ĐỀ THI HSG LỚP 11 MÔN VẬT LÍ

2.0 điểm Vật khối lượng m được kéo đi lên trên mặt phẳng nghiêng với lực F , F hợp với mặt phẳng nghiêng góc .. a Tìm biểu thức tính F khi vật đi lên đều theo mặt phẳng nghiêng.. Tính

1 GV ra đề : Bùi Văn Dương – THPT Hậu Lộc I – Thanh Hóa – ĐT : 0943408767

Câu 1 (2.0 điểm) Vật khối lượng m được kéo đi lên trên mặt phẳng nghiêng với

lực F , F hợp với mặt phẳng nghiêng góc  Mặt phẳng nghiêng góc  so với mặt

phẳng ngang Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 

a) Tìm biểu thức tính F khi vật đi lên đều theo mặt phẳng nghiêng

b) Với m = 5kg,  45o,  0, 5, lấy g = 10m/s 2 Xét vật đi lên đều, tìm  để F

nhỏ nhất, tìm giá trị lực F nhỏ nhất đó

Câu 2 (2 điểm): Một con lắc đơn, gồm vật nặng m = 0,2kg, dây treo nhẹ, không dãn có chiều dài l = 1m được

treo ở A cách mặt đất là H = 4,9m Truyền cho m một vận tốc theo phương ngang để nó có động năng Wđ Con lắc chuyển động đến vị trí dây treo lệch góc a =600 so với phương thẳng đứng thì dây treo bị đứt, khi đó vật

m có vận tốc v0 = 4 m/s Bỏ qua mọi lực cản và ma sát Lấy g = 10m/s2

1 Xác định động năng Wđ

2 Bao lâu sau khi dây treo đứt, vật m sẽ rơi đến mặt đất

Câu 3( 2 điểm ): Thanh đồng chất OA có trọng lượng P = 20N quay được quanh

điểm O và tựa tại điểm giữa B của nó lên quả cầu đồng chất C có trọng

lượng Q = 10, bán kính R được treo vào trục O, nhờ dây OD dài bằng bán

kính R của quả cầu Cho góc BOC =  = 30o Tính góc nghiêng 

của dây OD hợp với đường thẳng đứng khi hệ cân bằng

Câu 4 (2điểm): Một quả cầu có khối lượng m = 0,5kg rơi từ độ cao h = 1,25m vào

một miếng sắt có khối lượng M = 1kg đỡ bởi lò xo có độ cứng k = 1000N/m

Va chạm là đàn hồi Lấy g = 10m/s2

a) Tính vận tốc của miếng sắt sau va chạm

b) Tính độ co cực đại của lò xo

(Biết rằng sau khi va chạm quả cầu nảy lên và bị giữ lại

không rơi xuống)

Câu 5 (2 điểm): Một mol chất khí lý tưởng thực hiện chu trình ABCA trên giản đồ

p-V gồm các quá trình đẳng áp AB, đẳng tích BC và quá trình CA có áp suất p

biến đổi theo hàm bậc nhất của thể tích V (hình ) Với số liệu cho trên giản đồ, hãy

xác định các thông số (p,V,T) còn lại của các trạng thái A, B, C;

Câu 6( 2 điểm ):

Hai quả cầu nhỏ tích điện 1 và 2 có khối lượng và điện tích tương ứng là m1 = m, q1 = +q, m2 = 4m, q2 = +2q được đặt cách nhau một đoạn là a Ban đầu quả cầu 2 đứng yên, quả cầu 1 chuyển động thẳng hướng vào quả cầu 2 với vận tốc vo

1 Tính khoảng cách nhỏ nhất rmin giữa hai quả cầu

2 Xét trường hợp a = ∞ Tính r min

3 Tính vận tốc u1, u2 của hai quả khi chúng lại ra xa nhau ∞

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THANH HÓA

TRƯỜNG THPT HẬU LỘC I

ĐỀ THI CHỌN HSG VẬT LÝ NĂM HỌC 2017 - 2018

MÔN : VẬT LÝ 11 Thời gian làm bài: 180 phút – Đề 006

O

D

C

A

B



F



102,4 25,6

1

3

A

B

C

p(atm)

h

2 GV ra đề : Bùi Văn Dương – THPT Hậu Lộc I – Thanh Hóa – ĐT : 0943408767

Bỏ qua tác dụng của trọng trường

Câu 7( 2 điểm): Hai thanh ray dẫn điện dài nằm song song với nhau,

khoảng cách giữa hai thanh ray là l = 0,4m MN và PQ là hai thanh dẫn

điện song song với nhau và được gác tiếp xúc điện lên hai thanh ray và

cùng vuông góc với hai ray Điện trở của MN và PQ đều bằng

r = 0,25, R = 0,5, tụ điện C =20µF ban đầu chưa tích điện, bỏ qua

điện trở của hai ray và điện trở tiếp xúc Tất cả hệ thống được đặt trong

một từ trường đều có véc tơ

Bvuông góc với mặt phẳng hình vẽ chiều

đi vào trong , độ lớn B =0,2T Cho thanh MN trượt sang trái với vận tốc

v = 0,5m/s, thanh PQ trượt sang phải với vận tốc 2v

a Tìm công suất tỏa nhiệt trên điện trở R ?

b Tìm điện tích của tụ?

Câu 8 (2.0 điểm): Một điện tích q103C, khối lượng m105gchuyển

động với vận tốc ban đầu vo đi vào trong một vùng từ trường đều có

0,1

B T được giới hạn giữa hai đường thẳng song song Δ và Δ’, cách nhau

một khoảng a10cm và có phương vuông góc với mặt phẳng chứa Δ và Δ’,

sao cho v0

hợp góc  30o với Δ Tìm giá trị của vo để điện tích không ra

khỏi từ trường ở Δ’ (hình vẽ), bỏ qua tác dụng của trọng lực

Câu 9( 2 điểm): Một khối thủy tinh hình bán cầu có bán kính R, chiết suất n= 2 Mô ̣t tia sáng SI được chiếu thẳng góc tới mă ̣t phẳng của bán cầu

a Xác đi ̣nh đường đi tia sáng có điểm tới là I cách tâm O của mă ̣t cầu là R/2

b Điểm tơ ́ i I ở trong vùng nào thì không có tia ló ra khỏi mă ̣t bán cầu

Câu 10 (2 điểm):

Cho một nguồn điện không đổi (có điện trở trong), và 2 vôn kế khác nhau có điện trở hữu hạn.Bằng kiến thức đã học, hãy trình bày phương án xác định suất điện động của nguồn điện bằng một số tối thiểu mạch điện chỉ dùng các vôn kế

……… Hết ………

( Giám thị coi thi không giải thích gì thêm ! )

a

0

v

α q,m B

R

2v

v

Q

M

N



B

P

C

3 GV ra đề : Bùi Văn Dương – THPT Hậu Lộc I – Thanh Hóa – ĐT : 0943408767

1

Các lực tác dụng lên vật như hình 4

Vật chuyển động đều nên:

0

mst

F P F N (*)

Chiếu (*) lên: Ox: Fcos PsinF mst  (2) 0

Oy: Fsin NPcos 0 (3)

Thay F mst  N Pcos  Fsin  vào (2) ta được: sin cos

F P c







Vì P = mg,  và  xác định nên F=Fmin khi mẫu số M cos  sin cực đại

Theo bất đẳng thức Bunhacôpxki:

 2 2  2  2

Dấu ‘=’ xảy ra tan = 0,5  26,56o

Vậy khi  26,56o thì min

2

47, 43 1







0,5

0,5

0,5

0,5

2

(2,0đ)

a, Chọn gốc thế năng tại C, áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:

2

1

W mgl(1 cos )+ mv 2,6J

2

a

b, Chọn hqc xOy Chuyển động của vật theo hai trục là

x = (v0cos)t (1)

y = 1 2 0

2   (2)

(2) y5t22 3t (3)

Khi chạm đất y = 4,4m =>t = 1,34s

0,5

0,5

0,5 0,5

3 Đối với quả cầu C:

3

sin 2 cos

sin

cos 2 sin

2











Q Q

N

R N R

Q OB N CH Q















(1)

- Đối với thanh OA:

/ /

M

O P O

Mà N’ = N

0.25 0.25

0.25

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THANH HÓA

TRƯỜNG THPT HẬU LỘC I

ĐỀ THI CHỌN HSG VẬT LÝ NĂM HỌC 2017 - 2018

MÔN : VẬT LÝ 11 Thời gian làm bài: 180 phút – Đề 006



mst

F

P

F

N

O

y x

Hình 4



4 GV ra đề : Bùi Văn Dương – THPT Hậu Lộc I – Thanh Hóa – ĐT : 0943408767

  sin(30o )

OB P OB

N (2)

Từ (1) và (2)

0

2

3

3

2

3

o

Q

P

s

P



0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

4 a) Gọi v là vận tốc quả tạ lúc sắp va chạm, v’ là vận tốc của nó sau va chạm; v1 là vận tốc

của miếng sắt sau va chạm

v = 2g.h = 5m/s

0,25đ

Định luật bảo toàn động lượng:

m.v = m.v’ + M.v1 (1)

0,25đ

Động năng của hệ bảo toàn:

m.v2

2 =

m.v’2

2 +

M.v2

2 (2)

0,25đ

b) Riêng miếng sắt làm lò xo co một đoạn: a = M.g

k = 10

Va chạm làm lò xo co thêm đoạn b Mốc tính độ cao ở vị trí thấp nhất của miếng sắt

M.v2

2 + M.g.b + k

a2

2 = k

(a+b)2

2

0,25đ

Thay số: 1000b2 = 11,2

 b  0,11m

0,25đ

5

2,0đ

Áp dụng phương trình trạng thái: 273 312K

4 , 22 1

6 , 25 1 T T

V p T

V p

B o

o o

B

B

Từ hình vẽ: p 2,25atm

4 , 102

6 , 25 3

p 3

C



0,5đ

p(atm)

5 GV ra đề : Bùi Văn Dương – THPT Hậu Lộc I – Thanh Hóa – ĐT : 0943408767

15

1024 V

3

1 4 , 102

V 4 , 102

A



Áp dụng định luật Sác-lơ [B→ C]: T 702K

p

p T T

p T

p

B B

C C C C

B

Áp dụng định luật Gay-luy-sac [A→ B]: T 832K

V

V T T

V T

V

B B

A A C C

A

0,5đ

0,5đ

0,5đ

6 Khi 2 quả cầu có khoảng cách cực tiểu thì chúng có

cùng vận tốc u ( u cùng chiều v0

) bảo toàn động lượng m v0 (4mm)u 

5

0

v

bảo toàn năng lượng

min

2 2

2 2

2 ) 4 ( 2

q k

u m m a

q k

v

từ (1) và (2) suy ra

2

2 0 min

5

1

kq

a mv

a r



b Xét trường hợp a = ∞

min

2 2

2

2 ) 4 (

q k

u m m

v

m    Chia cả tử và mẫu của (3) cho a ta được: 2

0

2

min

5

mv

kq

c.Khi hai quả cầu lại ở rất xa nhau

Bảo toàn động lượng : mv0 mu1 4mu2 u1 v0 4u2 (4)

Bảo toàn năng lượng :

2

4 2

2 2

2 2 2

1 2

2

m

u m a

q k

v

Kết hợp (4) và (5) ta được : 5 2 0

2

2 0 2

a

kq u mv

5

1 5 5

min 0

min 0

0 2

a

r v

a

r v

v

Vì u2 phải cùng chiều với vo nghĩa là u2 cùng dấu với vo nên ta lấy giá trị (+)

) 1

1 ( 5

min 0

2

a

r v

u    thay vào (4) ta được (1 4 1 )

5

min 0

1

a

r v

u1 trái dấu với vo nên quả (1) bật trở lại

với a = ∞ thì

5

2 0

2

v

5

3 0

1

v

0,25 0,25

0,5

0,25

0,25

0,25

0,25

7 Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mỗi thanh

dẫn MN và PQ là :

E1 = Blv ; E2 = 2Blv

Vậy Eb = E1 + E2 =3Blv

Cường độ dòng điện trong mạch:

0,25đ

0,25đ

R

2v

v

Q

M

N



B

P

C

6 GV ra đề : Bùi Văn Dương – THPT Hậu Lộc I – Thanh Hóa – ĐT : 0943408767

9 - Tia sáng đi thẳng qua mặt phẳng AB của khối bán cầu và tới mặt cầu tại J với góc tới là i

0

Tại J, ta có: n sin isin r hay 2 sin 300 sin r r 450

I 2

I 1

B

A

S

i gh

i gh

r-i

r i

K

J I

O

F M

Để có tia ló ra mặt cầu của bán cầu thì góc tới tại mặt cầu thỏa mãn điều kiện: iigh, với

gh

1 sin i

2



- Khi i = igh thì tia ló ra khỏi mặt cầu theo phương tiếp tuyến với bán cầu Khi đó:

R

OI R sin i

2

Gọi I1 là vị trí của I khi có góc tới tại J là i = igh

Vậy nếu điểm tới I nằm trong đoạn I I1 2R 2, với OI1 OI2 R

2

  thì sẽ có tia ló ra khỏi mặt cầu của bán cầu

0.25

0.25 0.25

0.25 0.25

0.25

0.25 0.25

3

b

I

Công suất tỏa nhiệt trên R:

b

3 2

9.0, 2 0, 4 0,5

.0,5 7, 2.10 0, 0072(W) 0,5 0,5



0,25đ

0,25đ

8

- Để điện tích không ra khỏi từ trường ở Δ’ thì v  vgh

(Với vgh ứng với trường hợp quỹ đạo của điện tích tiếp xúc với Δ’ )

- Từ hình vẽ ta có: os

a

c





(vẽ được hình được 0,25đ)

- Mặt khác:

gh

- Thay số có:

3

8

0,1.10 0,1

536( / )

10 (1 os30 )

c





- Vậy để điện tích không ra khỏi từ trường ở Δ’ thì v  536 (m/s)

0,25 0,25 0,5

0,5 0,5

a

0

v

α q,m B

7 GV ra đề : Bùi Văn Dương – THPT Hậu Lộc I – Thanh Hóa – ĐT : 0943408767

Câu

10

Gọi điện trở của 2 vôn kế là X và Y Gọi E và r lần lượt là

suất điện động và điện trở trong của nguồn khi đó:

+ mạch ngoài gồm mỗi X thì 1

1 1

E  X r U   X

(U1 là số chỉ của vôn kế X)

+ mạch ngoài gồm mỗi Y thì 2

2 1

E Y r U  Y

(U2 là số chỉ của vôn kế Y)

Từ (1) và (2) ta có:

E E

r

U U   X Y (3) +mạch ngoài gồm X song song với Y

thì 3

3

1

1 1

1 1

r





(4)

(U3 là số chỉ của 2 vôn kế )

Từ (3) và (4) ta có

1

E

0.5

0.5

0.5

0,5

……… Hết ………

( Giám thị coi thi không giải thích gì thêm ! )