố độ ớ ạt t i t c gi i h n trước khi ra kh i t trỏ ừ ường Tìm t c ố độ ớ ạ v c a khung, nhi t gi i h n ủ ệ

lượ Q t a ra c nh AB c a khung v a ra kh i t tr ng.ng ỏ ạ ủ ừ ỏ ừ ườ

b. Gi s khung ả ử được làm t v t li u siêu d n và có ừ ậ ệ ẫ độ ự ả L C ng gi thi t t c m ũ ả ế b l n khungđủ ớ để không hoàn toàn ra kh i t trỏ ừ ường trong quá trình chuy n ể động Ch n tr c Oọ ụ x hướng th ng ẳ đứng từ trên xu ng, g c O t i v trí ban ố ố ạ ị đầ ủu c a tr ng tâm c a khung Vi t phọ ủ ế ương trình chuy n ể động c aủ khung theo th i gian.ờ

A

C

C

R

R

D

E

B

Hình 4

Bài 7: (4 i m) đ ể

Trong s ơ đồ ạ đệ m ch i n nh hình 5, m i i n tr có giá tr ư ỗ đệ ở ị R, m i t i n có i n dung ỗ ụ đệ đệ C i n ápĐ ệ

vào u v là i n áp xoay chi u hình sin i n áp ra đệ ề Đ ệ u rđượ đặc t vào t i có t ng tr vô cùng l n.ả ổ ở ớ

a. Ch ng minh r ng ứ ằ đểđệ i n áp ra u r cùng pha v i i n áp vào ớ đệ u v thì dung kháng c a t i n ủ ụ đệ ZC = R.

b. Khi Z C = R, hãy tính t s ỉ ố

r v

u u

Bài 8: (4 i m) đ ể

Cho m t m ch dao ộ ạ động g m t i n ph ng i n dung ồ ụ đệ ẳ đệ C0 và m t cu n dây thu n c m có ộ ộ ầ ả độ ự ả t c m

L Trong m ch ang có dao ạ đ độ đệ ừ ớng i n t v i chu k ỳ T0 T i th i i m cạ ờ để ườ động dòng i n trong m ch đệ ạ đạ t

c c ự đạ I0 thì ngi ười ta b t ắ đầ đều i u ch nh kho ng cách gi a các b n t i n sao cho ỉ ả ữ ả ụ đệ độ ả gi m cườ động dòng

i n trong m ch sau ó có l n t l v i bình ph ng th i gian v i h s t l

đệ ạ đ độ ớ ỉ ệ ớ ươ ờ ớ ệ ố ỉ ệ a Ch n g c th i gian là lúcọ ố ờ

b t ắ đầ đều i u ch nh t i n.ỉ ụ đệ

a. Thi t l p bi u th c i n tích c a t i n theo th i gian.ế ậ ể ứ đệ ủ ụ đệ ờ

b. H i sau m t kho ng th i gian ỏ ộ ả ờ t1 b ng bao nhiêu (tính theo ằ T0) k t lúc b t ể ừ ắ đầ đều i u ch nh t i nỉ ụ đệ thì cườ động dòng i n trong m ch b ng không?đệ ạ ằ

c. Người ta ng ng i u ch nh i n dung c a t i n lúc cừ đề ỉ đệ ủ ụ đệ ườ động dòng i n trong m ch b ng không.đệ ạ ằ Hãy so sánh n ng lă ượng i n t trong m ch sau khi ng ng i u ch nh v i n ng lđệ ừ ạ ừ đề ỉ ớ ă ượng i n t banđệ ừ

u tr c khi i u ch nh

Bài 9: (4 i m) đ ể

1. Người ta c a ôi m t th u kính h i t m ng (tiêu c ư đ ộ ấ ộ ụ ỏ ự f = 25 cm) theo m t m t ph ng i qua quangộ ặ ẳ đ tâm O và vuông góc v i b m t th u kính Sau ó ngớ ề ặ ấ đ ười ta tách hai n a th u kính sao cho hai quangử ấ tâm O1, O2 c a hai n a th u kính ủ ử ấ đố ứi x ng nhau qua tr c chính c a th u kính ban ụ ủ ấ đầu và O1O2 = a = 1,5 mm Đặt khe h p F trên tr c chính ban ẹ ụ đầu theo phương vuông góc tr c chính, cách hai n a th uụ ử ấ kính m t o n ộ đ ạ d = 50 cm.

a. Chi u sáng khe F b ng b c x ế ằ ứ ạ đơ ắn s c có bước sóng λ thì trên màn E đặt sau hai n a th u kínhử ấ

m t o n ộ đ ạ L = 3,5 m ta quan sát đượ ệc h vân giao thoa v i kho ng vân ớ ả i = 0,54 mm Tính bướ c sóng λ và s vân sáng quan sát ố được trên màn E

Hình 5

b. Chi u sáng khe F b ng ánh sáng tr ng (0,4 µm ế ằ ắ ≤ λ ≤ 0,75 µm) đồng th i ờ đặt khe c a ng chu nủ ố ẩ

tr c c a máy quang ph song song và cách vân trung tâm m t o n ự ủ ổ ộ đ ạ D0 = 3,6 mm thì trên quang

ph thu ổ được bao nhiêu v ch t i? S v ch t i ó thay ạ ố ố ạ ố đ đổ ếi th nào n u gi m kho ng cách Oế ả ả 1O2?

2. M t qu c u b ng k m ộ ả ầ ằ ẽ đượ đặc t cô l p trong chân không và ậ được tích i n đệ đế đện i n th ế V0 < 0( i nđ ệ

th vô cùng ế ở V∞ = 0) Chi u chùm tia t ngo i có bế ử ạ ước sóng λ vào qu c u Bi t gi i h n quangả ầ ế ớ ạ

i n c a k m là

đ ệ ủ ẽ λ0 > λ và i n dung c a qu c u là đ ệ ủ ả ầ C Cho h ng s Planck là ằ ố h, t c ố độ ánh sáng

trong chân không là c, kh i lố ượng electron là m e, i n tích electron là đ ệ e.

a. Các quang electron khi bay ra r t xa qu c u th i i m m i ti n hành thí nghi m có v n t cấ ả ầ ở ờ để ớ ế ệ ậ ố

c c ự đạ vmax b ng bao nhiêu?i ằ

b. Tìm i n th c c đệ ế ự đạ Vi max c a qu c u sau khi chi u liên t c chùm sáng trong m t th i gian dài.ủ ả ầ ề ụ ộ ờ

c. Tìm N e s electron quang i n ã r i kh i qu c u sau khi chi u liên t c chùm sáng trong m tố đệ đ ờ ỏ ả ầ ế ụ ộ

th i gian dài ờ

Bài 10: (4 i m) đ ể

Trong hình 6 là s ơ đồ ạ đệ m ch i n dung đểđ o su t i n ấ đệ độ E c a m t ngu n i n không i theong ủ ộ ồ đệ đổ

s ch c a các vôn k ố ỉ ủ ế

E, r

V1

E, r

V2 V1 R R K K a b

D ng c thí nghi m: ụ ụ ệ

- 1 ngu n i n không ồ đệ đổi

- 2 vôn k có các i n tr ế đệ ở R1, R2 ch a bi t, giá tr c a m t ư ế ị ủ ộ độ chia nh nh t là 0,5 Vỏ ấ

- 1 i n tr đệ ở R có giá tr khá l n ch a bi tị ớ ư ế

- 1 khóa K

- Các dây n iố

Ti n trình thí nghi m: ế ệ

- Bước 1: M c m ch i n theo s ắ ạ đệ ơ đồ 6a óng khóa K, Đ đọ ố ỉ U1 c a vôn k Vc s ch ủ ế 1.

- Bước 2: M c m ch i n theo s ắ ạ đệ ơ đồ 6b óng khóa K, Đ đọ ố ỉ U1’, U2’ c a vôn k Vc s ch ủ ế 1 và V2.

- L p l i các bặ ạ ước trên cho các l n o sau.ầ đ

Chú ý: Các b ướ đ ầ đượ ế c o c n c ti n hành nhanh, gi a m i l n l p b ữ ỗ ầ ặ ướ ầ c c n cách nhau m t th i gian ộ ờ

kho ng vài phút ả

K t qu thí nghi m: ế ả ệ

( V )

U2’

( V )

a. Hãy xây d ng:ự

- Công th c ứ để tính su t i n ấ đệ độ E theo các giá tr o ng ị đ U1, U1’ và U2’.

- Công th c tính sai s tứ ố ươ đố ủ E.ng i c a

b. D a vào b n s li u th c nghi m, tính giá tr su t i n ự ả ố ệ ự ệ ị ấ đệ động và bi u di n k t qu kèm sai s ể ễ ế ả ố phép o.đ

c. Hãy gi i thích t i sao gi a hai l n l p bả ạ ữ ầ ặ ướ ầc c n cách nhau m t kho ng th i gian vài phút?ộ ả ờ

H T Ế

Hình 6