Đề và đáp án HSG Lý 11

Vật m1 trượt trên mặt phẳng nghiêng với hệ số ma sát k.. Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 6 lít không khí có áp suất 5.. Coi nhiệt độ không khí là không đổi.. Tính khoảng cách

SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ

- ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI - MÔN VẬT LÝ - LỚP 11

NĂM HỌC : 2008 – 2009

-Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Bài 1: (2,5 điểm)

Hai vật có khối lượng m1 = 150 kg và m2 = 100 kg được nối bằng dây vắt qua dòng dọc đặt

ở đỉnh một mặt phẳng nghiêng góc 30o so với đường nằm

ngang (H 1) Vật m1 trượt trên mặt phẳng nghiêng với hệ

số ma sát k Thả cho hệ thống chuyển động, m2 đi được quãng

đường h = 0,8 m thì có vận tốc v = 0,5 m/s (Lấy g = 10 m/s2)

a) Tính hệ số ma sát k ?

b) Tính lực căng của dây ? (H 1)

Bài 2: (2,5 điểm)

Người ta dùng bơm tay để bơm không khí vào một cái săm Xilanh của bơm có chiều cao h

= 40 cm và đường kính d = 5 cm Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 6 lít không khí có áp suất 5 105 N/m2 ? Biết thời gian mỗi lần bơm là 1,5 giây và áp suất ban đầu của săm bằng áp suất khí quyển bằng 105 N/m2 Coi nhiệt độ không khí là không đổi.

Bài 3: (2,5 điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ (H 2) Mỗi nguồn điện có

suất điện động E , điện trở trong r = 4 Các điện trở

R1 = R2 = R2 = 40, R4 = 30 Ampe kế có điện trở

Ra  0 và chỉ 0,5A

a) TínhE ?

b) Nếu thay ampe kế bằng tụ điện có điện dung

C = 10F thì điện tích trên tụ là bao nhiêu?

(H 2)

Bài 4: (2,5 điểm)

Cho bản hai mặt song song có bề dày e = 6 cm, chiết suất n = 1,5 (H 3).

Tính khoảng cách vật - ảnh trong các trường hợp:

a) A và bản đều đặt trong không khí.

b) A và bản đều đặt trong nước (chiết suất n’ = 4/3).

c) A đặt trong nước, mặt kia của bản tiếp giáp với không khí.

( Cho AH = 20 cm )

(H 3)

-

Hết -Họ và tên thí sinh:………Số báo danh:…………

(Lưu ý: Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)

m

2

A

A

M

N

B

R

1

R

2

R

3

R

4

e n

SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ

HỌC SINH GIỎI - MÔN VẬT LÝ - LỚP 11

NĂM HỌC : 2008 – 2009

+ Gọi T là độ lớn của lực căng a là gia tốc của hai vật Ta có phương trình chuyển động của hai vật:

Vật 1: T – P1 – Fms = m1 a (1) Trong đó P1 = m1.g.Sin =

2

1g m

Vật 2: m2.g – T = m2 a (2) Cộng (1) và (2) ta được: g (m2 -

2 1

m

) – Fms = (m1 + m2) A (3) + Mặt khác ta có: v2 = 2.a.h  a = 20.,025,8 = 0,156 m/s2

+ Thay giá trị của a, m1, m2 vào (3) ta được: Fms = 211 N và k = 0,16

0,25

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

b + Thay giá trị của a, m2 vào (2) ta được: T = m2 (g - a) = 984N 0,25

2

+ Lượng không khí mỗi lần bơm vào săm có thể tích: Vo =

4

2

d

 h và suất bằng áp suất khí quyển po

+ Lượng không khí này vào săm chiếm thể tích V và có áp suất p Do nhiệt

độ không khí không đổi nên: p.V = po.Vo  p =

V

V0

.po + Sau n lần bơm áp suất, do không khí mới bơm vào gây ra trong săm áp suất np Ta có: np = n

V

d

4

2

 h.po +Áp suất tổng cộng của không khí trong săm:p’ = np + po = n

V

d

4

2

 h.po + po

 n =

o

o p h d

p p V

) ' ( 4

2





+ Thời gian bơm là: t = 1,5n = 1,5

o

o p h d

p p V

) ' ( 4

2





t = 1,5 2 5 55

10 4 , 0 05 , 0 14 , 3

) 10 10 5 ( 006 , 0

= 46 s

0,5

0,5 0,5 0,5

0,25 0,25

3

a

+ E b = 5E ; rb =

2

5 r

= 52.4 = 10

Do ampe kế có điện trở không đáng kể, ta có thể chập A và B ta được mạch ngoài mắc: R4 // (R2 nt (R1 // R3))

+ R13 =

3 1

3

1

R R

R R

 =

40 40

40 40

 = 20  R123 = R13 + R2 = 20 + 40 = 60

 R =

123 4

123

4

R R

R R

 = 6060.3030

 = 20

0,25

0,25

+ UAM = E b – I.rb = I.R = 20I  E b = I.(R + rb) = 30.I (1)

I13 = I2 =

123

R

U AM

=

3 60

20I I

 ; U13 = UAN = I13.R13 =

3

20I

+ I1 =

1

12

R

U

= 320.40I 6I mà Ia = I – I1  Ia = I - 6I 56.I  I =

5

5 , 0 6 5

6



a

I

= 0,6 A + Thay vào (1) ta có E b = 30.I = 30.0,6 = 18V  E =

5 b



= 3,6V

0,25

0,25 0,25

b

+ Khi thay ampe kế bằng tụ điện thì mạch ngoài được mắc như sau:

R1 nt (R2 //(R3 nt R4))

+ R34 = R3 + R4 = 30 + 40 = 70  RNM = . 7070.4040

34 2

34 2





R R

R R

= 25,45

 R = R1 + RMN = 40 + 25,45 = 65,45

+ I = b 65,4518 10





r b R



= 0,24A  UNM = I.RNM = 0,24 25,45 = 6,1V + I34 = 706,1

34



R

U NM

= 0,087A mà UAB = UAN + UNB = I.R1 + I34.R3

UAB = 0,24 40 + 0,087 40 = 13V

+ Điện tích trên tụ là: q = C.UAB = 10 13 = 130  C

0,25 0,25

0,25 0,25 0,25

4

a

+ Công thức về khoảng cách vật – về bản mặt song song cho:

AA’ = e.(1 - n1 ) = 6 











 3

2

b + Tương tự ta có: AA’ = e.(1 - n' n ) = 6 











 3

2 3

4

1 = 96 = 0,67(cm) 0,5

c

+ Coi bản song song là hệ gồm hai lưỡng chất phẳng song song (L1) và (L2)

ta có sơ đồ tạo ảnh:

A   

) (L1

A1    

) (L2

A2 + Xét lần lượt mỗi ảnh tạo ra, ta có:

'

n

HA

=

n

 HA1 = n n' HA

HA1 = 









 4

3 2

3 20 = 22,5 (cm)

+

n

IA1

= IA2  IA2 =

2 3

5 , 28 = 19 (cm)

 AA2 = IA – IA2 = 26 – 19 = 7(cm)

Chùm tia ló phân kì Vậy ảnh ảo, cách mặt thứ hai 19 (cm)

0,25 0,25

0,5

0,25 0,25

e

n

2

I A

1