Đề+ĐA chọn HSG vòng tỉnh 2010

2,5đCho mạch điện như hình vẽ.. Nêm có thể trượt không ma sát trên mặt sàn ngang.. Vật nhỏ khối lượng m bắt đầu trượt xuống không vận tốc đầu, không ma sát từ đỉnh A trên mặt nêm AB.. Xá

Bài 1 (2,5đ)

Cho mạch điện như hình vẽ UAB = 12V, C1=6µF, C2 =9µF.

1

R = Ω5 ; R2 = Ω10 ; R 25= Ω Ban đầu khóa K mở, các tụ

chưa được tích điện Tính điện lượng chuyển qua điện trở R khi

K đóng

Bài 2 (5 điểm)

Một cái nêm khối lượng M = 2m có dạng ABC như hình vẽ,

góc θ =300 Nêm có thể trượt không ma sát trên mặt sàn

ngang Vật nhỏ khối lượng m bắt đầu trượt xuống không vận

tốc đầu, không ma sát từ đỉnh A trên mặt nêm AB Xác định

gia tốc của nêm đối với sàn và gia tốc của vật m đối với nêm

Bài 3 (5 điểm)

Cho mạch điện xoay chiều có sơ đồ như hình vẽ L là cuộn dây thuần cảm Đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế xoay chiều uAB có tần số f thay đổi được Mắc vào hai đầu

E, D một Ampe kế (RA = 0) và cho tần số f = 1000 Hz thì số chỉ

ampe kế là I1 = 0,1 A và dòng điện qua ampe kế trễ pha góc 6π so

với uAB, khi giảm tần số f thì thấy số chỉ của ampe kế tăng Điều

chỉnh tần số về giá trị cũ rồi thay ampe kế bằng một vôn kế (RV =

∞) thì vôn kế chỉ 20 V và hiệu điện thế trên vôn kế trễ pha góc

6

π so với uAB Khi biến đổi tần số thì có thể tìm được một trị số f0

là cho hiệu điện thế trên vôn kế vuông pha với uAB

a Tính R, L, C

b. Tìm f0

Bài 4 (5 điểm)

Cho quang hệ gồm thấu kính hội tụ L1 có tiêu cự f1 = 30 cm và thấu kính phân kì L2 có tiêu cự f2 = -10 cm

đặt đồng trục cách nhau một khoảng l Đặt trước thấu kính L1 một vật phẳng, nhỏ có chiều cao AB theo phương vuông góc với trục chính và cách L1 một đoạn d1 = 36 (cm)

a. Cho l=10cm Tìm vị trí, tính chất, chiều cao ảnh A2B2 của vật AB qua hệ thấu kính và vẽ ảnh theo đúng tỉ lệ

b. Cho vật AB và thấu kính L1 cố định Tìm l để A2B2 luôn là ảnh thật

c. Tìm xem l phải bằng bao nhiêu để ảnh A2B2 có độ lớn không phụ thuộc vào vị trí của vật AB

(Biết AB luôn vuông góc với trục chính)

Bài 5 (2,5 điểm)

Một xi lanh kín được chia làm hai phần bằng nhau bởi một pít tông cách nhiệt Mỗi phần có chiều dài

0 30

l = cm, chứa một lượng khí giống nhau ở 270C Nung nóng một phần thêm 100 và làm lạnh phần kia đi

100 Hỏi pít tông dịch chuyển một đoạn bao nhiêu?

Trường THPT Trần Văn Thời

Tổ Vật lí – Công nghệ ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG

Môn Vật lí năm học 2010 – 2011

(Thời gian: 180 phút làm bài)

R

C

L

D g

B g :

m

θ

A

B C

R K

R1 N R2

C1 M C2

B A

ĐÁP ÁN

Bài 1

(2,5đ)

Do dòng điện chỉ đi qua R1 và R2 nên:

1 2

1 1

0,8A 4 8

AB

AN

U I







0,75

Khi K mở thì C1 và C2 mắc nối tiếp, dấu điện tích trên các bản tụ như hình vẽ, độ lớn

điện tích trên mỗi tụ: Q1=Q2.

Tổng đại số điện tích các bản tụ nối với M: Q M = − +Q1 Q2 =0

0,5

Khi K đóng thì M N AM AN

MB NB

=





'

'

24 72

µ µ



Dấu điện tích trên các bản tụ là không đổi nên tổng đại số điện tích của các bản tụ nối

với M là: Q M' = − +Q1' Q2' =48µC

Điện lượng qua R khi K đóng: ∆ =Q Q M' −Q M =48µC

0,5

Bài 2

(5đ)

1,0

Xét nêm trong hqc gắn với sàn Pur2+uur uurN2+N1' =2mar2

0,5

Xét vật m trong hqc gắn với nêm : Pur1+Nuur ur1+F qt =mar1 (2)

1,0 Chiếu (2) lên O’y’: -P1cosα+N1+ma2sinα=0 => N1= mgcosα - ma2sinα (3) 0,5 Thay (3) vào (1), suy ra : 2 2 2

sin os sin 2

2 os 2(3 sin )

a

c

Chiếu (2) lên O’x’: P1sinα+ ma2cosα = ma1 => a1= gsinα + a2cosα 0,5

sin 2

2(3 sin )

g

θ

Bài 3

(5đ)

a Khi mắc ampe kế vào hai đầu E, D có thể xem

mạch gồm R, L nối tiếp với ampe kế:

0,5

D g

m

θ

A

B C

α

y' x' O' O

y x

1

N

uur

qt

F

uur

1

P

ur N uur2

1

'

N

uuur

2

P

uur 2

a r

1

L

Z

π

1

2

U

π

Khi mắc vôn kế vào hai đầu E, D thì:

0,5

Vì uC trễ pha 2

6

π

ϕ = so với u nên uAB trễ pha 2

 − =

  so với dòng điện i trong mạch

3

π ϕ

Ta có:

3 4

4 3

C

U R

π





0,5

6

π

Do đó:

( ) ( ) ( )

3

6 L

C

3 150

0, 2

50 3 13,8.10 ( )

2 3

1 4Z 200 3 0, 46.10 ( )

2 Z

L L

C

U R

Z R

f

f

π π

−

−

0,75

b Ở tần số f0 hiệu điện thế trên vôn kế (uC) vuông pha uAD điều đó cho thấy uAB cùng pha

với i nên trong mạch xảy ra cộng hưởng

Bài 4

(5đ)

1 1 1 1 2 2 2 2

AB→A B →A B Với d1= 36cm ; f1=30cm.

Ta có: ' 1' 1 1

1 1 1

180

d f

−

0,5

Ta có: l d= +1' d2 ⇒d2 = − = −l d1' 10 180= −170cm 0,25

( )

' 2 2 2

'

170 10

10,625

170 10 8

d f

Ta có:

( )

' '

2 2 1 2

1 2

180 85

0,3125 0,3125

36 8 170

d d AB

−

Vậy ảnh A2B2 là ảnh ảo (do '

2

d <0) ở phía trước L2 và cách L2 một khoảng 10,625cm

Ảnh này cùng chiều với vật và cao bằng 0,3125 lần vật 0,25

Vẽ ảnh:

R

C

L

D g

b Vì vật AB và thấu kính L1 cố định nên ta vẫn có d1=36cm ; d1’=180cm

Do đó '

' 2 2 2

'

180 10 10 180

1 1 1

180 10 170

d f d

Ta thấy: 180 – l = 0 khi l = 0 và l – 170 = 0 khi l = 170 Lập bảng xét dấu ta có:

180 – l + + 0

-l – 170 - 0 + + d2’ - + 0

-0,5

Để A2B2 là ảnh thật thì d2' >0 Từ bảng xét dấu ta thấy điều này xảy ra khi

170cm l≤ ≤180cm Khi l=170cm thì '

2

d = ∞ nên ảnh A2B2 ở ∞ Khi l=180cm thì d2' =0 nên ảnh A2B2 ở trên thấu kính L2 0,25

c Ta đã biết: 1' 1 1

1 1

d f d

=

− ;

' 2 2 2

2 2

d f d

=

− ; d2 = − = −l d1' l 1 1

1 1

d f

d − f

'

1

k

AB

−

0,25

'

2

1 1

1 1

2

1 1

k

d f

−

0,25

1 2

1 1

1 1

k k k

d f

−

0,25

Để A2B2 = k AB không phụ thuộc vào d1 thì k cũng không phụ thuộc vào d1 Muốn

vậy l− − =f1 f2 0 hay l= +f1 f2 =30 10 20− = cm Khi đó 2

1

f k f

Bài 5

(2,5đ) Khi pít tông đứng yên, áp suất của khí ở hai bên pít tông bằng nhau Áp dụng phương trình trạng thái cho khí trong mỗi phần của xi lanh ta có:

- Phần bị nung nóng: 0 0 1

O1

O 2

A2 F2’

B2

A

B

L

1 L

2

- Phần bị làm lạnh: 0 0 2

1 2

1 2

Gọi khoảng dịch chuyển của pít tông là x ta có:

0 1 2

1 2

20 30 1 600

l T T

T T

−