ĐỀ ÔN THI HSG VẬT LÝ 12 – ĐỀ SỐ Câu 1(5 điểm): (2điểm) Cho mạch điện hình a Nguồn có suất điện động E=12V, điện trở khơng, điện trở R1=4Ω AB có điện trở đủ lớn Đi-ốt Đ có đường đặc trưng Vơn-Ampere hình b Dịch chuyển chạy C từ A đến B Hãy tính cơng suất tỏa nhiệt mạch trước sau Đi-ốt mở (3điểm) Cho mạch điện hình c Nguồn điện có suất điện động E = 8V , điện trở r = 2 Điện trở đèn R1 = R2 = 3 , Ampe kế coi lí tưởng K A a) Khoá K mở, di chuyển chạy C người ta nhận thấy điện trở phần AC biến trở AB có giá trị 1 đèn tối Tính điện trở tồn phần biến trở b) Mắc biến trở khác thay vào chỗ biến trở cho đóng khóa K Khi điện trở phần AC 6 ampe kế 5/3A Tính giá trị tồn phần biến trở E,r R1 D R2 C B Câu A Hình c 2.1 Thanh MN có chiều dài 50 cm, điện trở Ω trượt khơng ma sát hai ray song song, ray hợp với mặt phẳng ngang góc 30o Đầu hai ray nối với nguồn điện có suất điện động E = 12 V Hệ đặt từ trường có cảm ứng từ B vng góc với mặt phẳng hai ray có độ lớn B = 0,5 T (hình 3) Bỏ qua điện trở r, điện trở dây nối, khóa K ray Lấy g = 10 m/s2 Ban đầu giữ đứng yên theo phương nằm ngang a Đóng K, thả nhẹ tiếp tục đứng n Tính khối lượng b Kéo lên lực F đặt trung điểm MN có giá song song với ray Với F = 0,25 N tốc độ cực đại MN bao nhiêu? 2.2 Một vịng dây trịn bán kính R=5cm, có dòng điện I=10A chạy α qua.Vòng dây đặt từ trường không Biết cảm ứng từ điểm vịng dây có độ lớn B=0,2T có phương hợp với trục vịng dây góc α =300 (hình vẽ) Vẽ xác định lực từ tổng hợp tác dụng lên vòng dây Câu Chiếu chùm sáng song song từ không khí xuống mặt thống bể nước với góc tới i Cho chiết suất nước 4/3 a Biết chùm tia khúc xạ hợp với chùm tia phản xạ góc 120o Tính i b Chùm tia tới có tiết diện vng góc miền hình trịn bán kính 0,3 cm Khi sini = 4/5 chùm tia khúc xạ vng góc với đáy bể Tính diện tích vệt sáng đáy bể trường hợp Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự 10 cm Một vật sáng đoạn thẳng AB đặt vng góc với trục thấu kính (A nằm trục thấu kính) Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh A’B’ cách AB đoạn L Cố định vị trí thấu kính, di chuyển vật dọc theo trục thấu kính cho ảnh vật qua thấu kính ln ảnh thật Khi khoảng cách L thay đổi theo khoảng cách từ vật đến thấu kính OA = x cho đồ thị hình vẽ Từ đồ thị tính giá trị x1, x0 L0 L(cm) L1 L0 x(cm) O 15 x0 x1 Câu Một vật hình cầu bán kính R đứng n gỗ mỏng CD Tấm gỗ kéo mặt bàn nằm ngang theo chiều DC với gia tốc m khơng đổi a (hình vẽ) Kết vật lăn khơng trượt R phía D đoạn rơi xuống mặt bàn Hệ số O Tấm gỗ ma sát trượt vật mặt bàn k , gia tốc trọng Mặt bàn trường g Biết khối lượng mơ men qn tính D C vật trục quay qua tâm m I0 = 44 mR 105 Hãy xác định thời gian vật lăn gỗ gia tốc tâm O vật mặt bàn Tại thời điểm vật rơi khỏi gỗ vận tốc góc vật bao nhiêu? Chứng minh suốt trình chuyển động mặt bàn vật ln ln lăn có trượt Vật chuyển động quãng đường s mặt bàn? Câu Một bình kín hình trụ đặt thẳng đứng có chiều dài l chia thành hai ngăn nhờ pittông cách nhiệt (bỏ qua bề dày pittơng) Hai ngăn chứa chất khí lí tưởng, ngăn chứa 1mol khí, ngăn chứa mol khí Khi chất P1 khí hai ngăn có nhiệt độ T1 pittơng vị trí cân cách đầu bình đoạn l1 = 0,25l Gọi P0 áp suất riêng pittơng tác dụng lên chất khí ngăn Biết thông số trạng thái P, V, T n (mol) liên hệ với công thức: PV = nRT (với R số) Bỏ P2 qua ma sát Tính áp suất P1 P2 khơng khí hai ngăn theo P0 Chất khí ngăn giữ nhiệt độ T1 Hỏi phải thay đổi nhiệt độ chất khí ngăn đến giá trị (theo T1) để pittông cân vị trí cách hai đầu bình? HƯỚNG DẪN Câu Cho mạch điện hình 1: điện trở R = Ω, R1 R2 biến trở; nguồn điện E = 12 V, r = Ω Điều chỉnh để R1 = Ω, R2 = Ω Tính cường độ dịng điện qua R1 công suất tỏa nhiệt R2 Điều chỉnh R1 đến giá trị R0 giữ cố định, điều chỉnh R2 Hình đồ thị biểu diễn phụ thuộc P (công suất tỏa nhiệt R2) vào giá trị R2 Tính R0 Pmax Câu (4 điểm) Thanh MN có chiều dài 50 cm, điện trở Ω trượt không ma sát hai ray song song, ray hợp với mặt phẳng ngang góc 30o Đầu hai ray nối với nguồn điện có suất điện động E = 12 V Hệ đặt từ trường có cảm ứng từ B vng góc với mặt phẳng hai ray có độ lớn B = 0,5 T (hình 3) Bỏ qua điện trở r, điện trở dây nối, khóa K ray Lấy g = 10 m/s2 Ban đầu giữ đứng yên theo phương nằm ngang Đóng K, thả nhẹ tiếp tục đứng yên Tính khối lượng Kéo lên lực F đặt trung điểm MN có giá song song với ray Với F = 0,25 N tốc độ cực đại MN bao nhiêu? Bài 2.2: Một vòng dây trịn bán kính R=5cm, có dịng điện I=10A chạy qua.Vịng dây đặt từ trường không Biết cảm ứng từ điểm vòng dây có độ lớn B=0,2T có phương hợp với trục vịng dây góc α =300 (hình vẽ) Vẽ xác định lực từ tổng hợp tác dụng lên vòng dây α Hướng dẫn Chia vòng dây thành 2n đoạn nhỏ nhau, đoạn có chiều dài Δl cho đoạn dây coi đoạn thẳng Xét cặp hai đoạn đối xứng qua tâm vòng dây (tại M N), lực tác dụng lên đoạn FM FN biểu diễn hình vẽ B M α FM FN FMN I FN FM N α B Hợp lực tác dụng lên hai đoạn FMN có hướng dọc trục vòng dây độ lớn: FMN = B.I.Δl.sinα Lực tác dụng lên vòng dây hợp lực tất cặp đoạn dây chia có hướng hướng FMN độ lớn là: F = ∑ FMN = B.I.sinα ∑2Δl =B.I.2πR.sinα Thay số ta được: F ≈ 0,314N Câu (4 điểm) Chiếu chùm sáng song song từ khơng khí xuống mặt thống bể nước với góc tới i Cho chiết suất nước 4/3 3.1 a Biết chùm tia khúc xạ hợp với chùm tia phản xạ góc 120o Tính i b Chùm tia tới có tiết diện vng góc miền hình trịn bán kính 0,3 cm Khi sini = 4/5 chùm tia khúc xạ vng góc với đáy bể Tính diện tích vệt sáng đáy bể trường hợp 3.2 Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự 10 cm Một vật sáng đoạn thẳng AB đặt vng góc với trục thấu kính (A nằm trục thấu kính) Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh A’B’ cách AB đoạn L Cố định vị trí thấu kính, di chuyển vật dọc theo trục thấu kính cho ảnh vật qua thấu kính ln ảnh thật Khi khoảng cách L thay đổi theo khoảng cách từ vật đến thấu kính OA = x cho đồ thị hình vẽ Từ đồ thị tính giá trị x1, x0 L0 - Gọi d, d’ khoảng cách từ vật ảnh đến thấu kính - Áp dụng cơng thức thấu kính ta có: L(cm) L1 L0 x(cm) O 15 x0 x1 1 df = + ' d' = f d d d−f - Khoảng cách vật ảnh: L = d + d’ L= d+ df d − L.d + f.L = d−f (1) - Điều kiện để phương trình (1) có nghiệm là: = L2 − 4f.L L = 4f = 40 cm - Theo đồ thị ta thấy Lmin = L0 L0 = 40 cm - Thay L0 f vào phương trình (1) ta có: d = x0 = 20 cm - Từ đồ thị, có hai giá trị d1 = x1 d2 = 15 cm cho giá trị L d1 + d = L x1 + 15 = L x1 = 30cm d1.d = f.L 15.x1 = 10L Mặt khác theo (1) ta có Câu Lời giải : Cách 1: Xét hệ quy chiếu gắn với gỗ Vật chịu tác dụng lực quán tính hướng phía D: F = −ma có độ lớn F = + O ma Xét trục quay tức thời qua B Chọn chiều chuyển động dương I B = I + mR = + B D 149 mR (1) 105 Giải hệ: = Fqt R = ma = I B (2) 105a 44 105a a ; a12 = R = ; a1 = 149R 149 149 Cách 2: Viết phương trình chuyển động quay với trục quay qua tâm O: Gọi F lực ma sát nghỉ cầu ván, a1 gia tốc cầu đất: FR = I0γ (1) F = ma1 (2) a = a1 + γR (3) Giải hệ: = 105a 44 105a a) ; a12 = R = ; a1 = 149R 149 149 (γR gia tốc tiếp tuyến tâm quay B, a12 gia tốc tâm O vật gỗ) Thời gian để vật chuyển động gỗ lúc rời xe: t= 0 = t = = a12 298 1,7 a 105a 2 210 a a = = 1, 2 R R 149R R Vận tốc theo phương ngang vật chạm mặt bàn vận tốc theo phương ngang rời khỏi gỗ: v0 = a1t = 44a 298 0,5 a 149 105a Chọn thời điểm vật chạm mặt bàn thời điểm ban đầu.Các chiều dương hình vẽ Chúng ta có nhận xét từ thời điểm vật lăn có trượt, v0 R0 Trước + O Mặt bàn đổi chiều quay vật ln lăn có trượt Muốn vật lăn không trượt, điều kiện cần vật phải đổi chiều quay Giả sử đến thời điểm vật chuyển động tịnh tiến với vận tốc v’ quay với vận tốc góc ω’ Sử dụng định lí biến thiên động lượng mơmen động lượng : F ms dt = m(v’ – v0) => Fms Rdt = I0(’ – 0) => I0(’ – 0) = mR(v’ – v0) (*) Thay biểu thức I0 0 vào (*), ta thu được: I0 ' = mR v ' Điều có nghĩa cầu đổi chiều quay (’=0) v’=0 vật dừng lại Vậy vật lăn có trượt suốt q trình chuyển động mặt bàn cho tói dừng lại v0 a v 20 44 a kg 2kg 149.105.kg t = kg ; s = v0t t = = 0,124 kg Câu (2 điểm): Do pittông trạng thái cân bằng, ta có: F2 = F1 + F0 (1 đ) 0,25 P2 S = P1.S + P0 S n RT1 n1RT1 RT1 3P0 = + P0 = 0,75V 0, 25V V Ta có: P1V1 = n1RT1 P1 = n1RT1 = 1,5P0 V1 0,25 0,25 P2 = P1 + P0 = 2,5P0 0,25 Xét ngăn dưới, ta có: (1 đ) P2 V2 P2' V2' P V 15P0 = ; P2' = 2 = T1 T1 V2 0,25 Do pittơng trạng thái cân bằng, ta có: P2 ' = P1 '+ P0 = 2,75P0 Xét ngăn dưới, ta có: P1V1 P1'V1' P 'V ' 11T1 = ' ; T1' = 1 T1 = T1 T1 P1V1 0,25 0,5 ... Câu (4 điểm) Thanh MN có chiều dài 50 cm, điện trở Ω trượt khơng ma sát hai ray song song, ray hợp với mặt phẳng ngang góc 30o Đầu hai ray nối với nguồn điện có suất điện động E = 12 V Hệ đặt từ... khóa K ray Lấy g = 10 m/s2 Ban đầu giữ đứng yên theo phương nằm ngang Đóng K, thả nhẹ tiếp tục đứng yên Tính khối lượng Kéo lên lực F đặt trung điểm MN có giá song song với ray Với F = 0,25 N... 105a 44 105a a) ; a12 = R = ; a1 = 149R 149 149 (γR gia tốc tiếp tuyến tâm quay B, a12 gia tốc tâm O vật gỗ) Thời gian để vật chuyển động gỗ lúc rời xe: t= 0 = t = = a12 298 1,7 a 105a