ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP 12 ĐỀ DỰ BỊ

Người ta đặt quả cầu trên mặt bàn nằm ngang; khi quả cầu đang đứng yên, tác dụng một xung lực uurX trong thời gian rất ngắn lên quả cầu.. Tính quãng đường đi được của quả cầu trong khoản

SỞ GD&ĐT NINH BÌNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CẤP TỈNH NĂM 2017

MÔN: VẬT LÝ

Ngày thi: 25/4/2017

(Thời gian 180 phút, không kể thời gian phát đề)

Đề thi gồm 04 câu, trong 02 trang

Câu 1 (5 điểm)

Một quả cầu đặc, đồng chất, bán kính R = 0,02m, khối lượng m = 0,1kg

Người ta đặt quả cầu trên mặt bàn nằm ngang;

khi quả cầu đang đứng yên, tác dụng một xung lực uurX

trong thời gian rất ngắn lên quả cầu

Xung lựcuurX nằm trong mặt phẳng thẳng đứng đi

qua khối tâm G của quả cầu, có phương nằm ngang,

cách mặt bàn một khoảng h = 0,03m, độ lớn X =

1kg.m.s-1 (Hình 1) Hệ số ma sát trượt giữa quả cầu và

bàn là  0,1 Lấy g = 10m/s2

Tính quãng đường đi được của quả cầu trong khoảng thời gian t tính từ thời điểm ngay sau khi kết thúc tác dụng của xung lực đến thời điểm nó bắt đầu lăn không trượt

Câu 2 (5 điểm).

Trong một động cơ nhiệt có n mol khí (với i=3) thực

hiện một chu trình kín như hình vẽ Các đại lượng po;

Vo đã biết Hãy tìm

+ Nhiệt độ và áp suất khí tại điểm 3

+ Công do chất khí thực hiện trong cả chu

trình?

+ Hiệu suất của máy nhiệt?

Câu 3: (5 điểm)

Cho hai ống kim loại mỏng hình trụ (1) và (2), có bán kính lần lượt là R1 = 5cm, R2 = 6cm Hai trụ trên được lồng vào nhau và đồng trục, giữa chúng là không khí Tích điện trái

dấu cho hai trụ sao cho mật độ điện tích dọc theo trục hình trụ

có dạng :

0 2 1

2 ln



� �

� �

� �

U R R





, trong đó U là hiệu điện thế giữa hai

trụ Người ta tạo ra trong khoảng không gian giữa hai trụ một

từ trường đều B = 0,2T, các đường sức từ song song với trục

hình trụ và có chiều như hình 1 Khoét một lỗ ở trụ ngoài

rồi bắn một hạt  có năng lượng W = 100eV bay vào chính

giữa hai trụ theo phương vuông góc bán kính và nằm trong

1

ĐỀ THI DỰ PHÒNG

Hình 1

R

X

uu r

.

Hình 3

A

.

+

+ +

R2

R1

B 

O 1 2

v r

1

2

5p

0

P0

3V

p

Hình 2

mặt phẳng hình vẽ Hiệu điện thế giữa trụ (1) và trụ (2) là bao nhiêu để hạt  luôn chuyển động cách đều hai trụ Bỏ qua tác dụng của trọng lực

Cho biết: m = 6,64.10-27kg; q = 2|e| = 3,2.10-19C; 1eV = 1,6.10-19J

Câu 4 (5điểm)

Vật AB đặt trước một hệ ba thấu kính mỏng (L1), (L2) và (L3) đặt đồng trục như hình 4 Biết tiêu cự của các thấu kính đó là f1 = 30cm, f2 = – 20cm

và f3 = 40cm Khoảng cách O1O3 = 80cm

Khi dịch chuyển vật AB phía trước thấu kính (L1) ta

nhận thấy số phóng đại k của ảnh qua hệ thấu kính này

không thay đổi Tính:

a Khoảng cách O1O2

b Số phóng đại k

-Hết -Hình 4

Họ và tên thí sinh : Số báo danh

Họ và tên, chữ ký: Giám thị 1:

Giám thị 2:

SỞ GD&ĐT NINH BÌNH HDC THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CẤP TỈNH NĂM 2017

MÔN: VẬT LÝ

Ngày thi: 25/4/2017

(Thời gian 180 phút, không kể thời gian phát đề)

Đề thi gồm 04 câu, trong 05 trang

Câu 1

(5 điểm)

Tính toán: 0

0

X mv

X h R I



�

� Với (I = 2 2

5mR )

2

v

    �� ��

� � (1) Thay số: v0 X 10 /m s

m

  thay (1) vào:  0 625rad s/

Nhận xét : Tổng quát: điều kiện lăn không trượt vG = kt R (2)

Theo bài ra : uurX

= const; v0 = const

0 0

10

500 / 0,02

v

R

Kết quả tính toán:  0 625rad s/ >kt �điểm tiếp xúc A trượt sang

trái => Fms trượt hướng phải

Fms = p = mg (giảm, v tăng)

* G: CĐNDĐ: a = F ms

m = g; vG = v0 + at = v0 + gt (3)

* Fms tạo mô mem cản => bóng quay chậm dần: 5

2



  

5 2

g

R



      (4)

Đến thời điểm t1: lăn không trượt: v = R

v0 +  gt1 = R(0-5

2

g R



t1)

=> t1 = 2 0 0

7

g







;Thay số: t1 = 0,7 s

Từ thời điểm t1 trở đi bóng lăn không trượt

Quãng đường đi được : 2

1 2

S v t  at ; Thay số : S = 7,3m

0,5 0,5 0,5 0,5

0,25

0,25 0,25 0,25 0,5 0,5

0,5

0,5

3

ĐỀ DỰ PHÒNG

Câu 2

(5 điểm)

1(2điểm)

Đường 2-3 có dạng:

0

p

p

=

k

0

V

V

+ TT2: V2=7V0 ; p2=p0

 k =

7 1

+ TT3: V3=3Vo;

p3= kp0

0

3

V

V

= 7

3p0

+ Theo C-M: T3 =

nR

V

p3 3

=

nR

V

p0 0

9

0,5 0,5

0,5

0,5

1

2

5p0

P0

p

Công do chất khí thực hiện có giá trị: A = S(123) =

7

64p0V0

* Tính nhiệt lượng khí thu vào trong cả chu trình:

+ Xét quá trình đẳng tích 3-1: Q31 = U = nR

2

i

T =

2

3 nR(

nR

V

p1 1

-nR

V

p3 3

) =

7

144p0V0

+ Xét quá trình 1-2: p = aV+b Ta có TT1: 5po = a.3V0 + b

Ta có TT2: po =

-0

V

p o

.V + 8po  a =

-0

V

p o

vµ b = 8p0

Vì vậy quá trinh 12: p =

-0

V

p o

.V + 8po (1)

Thay p =

V

nRT

vµo ta có: nRT =

-0

V

p o

.V2 + 8poV

 nR  T = -2

0

V

p o

 V + 8po V (2)

+ Theo NLTN: Khi thể tích khí biến thiên  V; nhiệt độ biến thiên

 T thì nhiệt lượng biến thiên:

 Q =

2

3

nR  T + p  V (3)

+ Thay (2) vào (3) ta có:  Q = (20po-4

0

V

p o

V)  V

  Q = 0 khi VI= 5Vo và pI = 3po

như vậy khi 3V o V 5V o thì  Q>0 tức là chất khí nhận nhiệt

lượng.

Q 12 = Q 1I =  U1I + A1I =

2

3

nR (TI-T1) +

2

p 

(VI-V1) = = 8p0V0

* hiệu suất chu trình là: H =

I

Q Q

A

1

31 = 32%

0,25

0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25

0,25

0,25

0,25

0,25 0,25

Câu 3

(5 điểm)

- Khi bay vào trong không gian có điện trường và từ trường, hạt  chịu lực điện

từ:

Fq.Eq.v B (1)

- Để hạt không bị lệch về các bản mặt trụ thì F phải đúng bằng lực hướng tâm,

là lực cần thiết để giữ hạt bay trên quỹ đạo tròn có bán kính:

0,5

5

R R R 5,5cm

2

6 5 2

2

 (2)

- Nhận thấy lực điện q.E và lực từ q.v B cùng phương, lực từ hướng vào

trục hình trụ Giả sử trụ trong tích điện dương, trụ ngoài tích điện âm, khi đó lực

điện sẽ hướng ra xa trục và U = V1 – V2 > 0

- Áp dụng định luật II Niu tơn cho hat :

R

v m E q B v

q   . 2 (3)

- Từ công thức:

m

W v

v m

2

2





 (4)

- Cường độ điện trường giữa hai trụ : 0 2

1

2 ln

U E

R

R R

R





 

(5)

- Thay (4) và (5) vào (3) ta có: 2

1

ln

U

qB q

R

m R R

R

 

(6)

2 1

2W 2W ( ) lnR

R

U qB

q m R R

  (7)

- Thay số vào (7), ta tính được: U121V

- Do U > 0 nên điều giả sử trên là đúng Vậy hiệu điện thế giữa trụ trong so

với trụ ngoài là 121V

0,5

0,5

0,5 0,5 0,5

0,5

0,5 0,5 0,5

Câu 3

(5 điểm)

a.(3 điểm)

Khi vật dịch chuyển trước TK O1, đầu A của vật có quỹ đạo là đường

thẳng song song trục chính Nếu hệ số phóng đại qua hệ không đổi thì

ảnh A3 của A có quỹ đạo cũng là đường thẳng song song trục

chính……….……….

Nếu xét một tia sáng tới trùng với quỹ đạo của A, tia sáng ló ra sau hệ

sẽ phải trùng với quỹ đạo của ảnh A3………

Vậy điều kiện để hệ số phóng đại không thay đổi là tia sáng tới song

song trục chính sau khi qua hệ phải cho tia ló song song trục

chính……

Tia tới song song trục chính suy ra d1 =  , tia ló song song trục chính

suy ra d’3=….………

Ta có sơ đồ tạo ảnh sau:

Gọi x = O

1

O

2

, khi đó O

2

O

3

= 80 – x

Ta có:

'

'

'

Theo công thức thấu kính:

1 1 1 1 1 1

' 30 40 20

d d  f �x  x 

   ……

2 70 1000 0

x  x 

� � �x x5020cm cm

� 

Cả hai nghiệm đều thỏa điều kiện 0 < x < 80cm nên đều được nhận

3 3

2 3

1 1

2 1

'

10 '

O F

A B

O F

k

AB

…………

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25 0,25

0,25

7

b 2 điểm)

Nếu x = 50cm  d2 = 20cm và d2’= – 10cm; ta có hình vẽ sau:

Số phóng đại k:

3 3

2 3

1 1

2 1

'

20 '

O F

A B

O F

k

AB

…………

+ Nếu x = 20cm  d2 = – 10cm và d2’= 20cm; ta có hình vẽ sau:

Số phóng đại k:

3 3

2 3

1 1

2 1

'

10 '

O F

A B

O F

k

AB

0,5

0,5

0,5

0,5

-HẾT -Ghi chú:

1 Thí sinh có thể giải theo cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa

2 Nếu sai đơn vị ở phần kết quả thì trừ 0,25 điểm cho toàn bài thi

A B

'

A

'

B

1'

F

3

F a

1

O

3

O

A B

'

A

'

B

1'

F

3

F

1

a