Đề thi môn vật lí khối 10 năm 2015 thời gian: 180 phút trường THPT chuyên Nguyễn Tất Thành tỉnh Yên Bái6192

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG ĐỒNG BẰNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TẤT THÀNH TỈNH YÊN BÁI ĐỀ THI MƠN VẬT LÍ KHỐI 10 NĂM 2015 Thời gian: 180 phút (Đề gồm có 02 trang) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ BÀI Câu 1( Tĩnh điện - điểm ): Một tụ điện phẳng, diện tích hai S, đặt nằm ngang hình vẽ, A giữ cố định, B khối lượng khơng đáng kể nối với lị xo nhẹ có độ cứng k Hai nối với nguồn điện có hiệu điện U qua khóa K Ban đầu khóa K mở, hai cách khoảng d lị xo có độ dài tự nhiên a) Sau đóng khóa K, người ta thấy khoảng cách hai d Nếu đóng khóa K khoảng thời gian ngắn để B dịch chuyển chưa 10 đáng kể, sau lại ngắt K vị trí cân B thay đổi sao? b) Tìm giá trị cực đại mà hiệu điện hai tụ đạt B nằm cân Câu (Điện từ - điểm ) Cho mạch điện hình vẽ, M N L x A T1 T2 hai ray kim loại T E đặt mặt phẳng nằm ngang, song B song cách đoạn l, điện trở T B không đáng kể; AB kim loại Q khối lượng m tiếp xúc điện với P hai ray lúc đầu giữ nằm n vng góc với hai ray Nguồn điện có suất điện động khơng đổi E, cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở mạch điện R Trong vùng MNQP có từ trường với vectơ cảm ứng từ B hướng thẳng đứng (xem hình vẽ) Bỏ qua ma sát Ở thời điểm t = người ta thả nhẹ AB 1) Hãy mô tả tượng vật lý xảy mạch 2) Thiết lập hệ thức vận tốc AB với cường độ dòng điện tốc độ biến thiên cường độ dòng điện mạch Từ phương trình này, dựa vào định luật bảo tồn lượng, nhận xét dạng lượng biến đổi mạch 3) Tìm biểu thức lực từ tác dụng vào AB thời điểm t 4) Viết phương trình chuyển động AB Cho biết nghiệm phương trình y’’(t) + 2ay’(t) + by(t) = (với a  b  ) có dạng: y = y0exp [(a  a  b )t ] với y0 xác định từ điều kiện ban đầu ThuVienDeThi.com Câu ( Quang học - điểm): Một thấu kính hội tụ mỏng có tiêu cự f  30cm tạo ảnh nguồn sáng điểm chuyển động Biết nguồn sáng qua trục thấu kính theo phương lập góc   600 với trục vận tốc ảnh lập với trục góc   300 Hỏi thời điểm nguồn sáng cách thấu kính khoảng cách d bao nhiêu? y Câu 4: ( Dao động học - điểm ) Một vật có khối lượng m trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh cao mặt phẳng nghiêng nêm đặt mặt bàn nhám (như hình vẽ) Mặt nghiêng nêm lập với mặt phẳng nằm ngang  góc  , gồm hai phần, phần dài L : Phần thên tuân x x theo qui luật   tan  phần có   (  1) tan  L L Giả thiết nêm không trượt mặt bàn Lập phương trình tọa độ x vật theo thời gian Lập biểu thức vẽ dạng đồ thị biểu diễn phụ thuộc vào thời gian lực ma sát mặt bàn tác dụng lên nêm , đảm bảo cho nêm trạng thái đứng yên Câu ( Phương án thực hành - điểm ): Cho dụng cụ sau : Một kim nam châm nho có mơmen qn tính I trục quay qua khối tâm vng góc với mặt phẳng kim mômen từ Pm ; sợi dây mảnh không dãn ban đầu không xoắn; đồng hồ bấm dây; giá thí nghiệm Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định thành phần nằm ngang từ trường Trái Đất Hãy trình bày sở lý thuyết xây dựng công thức cần thiết Vẽ sơ đồ cách bố trí thí nghiệm nêu bước tiến hành Đánh giá sai số phép đo Hết Người đề Vũ Thị Phương Lan- 0986362749 ĐÁP ÁN ThuVienDeThi.com x Câu Hướng dẫn a) Khi đóng khóa K, B bị A hút dịch chuyển đoạn x (4đ)  S Điện tích A: qx  CU  U Điểm 0,5 dx Cường độ điện trường tạo A là: Ex  Lực từ tác dụng lên B là: Fx  qx Ex  q U   x  2 2 S d  x   SU 0,5 d  x  Muốn cho B nằm cân tại vị trí x1 (bỏ qua tác dụng trọng lực) đó, lực điện phải cân với lực đàn hồi lò xo tác dụng lên B: Fx  kx1   SU 2 d  x   kx1 (1); với x1  0S d 0,5 d 10 Nếu đóng K thời gian ngắn ngắt K, B chưa dịch chuyển, điện tích A là: Q  CU  0,5 0,25 U , giữ khơng đổi Sau đó, B bị hút phía A di chuyển đến vị trí cân U x2  U x2  SU Q Q d  x2  Q Q2   Ex2    Fx2  QEx2   0S Cx2 d  x2  2 S 2 S 2d Điều kiện cân bằng: Fx  kx2 0,5 (2) d  x1  , với x  d  x  0, 08d x Từ (1) (2) suy ra:  x1 d2 10 b) Theo (1), hiệu điện Ux hai tụ B nằm cân (sau dịch lại gần A đoạn x) là:  SU x2 d  x  3  U x2   kx U x đạt cực đại y  x d  x  x2  2d d  U xmax  3 0,25 0,5 2k x d  x  0S đạt cực đại Đạo hàm y’ = suy 0,5 2kd 3 S Chú ý: Có thể tìm (3) dựa vào định luật bảo toàn lượng: Độ biến thiên lượng tụ điện (do B dịch lại gần A) công ngoại lực (ở lực đàn hồi): ThuVienDeThi.com W   SU Q2 Q2 x; A  Fx x; W   A  Fx  x , d  x  d    2 S 2 S d  x  mà Fx  kx +)ở thời điểm t  , i0  E / R có chiều từ B đến A (4đ) Sau thời điểm t  , dòng điện mạch i có chiều từ B đến A Lúc bng tay, lực từ f  Bil vng góc với AB, kéo AB theo chiều Ox Khi chuyển động với vận tốc v từ trường, xuất sđđ cảm ứng thanh:  cư = Blv Sđđ cảm ứng gây dòng cảm ứng thanh, chiều từ đến A B Dòng làm giảm dòng i0 mạch, gây tượng tự cảm cuộn dây L:  tc = Ldi / dt Theo định luật Ohm Từ rút v ta có: i E   tc   cu R v (1) 0,75 E iR Ldi   Bl Bl Bldt +) Từ (1) ta có iEdt  d (1 / Li )  Bildx  Ri dt (2) Có thể kết luận (2) sau: iEdt lượng nguồn E cung cấp Nó chuyển thành dạng lượng khác:  d (1 / Li )  dWt  Ri dt  Q (di < i giảm) lượng từ, nhiệt lượng toả  Bildx  fdx  A mạch, công nguyên tố lực từ làm dịch chuyển AB Phương trình (2) biểu thị định luật bảo tồn lượng mạch Chia hai vế phương trình (1) cho idt , đạo hàm hai vế kết thu theo thời gian, sau thay i  f / Bl , i'  f ' / Bl , i' '  f ' ' / Bl , x' '  v'  f / m (vì ma  mv'  f ), ta thu phương trình f ' ' R B 2l f ' f 0 L mL ThuVienDeThi.com (3) 0,75   BlE B l    R  R      t Nghiệm là: f  exp  R mL    2L   L  0,75 (4) Nghiệm có ý nghĩa vật lý lấy dấu (-)   BlE B l    R  R  t   f exp  t, exp      R mL    2L   L  f  Trong (5) B 2l R BlE  R      ; f0  mL 2L R  2L  Với điều kiện ban đầu t  , v  , x  , cách lấy tích phân v f dt , m x   vdt ta tìm phương trình chuyển động là: x (4đ) f0 exp t t  1 m 0,75 (6) Vẽ hình: 0,5 Kí hiệu d  OS, d '  OS ' , ảnh S’ ảnh thật (d’ > 0), ảnh ảo (d’ < 0) Từ tam giác đồng dạng SMH SOI ta có: v cos v0 sin  SH HM OI    d  SO OI d OI tan  0,75 (1) Tam giác:  S'KN đồng dạng với  S'OI ta có: S ' K KN v cos  v sin  OI     d'  tan  S ' O OI d' OI Từ (1) (2), suy ra: Mặt khác: d '  d' d  tan  tan  df tan   d f  f d  d f tan  Thay số: d  40cm; d  20cm (2) Lập phương trình tọa độ vật theo ThuVienDeThi.com 0,75 0,5  tan   f 1    tan   0,75 0,75 (5đ) thời gian: y x *Khi x  L   tan  L  Q Phương trình chuyển động vật theo phương ox: g sin  ( x  L)   x " L  N  f ms   Fms  f ms  N  mg    P (1) 0,5 x Đặt X= x - L  X "  x " (1) trở thành  X ''  g sin  X 0 L Phương trình có nghiệm (1') 0,5 X  Acos(t   ) với   Suy ra: x  L  Acos(t   ) g sin  L (2)  L  A cos    A  L  sin      v = x' = nên suy  Khi t =0 x = (2) trở thành : x  L 1  cos t     L 1  cost  0,5 (3) x L Khi x  L   (  1) tan  Tương tự ta tìm phương trình chuyển động vật:  x " 0,5 g sin  ( x  L)  L PT có nghiệm là: x  L  B cos  t  t1    ' với   g sin  L B  L 2 L  B cos  '  L  Khi t = t1 x = L; v = x' =  L    3  B sin    L  '    Do đó: x  L  L cos  t  t1    3   0,5 (4) Các lực tác dụng vào vật nêm biểu diễn hình vẽ Tại thời điểm, lực ma sát trượt nêm có độ lớn : f ms   mg cos (5) Điều kiện cân là: Fms  f ms cos  N sin  (6) Khi x  L thay   x tan  L vào (5) ( nêm có xu hướng trượt sang trái ) ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 f ms   mg cos = (1  cost )mg sin  Điều kiện (6) cho : Fms  mg.cos sin   1  cost mg.sin  cos  Fms  mg cos sin  cost  mg sin 2 cos t (7) x L Khi x  L thay   (  1) tan   3     f ms   mg cos  1  2cos  t  t1     mg sin     Suy  Fms   (8) 3   mg sin 2 cos  (t  t1 )     0,5 (9) + Từ phương trình (3) ta thấy A  L nên thời gian vật từ x = T     2 L g sin  0,25 + Từ phương trình (3) ta thấy B  L nên thời gian vật từ x = L đến 0,25 đến x = L : x = 2L : t2  t1  T     4 L g sin  Đồ thị lực ma sát bàn tác dụng lên nêm vẽ hình: 0,5 Fms mg sin 2 T  2 T L g sin  3T t Cơ sở lý thuyết xây dưng công thức: + Treo kim nam châm sợi dây mảnh cho cân kim nằm ngang Khi kim nam châm định hướng dọc theo hướng Bắc(3đ) Nam từ trường Trái đất Xoay kim nam châm lệch góc nhỏ khỏi vị trí cân ( mặt phẳng nằm ngang ) thả nhẹ, kim nam châm dao động nhỏ lắc xoắn tác dụng lực từ thành phần nằm ngang từ trường Trái đất + Khi kim nam châm lệch góc  , chịu tác dụng ngẫu lực từ: ( M  trái dấu ) M =  Pm B0 sin    Pm B0 + Phương trình chuyển động kim: I "   Pm B0   " Pm B0  0 I ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 + Vậy kim nam châm dao động điều hòa với chu kỳ: T  2  2 I Pm B0 4 I PmT (1)  Vậy thành phần nằm ngang từ trường Trái đất là: B0  Cách bố trí thí nghiệm cách đo: + Treo kim nam châm dây dẫn mảnh lên giá thí nghiệm, điều chỉnh để kim nam châm cân nằm ngang, dây treo thẳng đứng 0,25 0,25 0,5  qua khối tâm kim, kim nằm dọc theo B0 + Xoay cho kim lệch góc nhỏ thả nhẹ cho kim dao động Khi dao động ổn định, dùng đồng hồ bấm dây đo thời gian n dao động toàn phần ( khoảng từ đến 10 doa động ) Tính chu kỳ dao động kim dùng công thức (1) để tính B0 Lập lại thí nghiệm từ đến lần để tính giá trị trung bình B0 Đánh giá sai số: B0 2T  B0 T ThuVienDeThi.com 0,5 0,25 0,25 ... Lập phương trình tọa độ vật theo ThuVienDeThi.com 0,75 0,5  tan   f 1    tan   0,75 0,75 (5đ) thời gian: y x *Khi x  L   tan  L  Q Phương trình chuyển động vật theo phương ox: g sin... định thành phần nằm ngang từ trường Trái Đất Hãy trình bày sở lý thuyết xây dựng công thức cần thi? ??t Vẽ sơ đồ cách bố trí thí nghiệm nêu bước tiến hành Đánh giá sai số phép đo Hết Người đề Vũ... phần có   (  1) tan  L L Giả thi? ??t nêm khơng trượt mặt bàn Lập phương trình tọa độ x vật theo thời gian Lập biểu thức vẽ dạng đồ thị biểu diễn phụ thuộc vào thời gian lực ma sát mặt bàn tác