Tài liệu Đề thi HSG tỉnh Quảng Bình lớp 11 môn vật lý năm 2013 pptx

S Ở GD&ĐT QUẢNG B ÌNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Số báo danh: KÌ THI CH ỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn: VẬT LÍ Khóa ngày: 27/3/2013 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1. (2,0 điểm) Từ một điểm A trên cao, một vật nhỏ được ném thẳng đứng hướng lên với tốc độ v 0 . Bỏ qua lực cản của không khí, lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s 2 . a) Với v 0 = 10 m/s, tính độ cao cực đại của vật nhỏ so với điểm A và tính quãng đường vật đi được sau thời gian 1,5 s kể từ khi ném. b) Nếu tốc độ của vật nhỏ khi đi qua vị trí C bên dưới A một đoạn h = 3 m gấp đôi tốc độ của nó khi đi qua điểm B phía trên A một đoạn h thì độ cao cực đại của vật so với điểm A là bao nhiêu? Câu 2. (2,0 điểm) Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi trạng thái theo chu trình 1-2-3-1. Quá trình 1-2 là quá trình đẳng tích, 2-3 là quá trình đẳng áp, 3-1 là quá trình mà áp suất p biến thiên theo hàm số bậc nhất đối với thể tích V. Biết áp suất và thể tích của khối khí tại các trạng thái 1, 2, 3 tương ứng lần lượt là p 1 = p 0 , V 1 = V 0 ; p 2 = 2p 0 , V 2 = V 0 ; p 3 = 2p 0 , V 3 = 2V 0 . a) Hãy vẽ hình biểu diễn chu trình nêu trên trong hệ tọa độ p-V. b) Tính hiệu suất của chu trình. Câu 3. (2,5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện (E 1 ) có suất điện động E 1 = 10 V và điện trở trong r 1 = 1 , nguồn (E 2 ) có suất điện động E 2 và điện trở trong không đáng kể, nguồn (E) có suất điện động E = 6 V, điện trở R 0 = 6 , biến trở có giá trị R thay đổi được và tụ điện có điện dung C = 0,1 F. Bỏ qua điện trở các dây nối. a) Khi E 2 = 8 V, R = 2 . - Tính cường độ dòng điện qua các nguồn (E 1 ), (E 2 ) và qua điện trở R 0 . - Ban đầu khóa K ở chốt (1) sau đó được chuyển sang chốt (2), tính điện lượng chuyển qua nguồn (E) và nhiệt lượng tỏa ra trên nguồn này khi điện tích trên tụ điện đã ổn định. b) Với giá trị nào của E 2 để khi thay đổi giá trị biến trở R, cường độ dòng điện qua nguồn (E 1 ) không thay đổi? Câu 4. (2,5 điểm) Một sợi dây dẫn đồng nhất, tiết diện ngang S 0 = 1 mm 2 , điện trở suất  = 2.10 -8 m, được uốn thành một vòng tròn kín, bán kính r = 25 cm. Đặt vòng dây nói trên vào một từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây. Cảm ứng từ của từ trường biến thiên theo thời gian B = kt, với t tính bằng đơn vị giây (s) và k = 0,1 T/s. a) Tính cường độ dòng điện cảm ứng trong vòng dây. b) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm bất kì trên vòng dây. c) Nối vào giữa hai điểm M, N trên vòng dây một vôn kế (có điện trở rất lớn) bằng một dây dẫn thẳng có chiều dài MN = r 2 như hình vẽ. Tính số chỉ của vôn kế. Câu 5. (1,0 điểm) Một đoạn mạch điện được mắc như hình vẽ. Các điện trở chưa biết giá trị, điện trở dây nối không đáng kể. - Dụng cụ thí nghiệm: một ôm kế (đồng hồ đo điện trở) và một đoạn dây dẫn (có điện trở không đáng kể). - Yêu cầu: xác định giá trị của R x mà không tháo rời các điện trở khỏi mạch. E 1 , r 1 E 2 E R 0 R C K (1) (2) Hình cho câu 3 V M N Hình cho câu 4 + B  R 1 R 2 R 3 R x R 6 R 4 R 5 Hình cho câu 5 Hết S Ở GIAÓ D Ụ C VÀ ĐÀO T Ạ O QUẢNG BÌNH KÌ THI CH Ọ N H Ọ C SINH GI Ỏ I L Ớ P 11 THPT NĂM HỌC 2012 – 2013 Môn: VẬT LÍ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Câu N ộ i dung Đi ể m 1(2đ) a (1,0đ) Ch ọ n tr ụ c t ọ a đ ộ Oy th ẳ ng đ ứ ng hư ớ ng lên, g ố c O t ạ i A, g ố c th ờ i gian là lúc ném v ậ t nhỏ. Chọn mốc thế năng tại A ………………………………………………………………………………………………………………………………………… - Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại A và tại độ cao cực đại y max 1 2 mv 0 2 = mgy max  y max = v 0 2 2g = 10 2 2.10 = 5 m ………………………………………………………………………………………………………………………………………. - Phương trình chuyển động của vật y = - 1 2 gt 2 + v 0 t = -5t 2 + 10t Khi t = 1,5 s y = y 1 = -5.(1,5) 2 + 10.1,5 = 3,75 m ……………………………………………………………………………………………………………… Quãng đường vật đi đc s = y max + (y max - y 1 ) = 5 + (5 - 3,75) = 6,25 m ………………………………………………………………………………………… 0,25 0,25 0,25 0,25 b (1,0đ) Gi ả s ử t ố c đ ộ t ạ i B là v thì t ố c đ ộ t ạ i C là 2v, ta có v 2 – v 0 2 = -2gh ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… (2v) 2 – v 0 2 = -2g(-h) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………  v 0 2 = 10gh 3 Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại A và tại độ cao cực đại y max 1 2 mv 0 2 = mgy max  y max = v 0 2 2g = 5h 3 = 5 m ……….…………………………………………………………………………………………………………………………………… 0,25 0,25 0,5 2(2đ) a (0,5đ) Hình v ẽ bi ể u di ễ n chu trình 0,5 b (1,5đ) - Công mà khí th ự c hi ệ n trong chu trình A = 1 2 (2p 0 – p 0 )(2V 0 – V 0 ) = 1 2 p 0 V 0 ………………………………………………………………………………………………………………………… -Ta xét từng quá trình để xác định Q 1 và Q 2 + Quá trình 1-2 Đẳng tích, công A 12 ’ = 0, áp suất tăng suy ra nhiệt độ tăng và 0,5 Q 12 = ΔU 12 = 3 2 p 0 V 0 > 0 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………. + Quá trình 2-3 Đẳng áp Q 23 = A 23 ’ + ΔU 23 = 2p 0 V 0 + 3p 0 V 0 = 5p 0 V 0 …………………………………………………………………………………………………… Q 1 = Q 12 + Q 23 = 13 2 p 0 V 0 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… Hiệu suất H = A Q 1 = 1 2 p 0 V 0 13 2 p 0 V 0 = 1 13 = 7,7% ………………………………………………………………………………………………………… 0,25 0,25 0,25 0,25 3(2,5đ) a (1,75đ) Quy ư ớ c chi ề u dòng đi ệ n như h ình v ẽ Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN I 1 = E 1 - U MN r 1 = 10 - U MN I 2 = E 2 - U MN R = 4 - U MN 2 I = U MN R 0 = U MN 6 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Với I = I 1 + I 2 ta suy ra U MN = 8,4 V Thay trở lại các phương trình ta tính được I 1 = 1,6 A, I 2 = - 0,2 A, I = 1,4 A ……………………………………………………………………………………………………………………………. - Khi K ở (1), bản trên của tụ tích điện dương +q = CU MN = 0,1.8,4 = 0,84 C ………………………………………………………………………………………………………………………………. Khi chuyển K sang (2), bản trên của tụ tích điện âm -q’ = -CE = -0,1.6 = -0,6 C …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Điện lượng chuyển qua nguồn E có độ lớn q = |(-q’) – (q)| = 1,44 C………………………………………………… - Sau khi chuyển khóa K, điện lượng chuyển qua nguồn q = 1,44 C từ cực âm đến cực dương, nguồn thực hiện công A = q.E .………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Công này làm biến đổi năng lượng tụ điện và một phần tỏa nhiệt trên nguồn A = W’ – W + Q  Q = A + W - W’ = q.E + 1 2 CU MN 2 - 1 2 C E 2 Thay số ta được Q = (1,44.6 + 0,5.0,1.8,4 2 – 0,5.0,1.6 2 ).10 -6 = 1,0368.10 -5 J………………… 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 b (0,75đ) Để thay đổi giá trị R mà cường độ dòng điện qua E 1 không đổi thì I 2 = 0 Khi đó I 1 = I ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 10 – U MN = U MN 6  U MN = 60 7 V ……………………………………………………………………………………………………………………… 0,25 0,25 E 1 , r 1 E 2 E R 0 R C K (1) (2) I 1 I I 2 M N E 2 = U MN = 60 7 V ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 0,25 4(2,5đ) a (0,75đ) Đ ộ l ớ n su ấ t đi ệ n đ ộ ng c ả m ứ ng trên vòng dây E =        t = (BS) t = r 2 .(kt) t = kr 2 ………………………………………………………………………………………………………………. Điện trở vòng dây R =  l S 0 =  2r S 0 .………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Cường độ dòng điện cảm ứng I = E R = kr 2  2r S 0 = krS 0 2 = 0,1.0,25.10 -6 2.2.10 -8 = 0,625 A …………………………………………………………………….…………………… 0,25 0,25 0,25 b (0,75đ) L ấ y hai đi ể m M, N trên vòng dây, chia vòng dây làm hai cung có chi ề u dài là l 1 , l 2 . Vòng dây tương đương với mạch kín gồm hai nguồn E 1 , r 1 và E 2 , r 2 , trong đó E 1 E 2 = r 1 r 2 = l 1 l 2 hay E 1 r 2 = E 2 r 1 ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN ta có I = E 1 + U MN r 1 = E 2 - U MN r 2 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………  U MN = E 2 r 1 - E 1 r 2 r 1 + r 2 = 0 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 0,25 0,25 0,25 c (1đ) S ợ i dây n ố i vôn k ế gi ữ a M và N chia di ệ n tích vòng dây thành hai ph ầ n S 1 = S 4 - r 2 2 = r 2 2      2 -1 S 2 = S - S 1 = .r 2 - r 2 2      2 -1 = r 2 2     3 2 +1 = 3 + 2  - 2 S 1 ……………………………………………………………………………………. Suất điện động và điện trở trên cung l 1 và l 2 có độ lớn tương ứng E 1 =  1 t = kS 1 và E 2 =  2 t = kS 2 = 3 + 2  - 2 E 1 …………………………………………………………………………………………………. r 2 = 3r 1 = 3 4 r = 3r 2S 0 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN ta có I = E 1 + U MN r 1 = E 2 - U MN r 2  U MN = E 2 r 1 - E 1 r 2 r 1 + r 2 = 3 + 2  - 2 E 1 r 1 - 3E 1 r 1 4r 1 = 2E 1  - 2 Hay U MN = kr 2 2 = 0,1.0,25 2 2 = 3,125.10 -3 V ……………………………………………………………………………………………………… 0,25 0,25 0,25 0,25 E 1 , r 1 E 2 , r 2 N M I I 5 (1đ) Ta g ọ i giá tr ị c ủ a b ộ đi ệ n tr ở g ồ m R 1 , R 2 , R 3 là R và giá tr ị c ủ a b ộ đi ệ n tr ở g ồ m R 4 , R 5 , R 6 là R’, mạch điện trở thành như hình vẽ: …………………………………………………………………………………………………………………………………… - Nối tắt C với B bằng dây nối, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và B ta sẽ đo được giá trị điện trở của bộ gồm R và R’ mắc song song, số chỉ ôm kế là r 1 , ta có 1 R + 1 R' = 1 r 1 (1) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… - Nối tắt A và C, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và B thì ôm kế chỉ r 2 1 R x + 1 R' = 1 r 2 (2) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… - Nối tắt A và B, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và C, số chỉ ôm kế là r 3 1 R + 1 R x = 1 r 3 (3) Từ (1), (2), (3) suy ra R x = 2r 1 r 2 r 3 r 1 r 2 + r 3 r 1 - r 2 r 3 ……………………………………………………………………………………………………. 0,25 0,25 0,25 0,25 * Ghi chú: 1. Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó. 2. Không viết công thức mà viết trực tiếp bằng số các đại lượng, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. 3. Ghi công thức đúng mà: 3.1. Thay số đúng nhưng tính toán sai thì cho nửa số điểm của câu. 3.3. Thay số từ kết quả sai của ý trước dẫn đến sai thì cho nửa số điểm của ý đó. 4. Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 3 lần trở lên thì trừ 1,0 điểm. 5. Điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 điểm. R R x R’ C A B . GD&ĐT QUẢNG B ÌNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Số báo danh: KÌ THI CH ỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn: VẬT LÍ Khóa ngày: 27/3 /2013. D Ụ C VÀ ĐÀO T Ạ O QUẢNG BÌNH KÌ THI CH Ọ N H Ọ C SINH GI Ỏ I L Ớ P 11 THPT NĂM HỌC 2012 – 2013 Môn: VẬT LÍ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Câu