Đề thi chọn HSG lớp 11 - Môn: Lí

Nội dung text: Đề thi chọn HSG lớp 11 - Môn: Lí

1. SỞ GD & ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 NĂM HỌC 2011-2012 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC Dành cho học sinh THPT không chuyên Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề. Câu 1: Một ống thuỷ tinh nhỏ, tiết diện đều, một đầu kín, một đầu hở, chứa một khối khí lí tưởng được ngăn cách với không khí bên ngoài bằng cột thuỷ ngân có chiều cao h=119mm. Khi ống thẳng đứng miệng ống ở dưới, cột không khí có chiều dài l1=163mm. Khi ống thẳng đứng miệng ống ở trên, cột không khí có chiều dài l2=118mm. Coi nhiệt độ khí không đổi. Tính áp suất Po của khí quyển và độ dài lo của cột không khí trong ống khi ống nằm ngang. Câu 2: E1,r1 E2,r2 Cho mạch điện như hình 1. Biết E1=6V, r1=1Ω, r2=3Ω, D R1=R2=R3=6Ω. Vôn kế lí tưởng. a) Vôn kế chỉ 3V. Tính suất điện động E2. b) Nếu nguồn E2 có cực dương nối với B, cực âm nối với D thì V vôn kế chỉ bao nhiêu? R1 R3 Câu 3: A B Có 4 quả cầu nhỏ giống hệt nhau, mỗi quả có khối lượng C m, điện tích q. Treo 4 quả vào điểm O bằng 4 sợi dây mảnh cách điện dài l. Khi cân bằng, bốn điện tích nằm tại 4 đỉnh của hình R2 vuông ABCD cạnh a=l. a) Tính lực điện do ba điện tích đặt tại A, B, D tác dụng lên điện tích đặt tại C theo q, l và hằng số điện k. Hình 1 b) Tính giá trị của q theo m, l và gia tốc trọng trường g. Áp dụng bằng số: l=20cm, m= (1 2 2) gam, g=10m/s2, Nm2 k=9.109 ( ) .  C 2 B Câu 4: Hai thanh ray có điện trở không đáng kể được ghép song song với nhau, cách nhau một khoảng l trên mặt phẳng nằm ngang. Hai đầu của hai thanh được nối với R nhau bằng điện trở R. Một thanh kim loại có chiều dài v cũng bằng l, khối lượng m, điện trở r, đặt vuông góc và l tiếp  xúc với hai thanh. Hệ thống đặt trong một từ trường đều B có phương thẳng đứng (hình 2). 1. Kéo cho thanh chuyển động đều với vận tốc v. a) Tìm cường độ dòng điện qua thanh và hiệu điện thế giữa Hình 2 hai đầu thanh. b) Tìm lực kéo nếu hệ số ma sát giữa thanh với ray là μ. 2. Ban đầu thanh đứng yên. Bỏ qua điện trở của thanh và ma sát giữa B thanh với ray. Thay điện trở R bằng một tụ điện C đã được tích điện đến C hiệu điện thế U0. Thả cho thanh tự do, khi tụ phóng điện sẽ làm thanh chuyển động nhanh dần. Sau một thời gian, tốc độ của thanh sẽ đạt đến một giá trị ổn định vgh. Tìm vgh? Coi năng lượng hệ được bảo toàn. Câu 5: h Thanh đồng chất AB tiết diện đều dài l=2m, trọng lượng P, đứng yên trên mặt sàn nằm ngang và tựa vào một con lăn nhỏ không ma sát C A  gắn vào đầu bức tường ở độ cao h=1m (hình 3). Giảm dần góc  thì thấy thanh bắt đầu trượt khi =700. Hãy tính hệ số ma sát nghỉ giữa thanh và Hình 3 sàn khi đó. 1
2. HẾT SỞ GD & ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 NĂM HỌC 2011-2012 HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ THANG ĐIỂM MÔN: VẬT LÝ – KHÔNG CHUYÊN Câu Nội dung Điểm Khi miệng ống ở dưới, không khí trong ống có thể tích V1=Sl1, áp suất P1=(Po-h) mmHg. 0,25 Khi miệng ống ở trên, không khí trong ống có thể tích V2=Sl2, áp suất P2=(Po+h) mmHg. 0,25 1 Quá trình đẳng nhiệt: P1V1=P2V2 0,25 Sl()() P h Sl P h 0,25 (2đ) 1o 2 o Po 743 mmHg 0,25 Khi ống nằm ngang, không khí trong ống có thể tích Vo=Slo, áp suất Po. 0,25 Quá trình đẳng nhiệt: P1V1=PoVo 0,25 Slo P o Sl1( P o h ) l o 137 mm 0,25 E1,r1 E2,r2 D I V R1 R3 A I1 B C I2 R2 R (R R ) Điện trở mạch ngoài là: R 2 1 3 4 0,25 R2 R1 R3 2 IR1 2 1 I (2đ) I đến A rẽ thành hai nhánh: I1 0,25 IRR2 1 3 2 3 UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I = 6 -3I 0,25 UCD 3V 6 -3I = 3 I = 1A, I = 3A 0,25 * Với I= 1A E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = 8 E2 = 2V 0,25 * Với I = 3A E1 + E2 =8 .3 = 24 E2 = 18V 0,25 Khi đổi chỗ hai cực thì hai nguồn mắc xung đối. Với E2 = 2V< E1: E1 phát, E2 thu, dòng điện đi ra từ cực dương của E1 E1 E2 I 0,5A UCD = UCA + UAD =6 -3I = 4,5V 0,25 R r1 r2 2
3. Với E2 = 18V > E1: E2 là nguồn, E1 là máy thu E E I 2 1 1,5A R r1 r2 0,25 UCD = UCA + UAD = R1I1 + E1 +r1I = 6 +3I = 10,5V Lực tác dụng vào điện tích đặt tại C như hình vẽ.     FFFFAC BC DC (1) 0,25  Do tính đối xứng nên lực F cùng chiều với AC 0,25 HV 0,25 3 (2đ) Chiếu phương trình (1) lên phương AC ta được: 0,25 0 0 F = FAC + FDCcos45 + FBCcos45 kq2 1 F 2 2 0,25 l 2      Xét quả cầu C. Các lực tác dụng vào quả cầu gồm: TPFFF,,,,AC BC DC .      Tại vị trí cân bằng của quả cầu C: TPFFF AC BC DC 0    FPT (như hình vẽ)   Hợp lực của FP phải có phương của dây treo OC. 0,25 kq2 mgl 2 Do =450 nên F P mg 0,5 2 q 2 0,25 l k(0,5 2) Thay số: q 3.10 7 C . 0,25 1) Suất điện động cảm ứng: E = Blv 0,25 Blv a) Cường độ dòng điện: I 0,25 R r BlvR Hiệu điện thế hai đầu thanh: U=I.R= 0,25 4 R r (2đ) B2 l 2 v 2) Lực từ cản trở chuyển động: Ft = B.l.I = 0,25 R r B2 l 2 v Lực kéo: F = Ft + Fms = + μmg 0,25 R r 3
4. Khi thanh chuyển động ổn định thì gia tốc của nó bằng 0 cường độ dòng điện trong mạch bằng 0 hiệu điện thế trên tụ bằng suất điện động cảm ứng: U = E = Blvgh 0,25 Bảo toàn năng lượng: 1 1 1 1 1 1 CU 2 CU 2 mv 2 hay CU 2 CB2l2v 2 mv 2 2 0 2 2 gh 2 0 2 gh 2 gh 0,25 C vgh = U 0,25 0 CB2 l 2 m B N2 C HV N1 h 0,25 P  F A ms Phương trình cân bằng mômen với trục quay A: AB h Plcos sin  0,5 5 P. c os N . AC N . N 22 2 sin 2 2h (2đ) Điều kiện cân bằng tịnh tiến theo phương đứng có: Plcos2 sin  0,25 P N N cos N P 1 2 1 2h Điều kiện cân bằng tịnh tiến theo phương ngang có: Plcos sin 2  0,25 FN sin ms 2 2h Vì thanh không trượt nên ma sát là ma sát nghỉ, do vậy: lcos sin 2  0,25 FN   ms 1 2h lc os2 sin  Với  70o  0,34 0,5 HẾT 4