Đề kiểm tra đội tuyển lần 1 môn Vật lý - Trường THPT Lương Đắc Bằng

Nội dung text: Đề kiểm tra đội tuyển lần 1 môn Vật lý - Trường THPT Lương Đắc Bằng

1. SỞ GD VÀ ĐT THANH HÓA ĐỀ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN LẦN 1 TRƯỜNG THPT LƯƠNG ĐẮC BẰNG MÔN: VẬT LÝ ( Thời gian: 180 phút ) Câu 1 (2,0 điểm): Vật có khối lượng M = 0,5kg được treo vào đầu dưới của lò xo nhẹ có độ cứng K=100N/m, đầu trên lò xo treo vào giá cố định, chiều dài tự nhiên của lò xo là l 0 = 30cm. Một vật nhỏ có khối lượng m = 100g chuyển động theo phương ngang với vận tốc v0 = 6m/s tới va chạm đàn hồi với vật M đang đứng yên ở vị trí cân bằng. Hãy xác định độ cao (so với vị trí cân bằng) của vật M và độ giãn của lò xo khi M lên tới điểm cao nhất. Bỏ qua lực cản không khí. Lấy g = 10m/s2. Câu 2 (2,0 điểm): Một vật có khối lượng 800g, chuyển động trên trục Ox theo phương trình x = t2-5t+2 (m), (t có đơn vị là giây). Xác định độ biến thiên động lượng của vật kể từ thời điểm t0=0 đến thời điểm t1=2s, t2=4s. Câu 3 (2,0 điểm) : Cho hai mạch điện như Hình 3a và Hình 3b, trong đó E 1 = 15V;r1 1 ; E 2 = 10V; r2 1 ; R1 3 ; R 2 5 . Biết hiệu điện thế UAB UCD . Hình 3a Hình 3b Hãy tính suất điện động E0 và điện trở r0 -6 Câu 4 ( 2,0 điểm) : Điện tích điểm q 1 =16.10 C đặt tại A trong môi trường có hằng điện môi  2 a) Xác định cường độ điện trường tại điểm B cách A một khoảng 30 cm. -6 b) Nếu đặt thêm tại B điện tích điểm q2 =4.10 C. Xác định vị trí điểm M tại đó cường độ điện trường bằng không. Câu 5 (2, 0 điểm): Cho mạch điện như hình 5 , biết r = 6 E,r Ω, C1 = 7µF, C2 = 3µF, Cho E = 12V, bỏ qua điện trở dây nối và điện kế G, R = R , vật dẫn MN có chiều dài MN = 1 M N MN 1 . .2 30cm. 3. C1 C2 a. Khóa K đóng và nối (1) với (3).Tìm R 2 để công suất tỏa G R nhiệt trên R2 đạt cực đại. 2 b. Nối chốt (2) với (3) và đóng K thì thấy nhiệt lượng tỏa ra K Hình 5 trên R1 bằng 1/4 nhiệt lượng tỏa ra trên r khi K mở và đồng thời nối chốt ( 1) với chốt (3) lại với nhau. Nếu nối chốt (1), chốt (2) và chốt (3) lại với nhau thì dù đóng hay mở khóa K thì công suất mạch ngoài vẫn không đổi. Ngoài ra nếu K
2. mở và con chạy C dịch chuyển từ M → N với vận tốc v = 3cm/s thì dòng qua G là 12µA. Hãy tìm E, R1,R2. Câu 6 (2 điểm): Cho mạch điện như hình bên. Trong đó các tụ điện có C A 2 điện dung thỏa mãn: C1 C2 2C3 2C4 . Ban đầu mắc vào hai điểm A, M B một hiệu điện thế không đổi U, sau đó tháo nguồn ra rồi mắc vẫn C 1 C3 nguồn đó vào hai điểm M, N. Biết rằng trong cả hai lần mắc nguồn, C4 B N điện thế các điểm A, B, M, N thoả mãn: VA > VB; VM > VN. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B khi mắc hiệu điện thế U vào hai điểm M, N. Áp dụng bằng số: U = 20V. Câu 7 (2 điểm): Một giọt dầu nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng. Đường kính giọt dầu là 1mm, khối lượng riêng của dầulà 800kg/m3. Hiệu điện thế giữa 2 bản tụ là 220V, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 2cm Bỏ qua lực đẩy ácimet của không khí. Lấy g =10m/s2 a)Tính điện tích của giọt dầu. b) Nếu đột nhiên hiệu điện thế đổi dấu: + Hiện tượng xảy ra như thế nào? + Tính thời gian giọt dầu rơi xuống bản dưới, biết lúc đầu giọt dầu ở chính giữa 2 bản P Câu 8 (2 điểm). Một mol khí lí tưởng thực hiện 1 P0 quá trình giãn nở từ trạng thái 1 (P0, V0) đến trạng 2 thái 2 (P0/2, 2V0) có đồ thị trên hệ toạ độ P-V như P0 /2 hình vẽ. Biểu diễn quá trình ấy trên hệ toạ độ P-T V V và xác định nhiệt độ cực đại của khối khí trong 0 2V0 quá trình đó. Câu 9 (2 điểm): Trên mặt phẳng nằm ngang đặt một thanh AB đồng chất. Người ta nâng nó lên một cách từ từ bằng cách đặt vào đầu B của nó mộts lực F luôn có phương vuông góc với thanh (lực F và thanh AB luôn nằm trong một mặt phẳng thẳng đứng). Hỏi hệ số ma sát giữa thanh và mặt ngang có giá trị cực tiểu bằng bao nhiêu để dựng được thanh lên vị trí thẳng đứng mà đầu dưới của nó không bị trượt? Câu 10 (2 điểm). Cho một chiếc pin, một ampe kế, một cuộn dây có điện trở suất ρ đã biết, dây nối có điện trở không đáng kể, một cái bút chì và một tờ giấy kẻ ô vuông tới mm. Hãy nêu cách làm thí nghiệm để xác định gần đúng suất điện động của pin. HẾT
3. HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ Câu 1: 2(đ) mv mv ' Mv (1) 0 0 -+XÐt va ch¹m ®µn håi gi÷a m vµ M, ta cã: 2 2 2 mv0 mv0 ' Mv (2) 2 2 2 2vo Thay sè vµo, gi¶i hÖ (1) vµ (2) ta ®­îc: v0’ = = - 4(m/s) 0.5 3 v v =0 = 2(m/s) 3 + Sau va ch¹m vËt m chuyÓn ®éng ng­îc l¹i víi lóc tr­íc va ch¹m, cßn vËt M cã vËn tèc ®Çu lµ v vµ chuyÓn ®éng lªn tíi ®é cao cùc ®¹i h (so víi VTCB), khi ®ã lß xo bÞ lÖch mét gãc so víi ph­¬ng th¼ng ®øng. Tr­íc Mg 0.5 lóc va ch¹m lß xo bÞ gi·n mét ®o¹n x0 = 5cm vµ khi vËt ë ®é cao h, k lß xo bÞ gi·n mét ®o¹n x. + ¸p dông ®Þnh luËt II Niut¬n cho M, ta ®­îc: l0 x0 h kx - Mgcos = 0 víi cos = 0,5 l0 x suy ra: kx(l0 + x) = (l0 + x0 - h).Mg (3) -+¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng(mèc thÕ n¨ng t¹i VTCB) cho vËt M, ta cã: Mv 2 kx2 kx2 0.5 0 Mgh (4) 2 2 2 Thay sè vµo, gi¶i hÖ (3) vµ (4) ta ®­îc: x 2(cm), h 22(cm). Câu 2: 2 (đ) +Áp dụng phương trình chuyển động tổng quát: 1 2 2 x at vot xo ta có: a=2m/s , vo=-5(m/s), xo=2(m) 2 0.5 + phương trình vận tốc của vật là: v vo at 5 2t Sau 2s, vận tốc của vật là: v=-5+4= -1( m/s) 0.5
4. + Như vậy sau 2s thì vật vẫn chuyển động ngược chiều dương nên độ biến thiên động lượng của vật là:    kg.m 0.5 P P1 Po P P1 Po 0,8.( 1) 0,8.( 5) 3,2 s Sau 4s, vận tốc của vật là: v=-5+8=3(m/s) Như vậy sau 4s thì vật đổi chiều chuyển động và chuyển động cùng chiều dương 0.5 + Nên độ biến thiên động lượng của vật là:    kg.m P P2 Po P P2 Po 0,8.3 0,8.( 5) 6,4 s Câu 3: 2 +Định luật ôm cho dòng điện chạy qua đoạn mạch trong Hình 3a : (đ) Ta có: I I1 I2 U E U U E 1 2 R R r R r 1 1 2 2 0.5 E E 1 2 R r R r U 1 1 2 2 (1) 1 1 1 R R1 r1 R 2 r2 E E + Mặt khác, theo mạch ở Hình 3b, ta có: U IR 0 .R 0 R r r 0 1 0 R E0 r 0.5 U 0 1 1 R r0 + Đồng nhất (1) và (2) suy ra: E E E 0 1 2 r0 R1 r1 R 2 r2 0.5 1 1 1 và r0 R1 r1 R 2 r2 + Thay số E1 = 15V;r1 1 ; E2 = 10V; r2 1 ; R1 3 ; R 2 5 1 1 1 Tính được: r0 2,4 ; 0.5 r0 3 1 5 1 E0 15 10 E0 = 5V. 2,4 3 1 5 1
5. Câu 4: 1(đ) a) Cường độ điện trường do q1 gây ra tại B là A EB EB có: q B 1 0.5 + điểm đặt, phương, chiều như hình vẽ: 1 16.10 6 + Độ lớn: E 9.109 1 =9.109. = 8.105( V/m) B .r 2 2.0,32 0.5 b) Ta có E M= E1 +E2 = 0 E1 = -E2 . vì hai điện tích cùng dấu nên M phải nằm trong đoạn thẳng AB mà |q | > |q | nên M nằm gần B hơn A như hình vẽ: 1 2 A E2 E1 B 0.5 q1 M x q2 Gọi x là khoảng cách từ M đến B ta có E1 = E2. q q k 1 k 2 x2. q (r x)2 q .(r x)2 .x2 1 2 0.5 x2.16.10-6 = (30 – x)2.4.10-6 (2x)2 = (30 – x)2 2x = 30 – x x = 10 (cm) vậy M cách A 20 cm cách B 10 cm Câu 5: 2(đ) a) Khi khóa K đóng và nối (1) với (3) ta có 0.5 2 2 2 P = I R2 = U .R2/(R2 + r) P đạt cực đại khi (R + r)2 /R min khi R = r = 6Ω b) K mở và nối (1) với (3) Nhiệt lượng tỏa ra trên r là: 0.5 2 2 2 C12 E C12 E Qr = W – W12 = C12.E - = 2 2 Nối (2) và (3), khóa K đóng. Q 2 R2 R1 C12 E Và QR1 + QR2 = = Qr Q R 2 R1 2 Suy ra : R1 = 3R2. (1) 0.5 R1R2 2 Vì suất mạch ngoài không đổi nên ta có. R1. = r (2) R1 R2 Từ (1) và (2) ta có R1 =2r =12, R2 = 4 K mở và con chạy C dịch chuyển từ M đến N thì tổng điện tích dịch 0.5 chuyển qua G là: ’ Q = / q1 – q1 / + /q2’ – q2/ = (C1+ C2)UMN E Với UMN = .R1 Dòng điện trung bình qua G là: R1 r
6. Q C C U U C C v I = 1 2 MN = MN 1 2 = 12µA t t MN Từ đó suy ra : E = 18V Câu 6: 2 (đ) + Khi nối vào A, B hiệu điện thế U ta có; C3 C1U q1 C1U; q2 q3 q4 5 A B 0.5 M N C2 C1 C4 + Khi nối M,N với hiệu điện thế U gọi điện tích trên các tụ tương ứng khi đó là: / / / / q1,q2 ,q3 ,q4 ; Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có 6C U 0.5 q/ q/ q q 1 ; (1). 1 2 1 2 5 6C U q/ q/ (q q 1 ; (2). 1 4 1 4) 5 / / / q2 q1 2q4 / / U; (3). .+ Từ (1) và (2) ta có: q2 q4 C1 C1 C1 / / Thế vào (3) ta có: 3q2 q1 C1U; (4). 0.5 23C U Giải hệ (1) và (4) ta có: q/ 1 1 20 / / q1 23 . +Vậy hiệu điện thế hai đầu A, B khi đó là: UAB U C1 20 0.5 / Thay số: UAB = 23V Câu 7: 2 a) Vì bỏ qua lực đẩy acsimet của không khí nên các lực tác dụng lên quả (đ) cầu là     P , F . Để quả cầu cân bằng thì P + F =0 4 0,5 Suy ra: P= F, Mà P= mg = D.V.g= D . .r 3 .g 3 U F= q d 4 U D . .r 3 .g = q + + + + 3 d F 4d r3Dg q . Thay số ta có 3U q 38.10 11(C) Vì lực điện trường 0.5 ngược chiều với cường độ điện trường nên ta có q< 0 P 11 q 38.10 (C) _- - - - - - b) +Nếu đột nhiên đổi dấu hiệu điện thế còn điện trường giữ nguyên thì 0.5 lực điện cùng phương, cùng chiều, cùng độ lớn với trọng lực. Vậy giọt
7. dầu bây giờ chịu tác dụng của lực có độ lớn bằng 2P hướng xuống nên sẽ chuyển động với gia tốc a= 2g= 20 m/s2 +Thời gian giọt dầu xuống bản dưới là 2s 10 2 1 t 10 3 (s) 0.5 a 10 10 10 lượng P, đứng yên trên mặt sàn nằm ngang và tựa vào một con lăn nhỏ Câu 8: 2 - Vì đồ thị trên P-V là đoạn thẳng nên ta có: P = αV + β (*); trong đó α và (đ) β là các hệ số phải tìm. - Khi V = V0 thì P = P0 nên: P0 = αV0 + β (1) 0.5 - Khi V = 2V0 thì P = P0/2 nên: P0/2 = 2αV0 + β (2) - Từ (1) và (2) ta có: α = - P0 / 2V0 ; β = 3P0 / 2 3P P - Thay vào (*) ta có phương trình đoạn thẳng đó : P = 0 - 0 V 2 2V0 ( ) - Mặt khác, phương trình trạng thái của 1 mol khí : PV = RT 0.5 ( ) 3V 2V - Từ ( ) và ( ) ta có : T = 0 P - 0 P2 R RP0 - T là hàm bậc 2 của P nên đồ thị trên T-P là một phần parabol P0V0 + khi P = P0 và P = P0/2 thì T = T1 =T2 = ; R + khi T = 0 thì P = 0 và P = 3P0/2 . 0.5 3P0 9V0P0 cho nên khi P = thì nhiệt độ chất khí là T = Tmax = 4 8R - Đồ thị biểu diễn quá trình đó trên hệ toạ độ T-P là một trong hai đồ thị dưới đây : T 9V P /8R 0 0 2 1 V0 P0 /R 0.5 P 0 P /2 3P /4 P 3P /2 0 0 0 0 Câu 9: 2 +Ký hiệu chiều dài và khối lượng của thanh lần lượt là l và m. Do nâng (đ) thanh từ từ do vậy có thể coi rằng thanh luôn cân bằng ở mọi vị trí. Xét khi thanh hợp với phương ngang một góc . Các lực tác dụng lên thanh 0.5 như hình vẽ ta có: F N Fms P O +Chiếu phương trình (1) lên phương ngang và phương thẳng đứng ta 0.5
8. được: F.sin = Fms (2) và mg = N + F.cos (3) 1 + Chọn trục quay A, ta có: F.l = mg. .cos (4) 2 Từ (2), (3) và (4) rút ra: 0.5 mg mg 2 Fms = .sin .cos ; N = (1 + sin ) 2 2 Để thanh không trượt thì: Fms N sin .cos  đúng với mọi góc α; 1 sin2 0.5 Ta có: sin .cos sin .cos sin .cos 1 1 sin2 cos2 2sin2 2 2 sin .cos 2 2 Vậy để nâng thanh đến vị trí thẳng đứng F 1 mà đầu dưới không bị trượt thì:  . 2 2 N B P A Fms Câu 10: 2 - Cắt lấy một đoạn dây đã biết điện trở suất. (đ) Lập mạch điện kín gồm nguồn điện, đoạn dây đã cắt ra và ampe kế Khi đó đo đươc cường độ dòng điện chạy qua ampe kế là: E 0.5 I (1) r R Trong đó E, r là suất điện động, điện trở trong của nguồn, R là điện trở của đoạn dây đã cắt ra. - - Cắt bớt đoạn dây trên, chẳng hạn chỉ để lại 3/4 chiều dài (hoặc một nửa chiều dài, ) rồi lắp lại vào mạch và đo cường độ dòng điện: E 0.5 I' (2) 3 r R 4 1 1 Từ (1) và (2) rút ra: R 4E (3) I I' Thay (3) và (1) hoặc (2) tìm được: 0.5 1 1  4  .I.I' 4E E I I' S d 2 d 2 (I' I) Trong đó điện trở suất ρ đã biết, chiều dài dây dẫn đo được bằng giấy kẻ 0.5 ô. Để xác định đường kính d của dây, cuốn nhiều vòng (chẳng hạn N
9. vòng) sát nhau lên bút chì rồi đo bề rộng của N vòng đó rồi chia cho N ta được d. Lưu ý : - Học sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa. - Người chấm linh hoạt cho 0,25 điểm ở các phần . - Điểm toàn bài lấy hai chữ số thập phân.