Đề thi chọn học sinh giỏi Vật lí lớp 12 Năm học 20022003 Sở GD ĐT TP Hồ Chí Minh13489

giới thiệu đề thi đề thi chọn đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý THPT thành phố Hồ Chí Minh - Năm học 2002 - 2003 (Thời gian làm bài: 180 phút) Bài (4 điểm) Một vành tròn bán kính R, khối lượng M phân bố Trên vành gắn vật nhỏ khối lượng m (h.1) Kéo cho vành lăn không trượt mặt ngang để tâm vành có vận tốc không đổi v0 Hỏi v0 phải thoả điều kiện để vành không nảy lên? m Hình Bài (4 điểm) Một AB đồng chất khối lượng m, tiết diện đều, có khối tâm G, chiều dài 2d Đặt đầu A mặt đất nằm ngang nghiêng góc so với mặt đất (h.2) Buông nhẹ thanh, đổ xuống không vận tốc đầu Giả sử đầu A trượt không ma sát mặt đất a- Xác định quỹ đạo khối tâm G b- Tính vận tốc G chạm đất Lưu ý: Momen quán tính đường trung trực I  md B G A 0 H×nh Bài (4 điểm) Một xi lanh hình vẽ (h.3) chứa khí lý tưởng, đóng kín pittông khối lượng M, tiết diện S, chuyển động xilanh Lúc đầu giữ pittông vị trí cho áp suất bình áp suất khí bên Thành xilanh pittông cách nhiệt ThuVienDeThi.com Buông pittông, pittông chuyển động từ vị trí ban đầu đến vị trí cuối có độ cao h so với đáy xilanh Tuy nhiên, trước đạt đến vị trí cân này, pittông đà thực dao động nhỏ Giả sử giai đoạn pittông dao động nhỏ, trình biến đổi khí thuận nghịch, hÃy tính chu kỳ dao động nhỏ Hình Bài (4 điểm) Hai kim loại song song, nằm mặt phẳng ngang, cách khoảng l, điện trở không đáng kể có đầu nối vào điện trở R 0,5 Một đoạn dây dẫn CD, chiều dài l, điện trở r 0,3 , khối lượng m 0,1kg đặt nằm thẳng góc với hai kim loại Tất đặt từ trường có vectơ cảm ứng từ B thẳng đứng, hướng xuống (h.4) Kéo dây CD lực F không đổi để đoạn dây chuyển động phía phải Khi dây CD trượt không ma sát hai kim loại với vận tốc v 2m / s hiệu điện hai đầu điện trở R đo ®­ỵc 1V a- TÝnh F ฀ b- Bá lùc kÐo F , dây CD chuyển động chậm dần dừng lại hai kim loại Tìm điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng điện trở R từ lúc bỏ lực F đến lúc dây CD dừng hẳn C R D Hình Bài (4 điểm) Một chùm tia sáng đơn sắc song song chiếu đến khối cầu suốt, đồng chất, chiết suất n Xét tia sáng đến khối cầu víi gãc tíi i (0  i  90 ) , tia sáng khúc xạ vào khối cầu với góc khúc xạ r Sau k lần phản xạ khối cầu, tia sáng ló khỏi khối cầu a- TÝnh gãc lƯch D cđa tia lã so víi tia tới ban đầu theo i, r b- Tìm i để D đạt cực trị , cực đại hay cực tiểu? Tính giá trị ứng víi k  vµ k  c- Tõ kết trên, hÃy giải thích tượng cầu vồng thường quan sát bầu trời vào lúc trước hay sau mưa ThuVienDeThi.com Giới thiệu đề thi giải đề thi chọn đội tuyển học sinh giỏi môn Vật Lý THPT, t.p hồ chí Minh, năm học 2002-2003 i Bài vị trí bất kì, vật chịu tác dụng trọng lực P lực F vành Có thể phân tích lực F hai thành phần: N có phương trùng bán kính vòng tròn qua vật Q hướng tiếp tuyến với vòng tròn hình vẽ: ฀ ฀ ฀ P  Q  N  ma (1) Chiếu phương trình (1) theo phương tiếp tuyến với vòng tròn phương nằm dọc theo bán kính: Q - Psin = (2) Pcos +N = ฀ Q  ฀ P y ฀ N - O \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ mv 02 (3) R Thành phần lực F theo phương thẳng ®øng: mv 02 mv 02 Fy = Qsin - Ncos = -( - Pcos)cos = cos- mg R R mv 02 Fy có giá trị lớn góc = ( vËt ë cao nhÊt): Fymax= - mg R Psin2 Theo định luật Newton III, lực vật tác dụng lên vành Fymax =Fymax Điều kiện để vành không bị nảy lên là: Fymax Mg mv 02 M - mg  Mg  v  (1 )gR m R Để vành chuyển động với vận tốc không đổi (theo giả thiết) phải có lực tác dụng lên vành Lời giải cho trường hợp lực tác dụng thành phần thẳng đứng Bài a) Do lực tác dụng theo phương ngang nên khối tâm G chuyển động theo phương thẳng đứng Quỹ đạo G đoạn thẳng vuông góc với mặt đất qua vị trí ban đầu Tâm quay tức thời O hình vẽ Khi chạm đất, góc nghiêng dần tới 00 , O dần tới A nªn vËn tèc gãc cđa thanh: v v  = G  G (1) OG d B Khi chạm đất đà chuyển thành động chun ®éng quay: I 2 mgd sin   (2) Trong I o mô men quán tÝnh ®èi víi trơc quay tøc thêi O : ThuVienDeThi.com O A   \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ G I O  I G  m.OG   vG  md (3) 3gd sin  o Bµi Khi cân pittông nằm cách đáy h khí xy lanh cã ¸p suÊt p1: p = p0 + x Mg S - O Khi pitt«ng vị trí có li độ x khí có áp suất p Vì trình đoạn nhiệt nªn: p(Sh  Sx )   p1 (Sh ) (1), tỷ số nhiệt dung đẳng áp đẳng tích    p = p1    p1 1   x  NÕu bá qua lực ma sát pittông thành bình thì: h 1 x     h  x x x   p S  p 1   S  Mg  Mx"  p S  Mx"  x"  p S Mh h h Dao động điều hoà với tần sè gãc:  (Mg  p S)  Mh Bài Trong mạch có s.đ.đ E = Blv có dòng điện cường độ + Blv R I Hiệu điện hai đâu R là: + Rr BlvR U IR Rr Lực tác dụng lên CD có cường độ B l v U (R  r ) v = =1,6N F  BIl = Rr vR ฀ ฀ Lùc F hướng với v Theo định luật II Newton: B 2l dx dv m R  r dt dt S m( R  r ) m( R  r ) v mv R = = 0,25m s   dx    dv  U (R  r ) B2l2 B2l2 v ThuVienDeThi.com C + + + + + + + F + + + D Bµi Sau khúc xạ vào cầu, tia sáng bị lệch mét gãc D v  (i  r ) Sau phản xạ lần 1, tia sáng bị lệch thêm D1 ( 2r ) ; sau phản xạ lần lệch thêm D ( 2r ) Khi ló tia sáng lại bÞ lƯch D r  (i  r ) Các tia bị lệch theo chiều Nếu tia sáng bị phản xạ k lần góc lệch tia tíi vµ tia lã lµ: D  D v  D1  D r  2(i  r ) k ( 2r ) dr dD Đạo hàm hai vÕ theo i :   (2k  1) Từ định luật khúc xạ: di di sin i  n sin r  i n2 1 dr cos i dD  sin i ;   sin i     2(k  1) di n cos r di (k  1)  n  sin i Do với góc i thoả mÃn sin i n2 dD đổi dấu từ ©m sang d­¬ng, gãc lƯch di (k  1) D đạt cực tiểu Chùm sáng mặt trời chiếu đến giọt nước mưa chùm sáng trắng song song Sau phản xạ lần giät n­íc, c¸c tia s¸ng lã khái giät n­íc theo phương khác nhau, có tia lệch gãc nhá nhÊt míi khái giät n­íc gÇn nh­ song song, đến mắt gây cảm giác mạnh Các tia lại tán xạ theo phương Chiết suất nước tia đỏ n  1,33 nªn: n2 1 1,33  sin i    1  0,8624 ; i  59,6 ; sinr  0,6484; (k  1)  r  40,4 D  180  2i  4r  138 Do ta thấy cầu vồng có dạng cung tròn nhìn góc có độ lớn 180 138 42 với đường thẳng nối từ mắt người quan sát tới tâm cầu vồng ThuVienDeThi.com r r r i r ... trước hay sau mưa ThuVienDeThi.com Giới thi? ??u đề thi giải ®Ị thi chän ®éi tun häc sinh giái m«n VËt Lý THPT, t.p hồ chí Minh, năm học 2002-2003 i Bài vị trí bất kì, vật chịu tác dụng trọng lực... động quay: I 2 mgd sin   (2) Trong I o mô men quán tính đối víi trơc quay tøc thêi O : ThuVienDeThi.com O A   \\\\\\\\\\\ G I O  I G  m.OG   vG  md (3) 3gd sin o Bài Khi... III, lực vật tác dụng lên vành Fymax =Fymax Điều kiện để vành không bị nảy lên là: Fymax Mg mv 02 M - mg  Mg  v  (1  )gR m R Để vành chuyển động với vận tốc không đổi (theo giả thi? ??t) phải