HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LƯƠNG VĂN TỤY TỈNH NINH BÌNH ĐỀ THI MƠN VẬT LÝ KHỐI 11 NĂM 2015 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Thời gian làm 180 phút (Đề có 02 trang, gồm 05 câu) Câu Tĩnh điện (4,0 điểm) Hai vật khối lượng m trượt khơng ma sát cứng nằm ngang, nối với sợi dây nhẹ, khơng giãn, có chiều dài 2l (Hình 1) Một vật khác có khối lượng 2m gắn vào trung điểm dây Ban đầu, giữ cho ba vật độ cao sợi dây không chùng Thả nhẹ hệ, hóy xác định vận tốc cực đại vật v m l m l 2m u Hình Câu Điện xoay chiều (5,0 điểm) Một mạch điện gồm điện trở hình tạo thành theo cách sau Xuất phát từ hình vng cạnh có chiều dài L, điện trở R Nối trung điểm cạnh hình vng dây điện trở để tạo thành hình vng tiếp tục đến vô hạn Hãy xác định điên trở hai đỉnh đối diên hình vng ban đầu (Coi tất dây điện trở mạch có tiết diện điện trở suất) C D A M A D’ E B N B E’ C’ Hình Câu Quang hình (4,0 điểm) Một người qua suối nhỏ, nhìn xuống nước theo phương hợp với mặt nước góc 45 nhiên người nhận thấy đáy suối có nhẫn kim cương Khi đến nơi, nhìn theo phương thẳng đứng xuống, ngạc nhiên thấy tự nhiên bị nâng lên cao lúc đầu Nếu cho so với lúc đầu nhìn nhẫn dường nâng lên đoạn 18,2 cm Hỏi độ sâu suối Chiết suất nước 4/3 Câu Dao động (5,0 điểm) Bài 2/5 Một dây kim loại cứng mảnh uốn cho đặt trục Oy trùng với phần dây phần cịn lại trùng với đồ thị hàm số y ax với x >0 (xem hình vẽ) Quay dây theo phần thẳng đứng dây với vận tốc Một hạt có khối lượng m đặt cho chuyển động khơng ma sát dọc theo dây Tìm toạ độ ( x0 ; y ) hạt vị trí cân chu kỳ dao động bé hạt xung quanh vị trí cân Câu Phương án thực hành (3,0 điểm) Khung dây quay từ trường Cho rơto hình trụ bán kính R, có khung dây đồng N vịng, diện tích S Khối ThuVienDeThi.com lượng tồn rơto M Hai đầu khung dây nối với hai điện cực vành khuyên đồng Rôto đặt từ trường vng góc với trục quay nằm ngang Trục quay roto Vành khuyên gối lển vòng bi Khi roto quay, mômen cản Mc đồng xuất ma sát trục quay, điện cực chổi than Trục ma sát với khơng khí quay Cho số dụng cụ: - 01 đồng hồ đo vạn - 02 sợi dây khơng dãn, có sợi dây Khung dây đồng N dài gấp vài lần chu vi đáy hình trụ Một sơi dây khác vũng, diện tích S dài, dây có vạch chia để đo chiều dài - Một số gia trọng cần thiết biết khối lượng - Cơng tắc điện đồng hồ đo thời gian - Cặp điện cực chổi than giá đỡ cần thiết Hình Yêu cầu: Bằng cách dùng gia trọng sợi dây, người ta làm mơmen quay - Hãy vẽ sơ đồ thí nghiệm mơ tả phương pháp thí nghiệm nhằm khử mơmen cản Mc để rôto quay - Hãy xây dựng biểu thức tính gia trọng hiệu chỉnh để rơto quay - Đưa biểu đo giá trị thực nghiệm Từ sơ đồ thí nghiệm, thiết lập biểu thức xác định suất điện động rôto quay từ trường, từ rút cơng thức tính cảm ứng từ trung bình B theo số vơn kế - Lập bảng biểu đo giá trị thực nghiệm Hết HẾT Người đề Đoàn Xuân Huỳnh .ĐT: 0976501816 ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MƠN VẬT Lí KHỐI 11 Câu Nội dung cần đạt Gọi u vận tốc cầu 2m v vận tốc hai cầu m có vận tốc thời v điểm) dây hợp với phương ngang m góc Vì dây ln căng nên ta l có: v cos u sin (1) Mặt khác, theo định luật bảo toàn lượng, ta có: 1 2mu mv 2mgl sin (2) 2 Suy ra: v gl sin u gl sin gl v gl cầu m (hai Điểm m l 2m u 0,5 0,5 (3) 0,5 Khi hai cầu m chạm vào 90 , tức sin cos Suy hai cầu chạm u = [theo (1)] sin Lúc bất đẳng thức (3) trở thành đẳng thức Vậy vận tốc cực đại cầu 2m bằng: v max gl (khi 90 ) 0,5 Câu Từ (1) ta có v utg ( 90 ) , vào (2) được: ta u (tg 1) gl sin Suy ra: 2 0,5 u gl cos sin gl cos cos Theo bất đẳng thức Cauchy, ta có: 0,5 u gl (2 cos ) cos cos cos cos cos gl 3/ gl 0,5 cos 3 Suy vận tốc cực đại hai cầu m u max gl 0,5 cos Dấu xảy cos cos cos Câu Do số ô vuông mắc bên vô hạn nên điện trở hai đỉnh đối diện hình vng tỷ lệ với điện trở cạnh lớn hình vng đó: RAB R0 kRAC R0 kR (1) (với k > số) Do tính đối xứng mạch điện nên điểm (C , C ' );( D, D ' );( E , E ' ) có điện nên ta chập chúng lại Đồng thời C,C’ D,D’ A M1,N M2 A1 E,E ’ 0,5 B1 B 0,5 N2 ThuVienDeThi.com 0,5 tách M thành M , M N thành N , N điện trở mạch khơng đổi Ta có mạch hình vẽ sau: 0,5 Trong đó: R A1 ,B1 k R A1M k R AC R A1 ,B1 k R (2) 0,5 Điện trở tương đương toàn mạch: R R 0,5 R kR R DE 4 1 1 R R DE R / R / 2 R kR kR 0,5 2 2 2 22 2k 2k 1 k 0,659 2 k ( 1)k (3) 1 0 k (Loại nghiệm thứ hai) Vậy, điện trở hai đỉnh đối diện hình vng ban đầu là: R A ,B 0,659R 0,5 0,5 0,5 Mặt nước khơng khí tạo lưỡng chất phẳng người nhìn với góc 45 không thoả mãn điều kiện tương điểm lưỡng chất phẳng, cịn Hv nhìn vng góc thoả mãn điều kiện tương điểm nên người thấy 0,5 ảnh nhẫn i nâng lên B I Gọi A nhẫn đáy r người suối A' ảnh mà C D H h nhìn thấy Vì i i 0,5 r nhỏ nên: A’ r A Câu 0,5 H BD BA r r cos r h Tương tự BC i cos i BD BC Mà BI cos r cos i H h r i cos r cos i 0,5 (*) 0,5 ThuVienDeThi.com sin i sin i i n (1) n; sin r r sin r Vì r i nhỏ nên từ (1): sin i cos i i n sin r n cos r r cos i i n cos r r i cos r (**) r cos i H cos i Từ (*) (**) h n cos r H cos i2 cos i1 18,2 Theo ra: h2 h1 18,2 cm n cos r2 cos r1 Vì i2 r2 nhỏ nên: H 57,8 cm Vậy độ sâu suối 57,8cm Theo định luật khúc xạ ánh sáng: 0,5 0,5 0,5 Chọn hệ quy chiếu gắn với dây kim loại Lực tác dụng lên m gồm: Trọng lục Hv P mg , phản lực N lực quán tính 0,5 t li tâm: Fq m x Khi m vị trí cân M ( x ; y ) Ta có: P Fqt N (1) y N Chiếu (1) lên phương tiếp tuyến Mt (hình vẽ ) ta được: Fqt cos mg sin (2) x0 (3) mg g Mặt khác, hệ số góc tiếp tuyến Mt là: tg y ' ( x ) 3ax 02 ( 4) Từ (3), (4) suy ra: tg Fqt P O Câu M y N A Fqt 0,5 0,5 x0 x M r m P Fqt' x 0, y , tức điểm M trùng với gốc O (loại) 0,5 0,5 2 6 , y0 3ag 27a g 0,5 Với dịch chuyển nhỏ m ta coi gần m dịch chuyển Mt Xét thời điểm t, m lệch khỏi vị trí cân M đoạn nhỏ r (xem hình) Theo định luật II Newton ta có: x0 Fqt' cos mg sin m r " (5) với Fqt' m ( x r cos ) (6) Thế (2) (6) vào (5) ta rút được: r cos r '' hay r '' cos r (7) Phương trình chứng tỏ m dao động điều hồ quanh M với chu kì: ThuVienDeThi.com 0,5 T 2 2 tg cos 0,5 2 2 9a hay: T 3a g 1.Khử mô men cản Sơ đồ hình vẽ: - Sợi dây có gia trọng lên hình trụ, thả cho rơi làm cho trụ quay Ta có phương trình sau: P T ma MR a TR M c R 0,25 Vành khuyên đồng Trục quay 0,25 Rút ra: M c mhc gR m( g a ) R MRa Như ta cần chọn khối lượng hiệu chỉnh mhc Câu m( g a ) Ma g 2g Gia tốc a xác định việc đo thời gian vật m chuyển động quãng đường chuyển động vật m Cho m chuyển động quãng đường h1, h2, h3, (Vo=0) Đo thời gian chuyển động tương ứng t1, t2, t3, h h1 h2 h3 hn t t1 t2 t3 tn t2 … h 0,5 tg a Từ đồ thị tính a = 2tg t2 - Buộc gia trọng mhc tính vào sợi dây dài quấn vào hình trụ Buộc gia trọng m nói vào đầu sợi dây ngắn quấn vào hình trụ (hai dây quấn chiều nhau) Sau thả tay ra, hình trụ quay nhanh dần vật gia trọng m dây buộc rời khỏi hình trụ tiếp tục chuyển động gia trọng hiệu chỉnh mhc Xác định suất điện động cảm ứng từ trung bình B d d d NBS cos NBS sin Ta có dt dt 0,5 dt Khi rơto quay suất điện động dạng hình sin NBS sin ThuVienDeThi.com 0,25 Số vôn kế giá trị hiệu dụng U NBS B 2U NS Như vậy, để đo B, ta cần phải đo hình trụ (roto) quay với vận tốc góc 0,25 , dẫn tới đo vận tốc gia trọng hiệu chỉnh mhc v h h1 h2 h3 hn t t1 t2 t3 tn 2UR h v v R suy B NSv t R Các bước tiến hành thí nghiệm: + Sau xác định gia trọng hiệu chỉnh mhc Buộc mhc vào đầu sợi dây dài, gia m vào sợi dây ngắn Quấn hai sợi dây vào hình trụ theo chiều Thả tay hai gia trọng Khi gia trọng m sợi dây rời khỏi hình trụ roto mhc chuyển động Khi bắt đầu đo hiệu điện U h,t (quóng đường thời gian chuyển động đều) 0,5 + Giai đoạn đầu, roto chuyển động nhanh dần đều, hiệu điện hàm tuần hồn thờii gian Do khơng thể đo xác từ trường B giai đoạn (Họ tên, ký tên -Điện thoại liên hệ) Đoàn Xuân Huỳnh ĐT 0976501816 ThuVienDeThi.com ... giá trị thực nghiệm Hết HẾT Người đề Đoàn Xuân Huỳnh .ĐT: 0976501816 ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MƠN VẬT Lí KHỐI 11 Câu Nội dung cần đạt Gọi u vận tốc cầu 2m v vận... vạch chia để đo chiều dài - Một số gia trọng cần thi? ??t biết khối lượng - Cơng tắc điện đồng hồ đo thời gian - Cặp điện cực chổi than giá đỡ cần thi? ??t Hình Yêu cầu: Bằng cách dùng gia trọng sợi... a ) R MRa Như ta cần chọn khối lượng hiệu chỉnh mhc Câu m( g a ) Ma g 2g Gia tốc a xác định việc đo thời gian vật m chuyển động quãng đường chuyển động vật m Cho m chuyển động quãng