Đề thi môn vật lý khối 11 năm 2015 thời gian làm bài 180 phút trường THPT chuyên Bắc Giang tỉnh Bắc Giang10248

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 11 TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG TỈNH BẮC GIANG NĂM 2015 Thời gian làm 180 phút (Đề có trang, gồm 05 câu) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu (4 điểm): Hai ion có khối lượng điện tích m1, q1 m2, q2 Điện tích hai ion trái dấu Hai ion giữ cách khoảng r0 Tại thời điểm ban đầu t = chúng thả không vận tốc ban đầu Bỏ qua tác dụng trọng lực Hãy tìm 1) Thời gian kể từ lúc thả hai ion gặp 2) Khoảng cách r0’ hai ion để thả không vận tốc ban đầu chúng gặp sau thời gian gấp lần thời gian thả không vận tốc ban đầu khoảng cách r0 Câu (5 điểm): Hai vòng mảnh giống khối lượng m bán kính R nằm từ trường có cảm ứng từ B0 vng góc với mặt phẳng vịng (Hình 1) Tại điểm A C có tiếp xúc tốt, góc α = π/3 Hỏi vòng thu vận tốc ngắt từ trường? Điện trở đoạn dây làm nên vòng r Bỏ qua: độ tự cảm vòng dây, ma sát độ dịch chuyển thời gian ngắt từ trường A O α C Hình Câu (4 điểm): Một ống dẫn sáng thẳng hình trụ có chiết suất tuyệt đối n1 phần bọc ngồi có chiết suất tuyệt đối n2, chiều dài L Ống đặt nằm ngang khơng khí, hai đáy hai mặt phẳng vng góc với trục ống Một tia sáng đơn sắc chiếu tới đáy ống điểm I (I nằm trục ống), tia hợp với trục ống góc θi (hai đáy tiếp xúc với khơng khí) 1) Tìm điều kiện góc θi để tia sáng truyền ống ló khỏi đáy ống 2) Tính thời gian tia sáng hết đoạn ống dẫn sáng thẳng khi: a) Tia sáng truyền dọc theo trục ống b) Tia sáng truyền đến I theo phương hợp với trục ống góc θimax Tính hiệu thời gian t hai tia sáng hai trường hợp Nếu θi thay đổi thời gian tia sáng hết đoạn ống thay đổi nào? Cho tốc độ ánh sáng chân không c = 3.108 m/s Áp dụng: n1 = 1,5; n2 = 1,3; L = 300 m ThuVienDeThi.com Câu (4 điểm): Một vật nặng gắn chặt hai lò xo đặt mặt phẳng nằm ngang nhẵn Một đầu lò xo gắn chặt, đầu lại lò xo để tự Độ cứng lò xo k Người ta kéo đầu tự lò xo với vận tốc khơng đổi u theo phương dọc trục hướng xa vật nặng 1) Sau thời gian ngắn vật nặng có vận tốc u? 2) Ở điểm vật nặng cách vị trí ban đầu bao nhiêu? Câu (3 điểm): Xác định nhiệt nóng chảy λ nước đá hệ số truyền nhiệt k nhiệt lượng kế Công suất tỏa nhiệt môi trường vật tỷ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ vật môi trường xung quanh, nghĩa là: P = k(T – T0) Trong đó: k hệ số truyền nhiệt môi trường, phụ thuộc vào chất môi trường diện tích xung quanh vật; T nhiệt độ vật; T0 nhiệt độ môi trường (được coi không đổi) Cho dụng cụ thí nghiệm: (1) Một nhiệt lượng kế có nhiệt dung C biết (2) Một nhiệt kế bán dẫn (3) Một đồng hồ (4) Một cân (5) Chậu đựng nước có nhiệt dung riêng C0 biết (6) Chậu đựng nước đá (7) Giấy vẽ đồ thị Trình bày sở lý thuyết, cách bố trí bước tiến hành thí nghiệm, dạng đồ thị, cách hiệu chỉnh số liệu .HẾT Người đề Nguyễn Văn Đóa SĐT: 0973696858 ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN VẬT LÝ KHỐI 11 Câu Nội dung cần đạt Ý Điểm * Hệ ion hệ kín, ban đầu ion đứng yên, khối tâm G đứng yên: + Xét thời điểm ion cách r ta có: r2 = m2r ' m1r ' m1r m2r r1 =  r1’= r2’= m1  m m1  m m1 + m m1 + m + Cơ bảo toàn nên: m1r1 '2 m r2 '2 qq qq + + = 2 4o r 4o r0 + Thay (1) vào (2) đặt M = ta có: Mr’2 + 1 + Đặt (2) m1m qq ;k= (m1  m ) 4o 0,5 0,5 0,5 k k = r0 r + Do r giảm nên r’ < ta có:  (1) dr = ro 1 r k  1 dr =   dt M  r0 r  k dt Mro (3) 0,5 r π = cos 2θ với  θ  r0 ro sin  1 = r cos  ta có dr = -2rocos  sin  d  Thay vào (3) được: ro  /2  2cos d =  to =  k Mro 0,5 to  dt o M 3/2 ro q1q 1,0 + Từ kết ta thấy t 02 ~ r03 Câ u2  t '0   r0'    =    t   r0   t '0   r = r0    t0  '  r0' = 4r0 0,5 Khi ngắt từ trường ngồi cảm ứng từ giảm dần từ B0 0, làm xuất điện trường xoáy, điện trường gây dịch chuyển điện tích tự do, tạo thành dịng điện Ta tính dịng điện ThuVienDeThi.com Xét mạch kín AfCbA trùng với vịng bên trái Dịng có chiều trùng với chiều kim đồng hồ, theo hai nhánh: AfC có i1(t), F2 theo nhánh CbA có i2(t) A1 -Suất điện động cảm ứng tổng độ giảm C1 c  R 0,5 I2 I2 A B I1 I1 b + d F1 f C B t  r r l1  i l2  i1 2R 2R t  Với l1  R, l2  tương ứng 5 R độ dài cung (AfC) cung (CbA) 6R B  i1  5i   r t (1) 0,5 -Tương tự, viết định luật Ơm cho vịng kín AfCdA có: + Diện tích mạch AfCdA 1   (2  3)R S =  R  R.R  2  2 0,5 + Suất điện động cảm ứng: (2  3)R B t  r 2 r ir 2l1  i1 .R c    i1  2R 2R t 0,5 ' 2  3 R  i t    2r B t Thay (2) vào (1) ta được: i t    (2) 10  3 R 10r 0,5 B t -Theo định luật Ampe, đoạn dây l với dòng i(t) chịu tác dụng lực từ F  i.l.B t  hướng dọc theo bán kính Do tính đối xứng mà cung AA1 CC1 chịu tác dụng lực cân 0,5 triệt tiêu Phần bất đối xứng (đối với vòng dây bên trái) cung AfC A1bC1, i1  i2 -Tổng hợp lực tác dụng lên cung AfC hướng theo O1x:  /6 F1    /6  /6 i1B t .cos .R.d  i1B t .R sin  /6  i1B t .R 0,5 O1 R  0,5 ThuVienDeThi.com  I1 -Tổng hợp lực tác dụng lên vòng: 3R dB F  F2  F1  i  i1 .B t .R   B t  5r dt l -Lực gây nên biến đổi xung: m.dv  F.dt     I i 3R 10r   d B t   v  3R 10mr 1,0 B02 (n2) An i A1  J A2 (n1) Tìm điều kiện góc i : Để tia sáng truyền ống A1 phải xảy tượng phản xạ toàn phần Tức là: sin i  sin i gh  n n2  cos   n1 n1 0,5 (1) Theo định luật khúc xạ I: sin i  n1 sin  (2) Từ (1) (2), có: sin i  n12  n 22 0,5 Thay số được: i  480 26' a) Tia sáng truyền theo trục ống: t1  n1L 1,5.300 Thay số: t1   1,5.106 (s) c 3.10 0,5 b) Tia sáng truyền đến I theo phương hợp với trục góc i max : - Từ hình vẽ: Đoạn đường mà tia sáng phải truyền trường hợp   IA1  A1A   A n J   t2  L 1      n  cos cos n1L (3) cos 0,5 sin i Tại I: sin i  n1cos  cos   (4) n1 0,5 Với sin i max  n12  n 22 (5) Từ (3), (4) (5) ta có t  Thay số: t  * Hiệu L.n12 c.n 300.1,52  1,73.106 (s) 3.10 1,3 thời gian truyền hai tia sáng là: 0,5 ThuVienDeThi.com t  t  t1  L n1 (n1  n ) c n2 Thay số được: t  0, 23.106 (s) * Khi i thay đổi từ 00 đến i max 0,5 n1.L n12 L thì: t c c.n Thay số được: 1,5.106 (s)  t  1,73.106 (s) 0,5 k1 k2 u m O x Chọn trục Ox hình vẽ, gốc O trùng vị trí ban đầu vật Xét thời điểm t, vật có li độ x; đầu lị xo đoạn: u.t Phương trình vi phân mô tả chuyển động m là: mx’’=k(ut - x) - kx  mx’’=kut - 2kx (*) Đặt A= kut - 2kx (1) A’= ku - 2kx’ ; A’’= - 2kx’’; Thế vào (*) ta A’’+ Phương trình có nghiệm A = A0sin(ωt+φ) với ω = 2k A=0 m 1,0 2k m Tại thời điểm ban đầu: t = 0; x = 0; x’ = A = A0sinφ = 0; A’= ku – = ωA0cosφ; Từ suy ra: φ=0; A0 = ku m  ku  2k Thay vào (1) ta có: kut - 2kx=ku x m 2k sin( t) 2k m ut u m 2k sin( t)  m 2 2k  x’=v= 1,0 u u 2k t)  cos ( m 2 (2) 0,5 (3) 0,5 u u 2k 2k m t)  cos( t)= -  t = π  cos ( m m 2k 2 0,5 1) Khi vật có vận tốc u x’ = v = u = 2) Thay t = π m vào (2) 2k ThuVienDeThi.com ta được: x = u m u m u m sin     2k 2k 2k Vậy vật đạt vận tốc u thời điểm t = π ban đầu đoạn x = u m 2k m , vật cách vị trí 2k 0,5 ThuVienDeThi.com 1,0 Cơ sở lý thuyết Thả nước đá có khối lượng M nhiệt độ 0oC vào nhiệt lượng kế có chứa m0 (kg) nước nhiệt độ T0 Khi trạng thái cân nhiệt thiết lập, hệ có nhiệt độ T Ta có: C  m C0  T0  T   .M  M.C0 T  C  m0 C0 .(T0  T)  C T M (1) Xét trao đổi nhiệt hệ với môi trường xung quanh khoảng thời gian (t; t + dt): - Nhiệt lượng mà môi trường nhận được: dQ = - k.(T – T0).dt - Nhiệt lượng mà hệ tỏa hạ nhiệt độ từ T xuống T + dT: dQ = Chệ.dT Áp dụng PT cân nhiệt, ta có: - k.(T – T0).dt = Chệ.dT  dT k  dt T  T0 Chê Đặt ΔT = T0 – T, dT = - d(ΔT) ta được: d T   k  k dt  T  T0 exp   t   Chê C T   - Vì k  C nên:  k  k exp   t    t , C  C  ta có:  k  t  T  T0 1  C   Nhận xét: t tăng ΔT giảm, T tăng Đồ thị nhiệt độ hệ biến đổi theo thời gian có dạng Hình 5.1: - Hiệu chỉnh nhiệt độ hệ cân bằng: T  T '1 T (2) Xác lập trạng Trao đổi nhiệt v thái cân môi trường nhiệt T (oC) T0 T T1 T’1 0 t Thời điểm thả đá Trạng thái cân Hình 5.1 2.a Tiến hành thí nghiệm 1,0 ThuVienDeThi.com k Chê a Bố trí thí nghiệm Hình 5.2: (1) Nhiệt lượng kế có chứa nước, nước đá (2 (2) Nhiệt kế bán dẫn b Tiến trình thí nghiệm: (1) - Bước 1: Đổ nước vào nhiệt lượng kế, đo nhiệt độ T0 nước cân khối lượng nước m0 nhiệt lượng kế Hình - Bước 2: Cân khối lượng nước đá M 0oC thả vào nhiệt lượng kế, bấm đồng hồ đo thời gian - Bước 3: Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ nhiệt lượng kế theo thời gian, điền vào bảng số liệu Chú ý: Liên tục theo dõi số nhiệt kế để xác định thời điểm hệ đạt nhiệt độ thấp T1 1,0 Xử lý số liệu - Kết đo: + Khối lượng nhiệt độ ban đầu nước: T0 = …; m0 = … + Khối lượng nước đá thả vào nhiệt lượng kế: M = … - Bảng số liệu đo: t (s) T (oC) T0 … t1 … … T1 … - Đồ thị có dạng Hình 5.1 Dựa vào đồ thị: + Hệ số góc đồ thị: tan   k C  Hệ số truyền nhiệt MT: k  C tan  + Từ đồ thị ngoại suy ta có nhiệt độ T’1  Nhiệt độ T cân xác định theo cơng thức (2)  Nhiệt nóng chảy nước đá xác định theo công thức (1) -Hết - ThuVienDeThi.com ... tỏa nhiệt môi trường vật tỷ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ vật môi trường xung quanh, nghĩa là: P = k(T – T0) Trong đó: k hệ số truyền nhiệt mơi trường, phụ thuộc vào chất môi trường diện... sở lý thuyết, cách bố trí bước tiến hành thí nghiệm, dạng đồ thị, cách hiệu chỉnh số liệu .HẾT Người đề Nguyễn Văn Đóa SĐT: 0973696858 ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MƠN VẬT LÝ KHỐI... cân khối lượng nước m0 nhiệt lượng kế Hình - Bước 2: Cân khối lượng nước đá M 0oC thả vào nhiệt lượng kế, bấm đồng hồ đo thời gian - Bước 3: Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ nhiệt lượng kế theo thời gian,