Trường THPT chuyên Lê Quý Đôn tỉnh điện biên đề thi môn vật lí lớp 1110839

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN TỈNH ĐIỆN BIÊN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ THI MƠN VẬT LÍ LỚP 11 (Đề có 02 trang, gồm 05 câu) Câu (04 điểm) Một vịng mảnh điện mơi có khối lượng m, tích điện Q phân bố Vịng lăn khơng trượt (do quán tính) mặt phẳng ngang cách điện vùng từ trường  có véc tơ cảm ứng từ B vng góc với mặt phẳng vịng Xác định vận tốc khối tâm vòng áp lực vòng xuống mặt phẳng nằm ngang nửa so với vòng đứng yên Bỏ qua ma sát lăn Một vật nhỏ tích điện trượt không ma sát, không vận tốc ban đầu dọc theo mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng  (hình 1) Vật chuyển động từ trường hướng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ trường trọng lực Sau trượt quãng Hình đường l, rời mặt nghiêng bay theo đường phức tạp hình vẽ a Hãy xác định vận tốc vật lúc bắt đầu rời mặt phẳng nghiêng b Hãy xác định mức biến thiên chiều cao vật so với mặt đất bay Câu (04 điểm) Để xác định chiết suất n lăng kính P có tiết diện thẳng tam giác ABC, người ta chiếu vào mặt bên AB tia sáng đơn sắc nằm mặt phẳng tiết diện thẳng lăng kính cho tia khúc xạ tới mặt bên AC ló khỏi lăng kính mặt bên AC Người ta đo góc chiết quang A góc lệch cực tiểu Dm tia sáng đơn sắc đó, kết đo sau: A = 600  10 Dm = 300  10 a) Tính chiết suất n lăng kính ánh sáng đơn sắc sai số tương đối n phép đo chiết suất n b) Tính góc lệch cực đại tia sáng truyền qua lăng kính Câu (04 điểm) Một lắc vật lí có khối lượng M, khối tâm G quay quanh trục nằm ngang qua điểm O nằm lắc Momen quán tính lắc trục quay I Biết khoảng cách OG = d Con lắc thả từ vị trí có OG hợp với phương thẳng đứng góc 0 = 60o (G phía O) Bỏ qua ma sát trục quay lực cản mơi trường Tính độ lớn phản lực trục quay lên lắc OG hợp với phương thẳng đứng góc  O  g Tính gia tốc tồn phần lớn nhỏ khối tâm  lắc trình dao động X Khi lắc vị trí cân chịu tác dụng G   xung lượng x lực F trong thời gian ngắn t theo phương A qua điểm A trục OG (lực F hợp với OG góc , xem hình 1)  a) Xác định xung lượng lực trục quay tác dụng lên Hình lắc thời gian tác dụng t b) Xác định góc  vị trí điểm A để xung lượng lực tác dụng lên trục quay không ThuVienDeThi.com Câu (04 điểm) Cho vành trụ mỏng, đều, đồng chất bán kính R, khối lượng M Trong lịng vành trụ có gắn cố định A cầu nhỏ khối lượng m (bán kính nhỏ so với R) Biết A nằm mặt phẳng mà mặt phẳng vng góc với trục qua khối C tâm C vành trụ Đặt vành trụ mặt phẳng nằm ngang Gia A 0 tốc trọng trường g 1) Giả thiết khơng có ma sát vành trụ mặt phẳng Đẩy vành trụ cho AC nghiêng góc  (  90o ) so với Hình phương thẳng đứng buông cho hệ chuyển động không vận tốc đầu (hình 3) a) Tính động cực đại hệ b) Viết phương trình quỹ đạo A hệ quy chiếu mặt đất c) Xác định tốc độ góc bán kính AC AC lệch góc  (   ) so với phương thẳng đứng 2) Giả thiết có ma sát vành mặt nằm ngang Khi  vành đứng yên mặt ngang, tác dụng xung lực C v0 thời gian ngắn lên vành cho trục vành có vận tốc v0 theo phương ngang hình Biết sau vành lăn khơng trượt A Bỏ qua ma sát lăn Gọi  góc hợp AC phương thẳng đứng Tính vận tốc khối tâm C vành theo  tìm điều kiện Hình v0 để q trình chuyển động, vành khơng bị nảy lên Câu (04 điểm) Có bóng đèn 2,5V – 0,1W, dây tóc đèn có bán kính nhỏ nên cho dòng điện chạy qua nóng lên nhanh Để đo xác điện trở nhiệt độ phịng người ta dùng dụng cụ sau: pin 1,5V, biến trở, 1mV kế sai số  3mV có điện trở nội lớn, 1mA kế có điện trở nội khơng đáng kế sai số  3μA Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để tiến hành phép đo ấy: - nêu nguyên lý thí nghiệm - sơ đồ bố trí thí nghiệm - cách tiến hành thí nghiệm xử lý số liệu HẾT Người thẩm định Lê Xuân Thông 0912559903 Người đề Nguyễn Ngọc Thắng 0917879171 ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM MƠN: VẬT LÍ, LỚP 11 Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, cho điểm tối đa theo thang điểm định Nội dung Câu Điểm - Xét phần tử có chiều dài dl chắn góc tâm d Điện tích phần tử là: dq  Q d 2 0,5  Lực từ tác dụng lên dq là: dF  vBdq  dFy  dF cos  - Do vịng trịn có tính đối y xứng nên thành phần dFx dF triệt tiêu với thành phần dF dFx’ dF’ Vì lực từ tác dF dụng lên vòng thành y v phần dFy sinh J d  vo dF’ B 0,5  x I - Từ hình vẽ ta có ( = /2): IJ  R  R cos  R  R cos    cos  cos 0,5 - Xét chuyển động vòng quanh tâm quay tức thời I ta có: v IJ  cos  vo  v  o R cos v  .IJ , vo  .R  Fy  2  dF 0,5 y  Khi áp lực N  QBvo 2 2  (1  cos  )d  QBv o mg mg mg  Fy   vo  2 2QB Lực Lorenxơ không sinh công nên vận tốc vật lúc bắt đầu rời mặt phẳng nghiêng tính theo định luật bảo toàn năng: mV02 mgl.sin    V0  gl sin  (4) + Lúc vật bắt dầu rời mặt phẳng nghiêng lúc mà phản lực mặt phẳng nghiêng tác dụng lên vật N = lực Lorenxơ: qV0 B  mg cos  (5)    + Ta phân tích V0  V1  V R , V1 nằm ngang, lực Lorenxơ tác dụng ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 lên hạt mang điện chuyển động gồm hai thành phần: V1 V0 VR * Thành phần V1 gây lực Loren F1 cân với trọng lực: mg  qV1 B  V1  mg qB (6) * Thành phần VR gây lực Loren F2 vng góc với VR tạo chuyển động trịn cho hạt mặt phẳng vng góc với véc tơ B: mVR2 qBR  qVR B  VR  m R (7) Kết hạt tham gia hai chuyển động gồm: chuyển động thẳng theo phương ngang chuyển động tròn mặt phẳng thẳng đứng, độ biến thiên độ cao sau rời mặt phẳng nghiêng là: h  R  VR  qB.h 2m (9) + Đặt k = mg/qB, từ (5)(6)(7) ta có: V0  k cos  ;V1  k ;V R  g.h ; 2k (10) 0,5 + Theo định lí hàm số cosin tam giác: VR2  V12  V02  2V1 V0 cos  (11) Thay (10) vào (11) ta được: g h  g h  k cos   k  2k cos     k  sin   2k  0,5 Thay trở lại (10) kết hợp (4) ta được: V02  k cos   gl.sin   g h cos   gl.sin   h  4l.tan  2sin  a Tia sáng truyền qua lăng kính có góc lệch cực tiểu Dmin thỏa mãn: 0,25 Với A = 600, Dm = 300  n = Lấy vi phân (1) ta có 0,25 D A Sin m n = (1) A Sin 2  1,414 D A Dm  A Dm  A A Cos ) Sin m d( 2 dA 2 dn = A A Sin Sin 2 D A dn 1 A Do = Co tan m d ( Dm  A) - Co tan dA n 2 2 Cos 0,5 0,5 Sai số tương đối D A D A A n Dm  Co tan m  Co tan A  Co tan m 2 2 n n Thay số  15.10-3 n 0,5 0,5 b Tia sáng truyền qua lăng kính có góc lệch cực tiểu góc khúc xạ r = r’ = A/2 0,25 ThuVienDeThi.com = 300  góc tới i = 450 * Khi góc tới tia sáng lớn 450 tăng dần góc lệch D tia sáng truyền qua lăng kính tăng lên đạt giá trị cực đại góc tới i = 900 * Khi góc tới tia sáng nhỏ 450 nhỏ dần góc lệch D tia sáng truyền qua lăng tăng lên đạt giá trị cực đại góc tới có giá trị i0 * Góc giới hạn phản xạ tồn phần lăng kính P sinigh = 1/n nên igh = 450, để có tia sáng truyền qua lăng kính r’  igh = 450 mà r +r’ = A nên r’  150 mà sini = nsinr nên i0 =21,40 i’ = 900 Khi góc tới i = 900 thí góc ló i’ = i0 Vậy: góc lêch cực đại DM = i + i’- A =51,40 Độ lớn phản lực trục quay lên con lắc   Chiếu phương trình động lực học mg  F  ma lên phương: Ox tiếp tuyến với quỹ đạo khối tâm: md  Ft  mg sin  (1) Oy trùng với phương GO: m2d  Fn  mg cos  (2) Phương trình chuyển động quay : I = -mgdsin (3) md Từ (1) (3) suy ra: Ft  mg 1  B sin  , với B  I  Ft O 0,5 0,25 x d 0,5  G (4) Định luật bảo toàn lượng: 0,25  F  Fn 0,25   P I2  mgd(cos  cos  ) (5) Từ (5) (2) suy ra: Fn  mg 1  2B cos   2Bcos   0,5 Do F  Fn2  Ft2  mg 1  2B cos   2Bcos    1  B  sin  2 Tính gia tốc tồn phần lớn khối tâm lắc trình dao động Gia tốc khối tâm: 0,5 a  a 2n  a 2t  (2 d)  ( d)  g 4B2 (cos   cos )  B2 sin   gB  8cos .cos   3cos   cos  Khi 0 = 60o có a  g md 2  cos   3cos  I Để a cực trị cần có: 2  cos   3cos     4sin  - 6sin  cos   2  cos   sin   0,5  0,25 mgd cos = 2/3    48, 2o  a1  I mgd sin      0o  a  I mgd  = 60o  cos   a  I ThuVienDeThi.com 0,25 0,5 Vậy  a  a1  mgd 2 mgd a max  a  I I 3.Tác dụng xung lực X a Phân tích xung lượng X O lực trục quay tác dụng lên lắc thành hai thành phần XOy, XOx theo phương thẳng đứng Oy phương ngang Ox Áp dụng định lý biến thiên động lượng mômen động lượng với vx, vy thành phần vận tốc khối tâm sau va chạm: mvGx  X sin   X Ox ; (1) I  X sin  , với   v Gx d (2) Từ (1) có: X Oy  Xcos ; X Ox  mvGx  X sin    md   1 X sin  (3)  I  Độ lớn X O : X O  X  X Ox 0,5 2 Oy  md  X   1 sin   cos 2  I  b Để trục quay khơng chịu tác động xung lực X cần hai điều kiện X Oy      X Ox   X O     OA  I md 0,5 a) Động cực đại cực đại: W  mgR(1  cos ) b) Khối tâm G hệ nằm AC có GC.M  AG.m GC  AG  R Suy ra: GC  0,5 mR MR mR sin  ; AG  d  ; GH  GC.sin   M m M m M m 0,5 + Khơng có ma sát nên khơng có ngoại lực tác dụng lên hệ theo phương ngang, G đứng yên theo phương ngang, G chuyển động xuống theo phương thẳng đứng Chọn hệ xOy hình vẽ, ta có: MR sin    x A  AG sin   d sin   M m   y A  R(1  cos ) x ( y  R)2 Suy ra:   , tức quỹ đạo A cung elip có bán d R2 0,25 0,25 trục d R, tâm (0, R) c) Ta thấy vận tốc tâm C ln có phương nằm ngang, vận tốc G có phương thẳng đứng Từ C G ta kẻ đường vng góc với vec tơ   vận tốc vC vG ta xác định trục quay tức thời H song song với trục 0,25 vành y M  Mm 2 2 Ta có: I G  m AG  MR  M CG  R M m M  Mm  m sin  Và I H  I G  ( M  m).GH  R M m I 2 Bảo toàn năng: mgR(cos  cos )  H 2 C  H vG A O ThuVienDeThi.com B  vC 0,25 0,25 x Suy ra:   2m( M  m) g (cos  cos ) R( M  Mm  m sin  ) 0,25 2) Mơ men qn tính hệ tiếp điểm B là: I B  MR  mAB  MR  m(2 R sin Lúc đầu hệ có    cos  + Động ban đầu: E   )  2( M  m  m cos  ) R 0,25 I B  Mv02 0,25 + Khi AC lệch góc  hệ có động năng: E' I B 2( M  m  m cos  ) R v   ( M  m  m cos  ) R v 2 R 2 0,25 + Bảo toàn năng: ( M  m  m cos  ) R v  mgR(1  cos )  Mv02 Suy v  Mv02  mgR(1  cos ) M  m  m cos  + Vành không nảy lên A điểm cao h = 2R     cos  1 nên v  Mv02  2mgR M  2m 0,25 0,25 + Điều kiện để vành không nảy lên: Mv02  2mgR ( M  m) gR mv  ( M  m) g   R M  2m m 0,25 M 4m  Hay v0  gR    3 m M  + Không thể đo trực tiếp R = U/I đèn nóng lên nhanh, cho U I nhỏ sai số lớn phải ngoại suy từ phép đo I U không nhỏ, điều làm đồ thị đường thẳng Ta có P = B( T – Tf ) = UI với B số chưa biết R = Rf.( + α(T – Tf)) = U/I  U/I = Rf ( + α.UI/B ) đặt y = U/I, x = UI đồ thị y theo x đường thẳng Đo giá trị tương ứng U I, lập bảng vẽ đồ thị y(x) + Ngoại suy từ đồ thị cách kéo dài đường thẳn cắt trục oy đâu giá trị Rf Sơ đồ mạch điện hình vẽ A y=U/I V R X=UI o ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 E Rf 0,5 Đ ... HẾT Người thẩm định Lê Xuân Thông 0912559903 Người đề Nguyễn Ngọc Thắng 0917879171 ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM MƠN: VẬT LÍ, LỚP 11 Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, cho điểm... mặt phẳng nghiêng tác dụng lên vật N = lực Lorenxơ: qV0 B  mg cos  (5)    + Ta phân tích V0  V1  V R , V1 nằm ngang, lực Lorenxơ tác dụng ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 lên hạt mang điện chuyển... = 900 thí góc ló i’ = i0 Vậy: góc lêch cực đại DM = i + i’- A =51,40 Độ lớn phản lực trục quay lên con lắc   Chiếu phương trình động lực học mg  F  ma lên phương: Ox tiếp tuyến với quỹ đạo