ĐỀ và đáp án đề XUẤY THI học SINH GIỎI TỈNH môn vật lý

Câu 1 (2,0 điểm): Vật nhỏ nằm trên đỉnh của bán cầu nhẵn, cố định, bán kính R. Vật được truyền vận tốc đầu theo phương ngang (hình 1). a) Xác định v0 để vật không rời khỏi bán cầu ngay tại thời điểm ban đầu b) Khi v0 thỏa mãn điều kiện câu a), xác định vị trí nơi vật rời khỏi bán cầu. Câu 2 (2,0 điểm): Viên đạn khối lượng m = 0,8kg đang bay ngang với vận tốc v0 = 12,5ms ở độ cao H = 20m thì vỡ thành hai mảnh. Mảnh I có khối lượng m1 = 0,5kg, ngay sau khi nổ bay thẳng đứng xuống và khi bắt đầu chạm đất có vận tốc v1’ = 40ms. Lấy g = 10ms2. a) Tìm độ lớn và hướng vận tốc của mảnh đạn II ngay sau khi vỡ. Bỏ qua sức cản của không khí. b) Mảnh II chạm đất sau mảnh I khoảng thời gian bao nhiêu ? c) Vị trí chạm đất của hai mảnh cách nhau bao xa? Câu 3: (2,0 điểm): Vật m1 = 0,2 kg, m2 = 0,1 kg được nối với nhau bằng một sợi chỉ mảnh không khối lượng, không co giãn vắt qua ròng rọc. Các vật đó nằm trên các mặt phẳng nghiêng có một góc , so với phương nằm ngang (hình vẽ). Trước khi chuyển động các khối lượng đó nằm trên cùng một độ cao. Hãy xác định sự chênh lệch về độ cao h của các vật m1 và m2 sau thời gian t = 3 giây kể từ khi thả cho chúng chuyển động. Biết rằng hệ số ma sát trượt giữa mặt phẳng nghiêng và các khối lượng là . Bỏ qua khối lượng ròng rọc, ma sát ở trục ròng rọc. Câu4(2đ). Điện tích điểm q1 =16.106C đặt tại A trong môi trường có hằng điện môi a) Xác định cường độ điện trường tại điểm B cách A một khoảng 30 cm. b) Nếu đặt thêm tại B điện tích điểm q2 =4.106 C. Xác định vị trí điểm M tại đó cường độ điện trường bằng không. Câu 5(2đ). Cho mạch điện như hình vẽ bên: = 8V ; r =1W; R1 = 0,6W ; R2 = 6W ;R3 = 4W. a) Tính cường độ dòng điện qua các điện trở. b) Tính công suất của nguồn điện c) Tính điện năng tiêu thụ trên điện trở R3 trong 8 phút. Câu 6(2đ). Cho mạch điện như hình bên. Trong đó các tụ điện có điện dung thỏa mãn: . Ban đầu mắc vào hai điểm A, B một hiệu điện thế không đổi U, sau đó tháo nguồn ra rồi mắc vẫn nguồn đó vào hai điểm M, N. Biết rằng trong cả hai lần mắc nguồn, điện thế các điểm A, B, M, N thoả mãn: VA > VB; VM > VN. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B khi mắc hiệu điện thế U vào hai điểm M, N. Áp dụng bằng số: U = 20V. Câu 7: (2 điểm) Có 1 g khí Heli (coi là khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực hiện một chu trình 1 – 2 – 3 – 4 – 1 được biểu diễn trên giản đồ PT như hình bên. Cho P0 = 105Pa; T0 = 300K. a) Tìm thể tích của khí ở trạng thái 4. b) Hãy nói rõ chu trình này gồm các đẳng quá trình nào. Vẽ lại chu trình này trên giản đồ PV và trên giản đồ VT (cần ghi rõ giá trị bằng số và chiều biến đổi của chu trình). c) Tính công mà khí thực hiện trong từng giai đoạn của chu trình. Câu 8(2đ): Quang h×nh Mét hÖ ®ång trùc gåm 3 thÊu kÝnh máng héi tô cã tiªu cù f1 = 6a , f2 = f , f3 = 3a c¸c kho¶ng c¸ch O1O2 = 6a ; O2O3 = 3a (a >0). BiÕt r»ng O2 lµ ¶nh cña chÝnh nã qua quang hÖ 1.TÝnh f theo a 2. Gäi A’ B’ lµ ¶nh cña AB qua quang hÖ. Chøng minh r»ng ’.A’B’ =AB 3. Gäi x vµ x’ lµ hoµnh ®é A vµ A’ trªn trôc x’02x . T×m hÖ thø c liªn hÖ gi÷a x vµ x’ Câu 9(2đ): Một lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC có góc A = 900, góc C = 150, chiết suất là n. Chiếu tia sáng đơn sắc tới mặt AB (Hình 1), tia khúc xạ tới mặt BC bị phản xạ toàn phần, sau đó tới mặt AC rồi ló ra theo phương vuông góc với tia tới. Tìm các giá trị của n và α.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2019- 2020 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Mơn thi: VẬT LÍ – LỚP 11 THPT Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Đề thi có 10 câu, gồm 02 trang Câu (2,0 điểm): Vật nhỏ nằm đỉnh bán cầu nhẵn, cố định, bán r kính R Vật truyền vận tốc đầu v0 theo phương ngang (hình 1) a) Xác định v0 để vật khơng rời khỏi bán cầu thời điểm ban đầu b) Khi v0 thỏa mãn điều kiện câu a), xác định vị trí  nơi vật rời khỏi bán cầu Hình Câu (2,0 điểm): Viên đạn khối lượng m = 0,8kg bay ngang với vận tốc v0 = 12,5m/s độ cao H = 20m vỡ thành hai mảnh Mảnh I có khối lượng m1 = 0,5kg, sau nổ bay thẳng đứng xuống bắt đầu chạm đất có vận tốc v1’ = 40m/s Lấy g = 10m/s2 a) Tìm độ lớn hướng vận tốc mảnh đạn II sau vỡ Bỏ qua sức cản khơng khí b) Mảnh II chạm đất sau mảnh I khoảng thời gian ? c) Vị trí chạm đất hai mảnh cách bao xa? Câu 3: (2,0 điểm): Vật m1 = 0,2 kg, m2 = 0,1 kg nối với sợi mảnh không khối lượng, không co giãn vắt qua rịng rọc Các vật nằm mặt phẳng nghiêng có góc   150 ,   60 so với phương nằm ngang (hình vẽ) Trước chuyển động khối lượng nằm độ cao m2 Hãy xác định chênh lệch độ cao h m1 vật m1 m2 sau thời gian t = giây kể từ thả cho chúng chuyển động  Biết hệ số ma sát trượt mặt phẳng nghiêng khối lượng    0,1 Bỏ qua khối lượng ròng rọc, ma sát trục rịng rọc Câu4(2đ) Điện tích điểm q =16.10 - C đặt A mơi trường có điện môi  2 a) Xác định cường độ điện trường điểm B cách A khoảng 30 cm b) Nếu đặt thêm B điện tích điểm q =4.10-6 C Xác định vị trí điểm M cường độ điện trường khơng Câu 5(2đ) Cho mạch điện hình vẽ bên: E = 8V ; r =1; R1 = 0,6 ,r ; R1 R2 = 6 ;R3 = 4 R a) Tính cường độ dịng điện qua điện trở R A B b) Tính cơng suất nguồn điện c) Tính điện tiêu thụ điện trở R3 phút Câu 6(2đ) C2 Cho mạch điện hình bên Trong tụ điện có điện dung A  2C3  2C4 Ban đầu mắc vào hai điểm A, B hiệu thỏa mãn: C1  C2 M điện C khơng đổi U, sau tháo nguồn mắc nguồn vào hai B C4 C3 N điểm M, N Biết hai lần mắc nguồn, điện điểm A, B, M, N thoả mãn: VA > VB; VM > VN Tính hiệu điện hai điểm A, B mắc hiệu điện U vào hai điểm M, N Áp dụng số: U = 20V Câu 7: (2 điểm) Có g khí Heli (coi khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực P chu trình – – – – biểu diễn giản đồ P1 2P0 T hình bên Cho P0 = 105Pa; T0 = 300K a) Tìm thể tích khí trạng thái b) Hãy nói rõ chu trình gồm đẳng trình Vẽ P0 lại chu trình giản đồ P-V giản đồ V-T (cần ghi rõ giá trị số chiều biến đổi chu trình) c) Tính cơng mà khí thực giai đoạn chu T0 trình T 2T0 Cõu 8(2): Quang hình Một hệ đồng trực gồm thÊu kÝnh máng héi tơ cã tiªu cù f = 6a , f2 = f , f3 = 3a khoảng cách O1O2 = 6a ; O2O3 = 3a (a >0) Biết O2 ảnh qua quang hÖ 1.TÝnh f theo a Gäi A’ B ảnh AB qua quang hệ Chứng minh r»ng ’.A’B’ =AB Gäi x vµ x’ lµ hoµnh độ A A trục x02x Tìm hệ thứ c liên hệ x x B A  x’ A O1 O2 x  O3 ’ B’ Câu 9(2đ): Một lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng tam giác ABC có góc A = 900, góc C = 150, chiết suất n Chiếu tia sáng đơn sắc tới mặt AB (Hình 1), tia khúc xạ tới mặt BC bị phản xạ toàn phần, sau tới mặt AC ló theo phương vng góc với tia tới Tìm giá trị n α B α C A Hình Câu 10(2đ) Cho dụng cụ linh kiện sau: - Hai vơn kế khác có điện trở chưa biết R1 R2 - Một điện trở mẫu có giá trị R0 cho trước - Một nguồn điện chiều chưa biết suất điện động điện trở - Dây dẫn điện u cầu: - Thiết lập cơng thức tính suất điện động nguồn điện, có vẽ sơ đồ mạch điện minh hoạ - Nêu phương án đo điện trở nguồn, điện trở R1, R2 hai vơn kế Có vẽ sơ đồ mạch điện minh hoạ -Hết - SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2019- 2020 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Mơn thi: VẬT LÍ – LỚP 11 THPT (Hướng dẫn chấm có 06 trang) Câu Nội dung 1a) (2đ) Vẽ r N r N� A C B Điểm hình r r r Theo định luật II Niutơn: P  N  ma (1) 0.25 0.25 hiếu (1) theo phương hướng tâm v02 v02 P  N  maht  m � N  P  m R R 0.25 Điều kiện để vật không rời đỉnh A là: v2 N� ��� P m R Câu (2 đ) v0 gR 0.25 1b) Giả sử điểm B vật rời bán cầu, N = 0.25 B v v Pcos  N  m � N  Pcos  m  � vB  gRcos (1) R R 2 Theo định luật bảo toàn năng: WA  WC � mgR 1 cos   mv0  mvB 2 2 � vB  v0  2gR 1 cos  (2) Từ (1) (2) ta được: gRcos  v0  2gR 1 cos  � cos  r p2 0.25 r r r Trong đó, v1 v2 vận tốc mảnh đạn sau vỡ, v1 có  chiều thẳng đứng hướng xuống 2 Ta có: v1�  v12  gH � v1  v1�  gH  20 3m / s r r r r v1  v0 � p1  p0 nên: p22  p12  p02 � m2 v2   m0 v0    m1v1  r p  20 kg m / s 200 �66, 7m / s p mv r r o v2 hợp với v0 góc  , tan    1  �   60 � v2  p0 0.25 0.25 v02  2gR 3gR 2a) (2,5đ) Động lượng hệ bảo toàn: r r r mv0  m1v1  m2 v2 (1) Câu (2 đ) 0.25 mv0 r p0 0.25 0.25 0.25 2b) (1,5đ) Kể từ lúc đạn nổ, thời gian mảnh I chạm đất nghiệm phương trình: H  v1t1  gt1 � 20  20 3t1  5t12 � t1  0,53 s (>0 thỏa mãn) 0.25 Thời gian mảnh II chạm đất nghiệm phương trình:  H  y2   v2 sin   t2  200 gt2 � 20  t2  5t22 � t2  11,88 s Vậy mảnh II chạm đất sau mảnh I thời gian là: t21  t2  t1  11,88  0,53  11,35 s 0.25 2c) Hai mảnh sau chạm đất cách nhau: L  L2   v2cos  t  396,12 m Biểu diễn lực tác dụng lên vật m2 m1 h  Câu (2đ) 0.5  0.25 nhận thấy mg sin  mg sin  nên m1 có xu hướng xuống, m2 lên Phương trình mơ tả chuyển động vật m1, m2 0,25 r r r r P1  T1  Fms1  ma 1 r r r r P2  T2  Fms2  ma 2 0.25 Chiếu lên hướng chuyển động ta được: mg sin  T1  Fms1  ma 1 mg sin   T2  Fms2  ma 2  ; Fms2   mgcos  Với Fms1   mgcos Do sợi không co giãn; sợi rịng rọc khơng khối lượng, bỏ qua ma sát trục ròng rọc nên: a1  a2  a ; T1  T2  T Từ phương trình ta tính gia tốc chuyển động vật: a mg  sin   cos   mg  sin    cos  m1  m2  Thay số ta a  0,40 m/ s 0.25 0,25  0.25 Sau thời gian t: m1 hạ thấp độ cao so với m2 đoạn là: at  sin  sin   Thay số: a = 0,40 m/s2; t= 3s;   150 ,   60 ta tìm h = 0,65 m 0,25 h  s1 sin  s2 sin   Câu Câu điểm 0.25 r EB Điểm + điểm đặt, phương, chiều hình vẽ:…… 0,25 Nội dung r a) Cường độ điện trường q1 gây B EB có: A q1 B 6 16.10 = 8.105 V/m……………………… 2.0,32  r r r r r r b) Ta có E M= E1 + E2 = � E1 = - E2 + Độ lớn: EB  9.109 11 = 9.109 hai điện tích dấu nên M phải nằm đoạn thẳng AB mà |q1| > |q2| nên M nằm gần B A hình vẽ: 0,25 0,25 0,25 A r E2 r E1 M x q1 B q2 Gọi x khoảng cách từ M đến B ta có E1 = E2 q1 q2 � x q1  (r  x )2 q2 0,25 x2.16.10-6 = (30 – x)2.4.10-6 � (2x)2 = (30 – x)2 � 2x = 30 – x ………… � x = 10 cm 0,25 M cách A 20 cm cách B 10 cm……………………………………… 0,25 R2 R3 6.4  = 2,4  R2  R3  0,25 �k  (r  x) k a)R2//R3 � R23   x R23 nt với R1 nên R = R1 + R23 = 0,6 + 2,4 =  Ta có I1  I 23  I  Câu điểm E  = A R  r 1 U2 = U3 = U23 = I23.R23 = 2.2,4 = 4,8 V…………………………………… U 4,8  = 0,8 A R2 U 4,8 I3   = 1,2 A R3 b) Công suất nguồn điện: Png = E I = 8.2 = 16 W…………………… 0.25 0,25 I2  c)Điện R3 tiêu thụ: A3 = R3.I32.t = 4.1,22.8.60 =2764,8 J Câu điểm 0,25 * Khi nối vào A, B hiệu điện U ta có; CU q1  C1U; q  q3  q  …………………………………………………… * Khi nối M,N với hiệu điện U gọi điện tích tụ tương ứng là: q1/ , q 2/ , q 3/ , q 4/ ; Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có C 6C1 U / / q1  q  q1  q  ; (1) ……………………… A B 6C U q1/  q /4  (q1  q 4)   ; (2) ………………… C2 C3 C4 / / / q q1 2q C3    U; (3) ………………………………… C1 C1 C1 * Từ (1) (2) ta có: q  q ………………………… A B M N / / * Thế vào (3) ta có: 3q  q1  C1U; (4) C2 C1 C4 23C1U / * Giải hệ (1) (4) ta có: q1  ……………………………………… 20 q1/ 23 /  U ……………… * Vậy hiệu điện hai đầu A, B là: U AB  C1 20 / 0,25 0.5 0.5 0,25 0,25 0,25 0,25 / / * Thay số: U AB = 23V………………………………………………………… 0,5 0,25 0,25 Câu điểm a Q trình – có P tỷ lệ thuận với T nên q trình đẳng tích, thể tích trạng thái nhau: V1 = V4 Sử dụng phương trình C-M trạng thái ta có: m RT1 m P1V1  RT1 , suy ra: V1   P1  Thay số: m = 1g;  = 4g/mol; R = 8,31 J/(mol.K); T1 = 300K P1 = 2.105 Pa ta được: 8,31.300 V1   3,12.103 m3 2.10 b Từ hình vẽ ta xác định chu trình gồm đẳng trình sau: – đẳng áp; – đẳng nhiệt; – đẳng áp; – đẳng tích Vì vẽ lại chu trình giản đồ P-V (hình a) giản đồ V-T (hình b) sau: c Để tính V(l) P(105Pa) công, trước 12,48 hết sử dụng phương trình 6,24 trạng thái ta 3,12 tính V(l) 150 300 600 3,12 6,24 12,48 thể tích: Hình b Hình a V2 = 2V1 = 6,24.10 – m3; V3 = 2V2 = 12,48.10 – m3 Công mà khí thực giai đoạn: A12  p1(V2  V1)  2.105(6,24.103  3,12.103)  6,24.102 J V A23  p2V2 ln  2.105.6,24.103 ln2  8,65.102 J V2 A34  p3(V4  V3)  105(3,12.103  12,48.103)  9,36.102 J A41  l quỏ trỡnh ng ỏp Cõu Sơ đồ tạo ảnh O1 im AB O2 O3 A1B1 A2B2 ’ ’ d1 d1 d2 d2 d3 ’ Thoe gi¶ thiÕt : d1 = - f1 vµ d3 = - f3 ' tõ ®ã d = 3a , d2 = 3a ; d  ’ 3af ; d3 = 1,5a 3a  f Mµ d2’ + d3 = 3a suy f = a 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 T(K) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 A ’B d ’3 0.5 0.5 B A’ x’ O1 A O3 O2 x B’ A' B' O2O3 f Víi mäi vị trí AB AB Ta có AB O1O2 f1 (1) Xét tia sáng qua F1 nh hình bên Ta có f f    (2)  f2 f2 NF3’= MN + MF3’   f  ' f3   ( f  f ) f   ' suy (3) f2 Tõ (1) (2) vµ (3)  ’.A’B’ = .AB ’ x’ F1 O2 O1  M 2 F’2 0.5 N x O3 F3 Xét tia sáng qua O2 cho tia lã ®i qua O2 '  A' B ' x' Mặt khác từ (1)  AB x  ' AB x   A' B ' x ' A' B '  AB Nªn cuèi cïng : x = 4x’ 0.5đ B  x’ A O1 ’ ’ A B Câu 9: O2 x O3 ’ B + Vẽ hình K ˆ  750 = δ => β + γ = 750 (1) Ta có B γ = 150 + β (so le) (2) I βγ γ 0 => β = 30 ; γ = 45 (0,5đ) α δ n (0, 5đ) Tại K: sin � A n n n.sin � n Vậy �n �2 (0,5đ) Tại I: sin  Thay n vào ta có: 450 � �900 (0,5đ) 150 β 150 α C E, r V1 V * Xác định suất điện động nguồn điện mắc theo sơ đồ hình vẽ: Đọc số vơn kế U1 U2, suy (1) - mắc riêng vôn kế theo sơ đồ hình E, r U1 R1  U R2 vẽ: V2 E, r V1 Số vôn kế U1’ U2’ Áp dụng định luật ơm cho tồn mạch: E  U1'  Câu 10 U1' U' r E  U 2'  r R1 R2 Vẽ hình cho 0,5 điểm Đưa biểu thức ( 3)cho 0,5 điểm (2) E  U1' U 1' R2 U1'U 2' (U1  U )  E  suy (3) E  U 2' U 2' R1 U 2' U1  U1'U * Phương án xác định điện trở Mắc mạch điện theo sơ đồ: Số vôn kế U1" U 2" U1'' U 2'' U 2''   (4) R1 R0 R2 Thay (1) vào (4) suy R1 R2, kết hợp với phương trình suy r ……………………………………Hết…………………………………… Vẽ hình cho 0,5 điểm Kết hợp biểu thức (1) (4) đưa biểu thức tính r cho 0,5 điểm ... mạch điện minh hoạ -Hết - SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2019- 2020 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Môn thi: VẬT LÍ – LỚP 11 THPT (Hướng dẫn chấm có...  N  maht  m � N  P  m R R 0.25 Điều kiện để vật không rời đỉnh A là: v2 N� ��� P m R Câu (2 đ) v0 gR 0.25 1b) Giả sử điểm B vật rời bán cầu, N = 0.25 B v v Pcos  N  m � N  Pcos ... VB; VM > VN Tính hiệu điện hai điểm A, B mắc hiệu điện U vào hai điểm M, N Áp dụng số: U = 20V Câu 7: (2 điểm) Có g khí Heli (coi khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực P chu trình – – – – biểu diễn