ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 11 Thời gian làm 180 phút TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI NGUYÊN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Bài 1(4 điểm): Cho mạch điện hình Sau dòng L,R điện mạch xác lập ổn định, người ta ngắt khóa K Hãy xác định với R giá trị điện trở R1, điện lượng Q qua mi li am pe kế mA sau ngắt khóa K lớn Biết điện trở mA r, E giá trị L, R hình coi biết Bỏ qua điện trở nguồn dây nối Bài 2.(4 điểm): Trên mặt gương phẳng nằm ngang, đặt thấu kính hai mặt lồi nhau, tiêu cự f0 = 8cm ( hình 2a ) a.Xác định vị trí ảnh điểm sáng nằm trục cách thấu kính khoảng l1= f0 R1 mA R1 K Hình b.Người ta đổ nước lên mặt gương cho mức nước trùng với Hình mặt phẳng đối xứng thấu kính (hình 2b ) Nếu điểm sáng nằm cách thấu kính khoảng l2 = 12cm người ta thấy ảnh trùng với vật Hỏi phải đặt điểm sáng cách thấu kính đoạn để ảnh vật trùng với vật đổ nước vừa ngập thấu kính? G’ G Bài (4 điểm): K Một người thợ đặt thước gỗ đồng chất, tiết diện P đều, chiều dài AB = khối trụ có bán kính R cố định mặt phẳng nằm ngang (hình 3) Ở vị trí cân bằng, trọng tâm G thước gỗ trùng với điểm tiếp O xúc thước khối trụ Chứng minh thước dao động điều hòa bị lệch khỏi vị trí cân góc nhỏ Tìm chu kì dao động hệ, lấy g = 10 m/s2 Bài (4 điểm): Một hình trụ rỗng bán kính R, mặt nhám, giữ thẳng đứng Một đĩa mỏng đồng chất khối lượng m, bán kính r (r < R), lăn khơng trượt mặt hình trụ cho tiếp điểm với hình trụ ln nằm mặt phẳng nằm ngang Gọi hệ số ma sát nghỉ đĩa hình trụ, góc nghiêng đĩa so với phương thẳng đứng Cho gia tốc trọng trường g, bỏ qua ma sát lăn lực cản môi trường Giả sử đĩa lăn đều, không trượt ln nghiêng góc 0 khơng đổi a Tính vận tốc góc khối tâm đĩa chuyển động quay quanh trục hình trụ b Hỏi 0 phải nằm khoảng giá trị min , max điều giả sử (lăn khơng trượt với góc nghiêng không đổi) thỏa mãn? ThuVienDeThi.com Bài Phương án thực hành (4 điểm) Đo tiêu cự thấu kính hội tụ thấu kính phân kì Với dụng cụ: - Một thấu kính hội tụ thấu kính phân kì - Một nến thắp sáng - Một hứng ảnh - Một thước đo chiều dài - Giá đỡ Yêu cầu: Nêu phương án thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm viết biểu thức tính tiêu cự thấu kính qua đại lượng đo ThuVienDeThi.com TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI NGUYÊN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Bài Bài HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - LỚP 11 Thời gian làm 180 phút Gồm câu, trang NỘI DUNG Điểm Trước khóa K ngắt, mạch điện mạch cầu cân nên dòng E điện qua cuộn dây có cường độ là: I L R R1 0,25 L,R Giả sử sau ngắt khóa K, dịng iL điện mạch có chiều hình Ir mA Theo định luật Kiếc xốp ta có : R iL = ir + i1 (1); 2i1R1 – irr = (2); di Hình L L 2iL R ir r (3) dt r R1 Từ (1) (2) ta iL ir R1 rR R1 (2 R r ) diL ir thay vào (3) : dt LR1 0,75 R1 i1 R1 điểm Điện lượng qua mA thời gian dt LR1 dQ ir dt diL rR R1 (2 R r ) Ở trạng thái cuối cường độ dòng điện qua cuộn dây nên độ biến thiên tồn phần cường độ dịng điện E E iL R R1 R R1 Do điện lượng tồn phần qua mA sau mở ngắt K là: EL Q rR 2 R( R r ) R1 (2 R r ) R1 Q đạt cực đại mẫu số đạt cực tiểu, theo bất đẳng thức Cosy, ta có mẫu số đạt cực tiểu rR r R1 (2 R r ) R1 R R1 r 2R Vậy để điện lượng qua mA lớn sau khóa K ngắt R1 phải có giá trị tính biểu thức ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Bài NỘI DUNG Điểm Khi điểm sáng nằm trục cách thấu kính khoảng l1= f0 , tia sáng phát sau qua thấu kính song song với trục vng góc với gương phẳng Sau tia sáng theo đường cũ tạo ảnh trùng với vị trí đặt điểm sáng Vậy ảnh thật cách thấu kính 8cm 1,0 a.(1 điểm) b.(1 điểm) Khi chưa đổ nước tiêu cự thấu kính là: Bài điểm n 1 (1) f0 R Khi đổ nước cho mức nước trùng với mặt phẳng đối xứng thấu kính tiêu cự hệ thấu kính f1, ta có: 1 n n 1 1 (2) f1 R n0 R 0,25 1,0 với R bán kính mặt lồi, n chiết suất chất làm thấu kính, n0 chiết suất nước Mặt khác ảnh trùng với vật nên f1 = l2 = 12(cm) 0,25 Khi đổ nước ngập thấu kính tiêu cự f , ta có: 0,5 n 1 (3) f n0 R Từ (1),(2) (3) ta suy ra: f 1 f1 f0 f f1 f f l 24cm f f1 f l 0,5 0,5 Vậy phải đặt điểm sáng cách thấu kính 24(cm) để thu ảnh trùng với vật đổ nước ngập thấu kính Bài Chọn gốc hấp dẫn O nằm trục đối xứng hình trụ Xét lượng li độ góc α: + Thế năng: Wt = mg(Rcos α + R αsin α) I K 2 m m 2 ( mKG ) + Động năng: Wd 12 12 (Vì KG nhỏ so với chiều dài thanh) ThuVienDeThi.com 1,0 0,5 Cơ hệ: G’ G P Bài K O điểm 0,5 W mgR(cos sin ) m 2 (1) 24 1,0 Lấy đạo hàm biểu thức (*) với: ω = α’ ta được: m mgR ( sin ) ' 'sin (cos ) ' 2 ' 24 " 0,5 12gR (2) 2 0,5 Biểu thức (2) chứng tỏ gỗ dao động điều hịa với chu kì: T 3gR Các lực tác dụng lên vật: trọng lực mg, phản lực N, lực ma sát Fms Gọi s0 , p0 vận tốc góc đĩa quanh trục đĩa khối tâm quanh L Bài trục hình trụ Điều kiện cân khối tâm đĩa: Fms 0 O N A Fms mg (1) N m R r sin p0 mg R H 1,0 Tâm quay tức thời đĩa A: Vì đĩa lăn khơng trượt s0 r p0 R r sin 0 (2) Gọi L momen động lượng đĩa quanh tâm quay tức thời A 0,5 Trọng lực gây momen M mgr sin hướng vng góc với ThuVienDeThi.com mặt phẳng hình vẽ Bài dL Theo định lý biến thiên momen động lượng M Trong 0,5 dt điểm đĩa chuyển động có thành phần nằm ngang L biến thiên, cụ thể thay đổi hướng với tốc độ thay đổi dL / / 1 L / / p0 L.cos0 p0 mr mr s0 cos0 p0 mgr sin 0 (3) dt 2 a Từ (2),(3) giải được: p0 b Thay (4) vào (1) tìm N 2g tan 0 (4) R r sin 0 1,0 1,0 2mg tan 0 Điều kiện lăn không trượt Fms N Kết hợp với (1) có Bài điểm tan 0 arctan 0 2 2 a Đo tiêu cự f1 thấu kính hội tụ: + Đặt nến thắp sáng trước thấu kính hội tụ đặt sau thấu kính Điều chỉnh khoảng cách từ nến S đến thấu kính từ tới thấu kính cho thu ảnh nến S1 rõ nét + Dùng thước đo khoảng cách d từ nến tới thấu kính d’ từ tới thấu kính + Tiêu cự thấu kính hội tụ tính công thức: dd (1) d d + Thực lần thao tác trên, đo d d thay vào f1 0,5 0,5 0,5 công thức (1), xác định giá trị trung bình f1 b Đo tiêu cự f2 thấu kính phân kì: + Giữ ngun sơ đồ thí nghiệm đo tiêu cự thấu kính hội tụ, tức thu ảnh thật S1 rõ nét nến S qua thấu kính hội tụ + Đặt thấu kính phân kì thấu kính hội tụ màn, đo khoảng cách d1 từ thấu kính phân kì đến + Dịch xa thấu kính lại thu ảnh S2 nến rõ nét Đo khoảng cách d2 từ thấu kính phân kì đến lúc + Nhận thấy S2 ảnh thật vật ảo S1 qua thấu kính phân kì lúc đó, ta tính tiêu cự thấu kính cơng thức: ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 0,5 0,5 d d2 1 f2 (2) f d d1 d1d + Thực lần thao tác đo d1, d2 thay vào cơng thức (2), xác định giá trị trung bình f2 + Sơ đồ thí nghiệm hình vẽ sau: d M S2 0,5 S1 O2 d1 d2 ThuVienDeThi.com d O1 S ... lượng đo ThuVienDeThi.com TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI NGUYÊN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Bài Bài HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ - LỚP 11 Thời gian làm 180 phút Gồm câu,... 0,75 R1 i1 R1 điểm Điện lượng qua mA thời gian dt LR1 dQ ir dt diL rR R1 (2 R r ) Ở trạng thái cuối cường độ dòng điện qua cuộn dây nên độ biến thi? ?n tồn phần cường độ dịng điện E E... ThuVienDeThi.com mặt phẳng hình vẽ Bài dL Theo định lý biến thi? ?n momen động lượng M Trong 0,5 dt điểm đĩa chuyển động có thành phần nằm ngang L biến thi? ?n, cụ thể thay đổi hướng với