11ly nangkhieul5

R q O z M z SỞ GD&ĐT HẢI DƯƠNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TRÃI ĐỀ ĐỀ THI NĂNG KHIẾU LỚP 11L (LẦN 5) NĂM HỌC 2021 – 2022 MÔN VẬT LÍ Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề t[.]

SỞ GD&ĐT HẢI DƯƠNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TRÃI ĐỀ THỨC ĐỀ CHÍNH ĐỀ THI NĂNG KHIẾU LỚP 11L (LẦN 5) NĂM HỌC 2021 – 2022 MƠN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 trang, gồm 06 câu) Câu (2,0 điểm): Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có suất điện động E = 6,9 V, điện trở nguồn r = , R1 = R2 = R3 = , biến trở R Ampe kế Vơn kế lí tưởng, bỏ A qua điện trở dây nối khóa K R3 Khóa K1, K2 mở Tìm số vơn kế? Khóa K1 mở, K2 đóng, điều chỉnh chậm biến trở R, R = R0 vơn kế giá trị ổn định 5,4V Tìm R0 hiệu điện A hai điểm A, D Khóa K1, K2 đóng Với giá trị R = R0 (đã tìm phần K1 2), tìm số ampe kế? Thay biến trở R điện trở khơng tuyến tính X (gọi tắt A phần tử X) mắc lại mạch điện hình vẽ Biết cường độ dịng điện IX qua phần tử X phụ thuộc vào hiệu điện UX R3 hai đầu phần tử X theo công thức IX = 0, 25U X Khi mạch ổn định, tìm cơng suất tỏa nhiệt X V E,r B R1 C K2 R2 R D Hình E,r B R1 C R2 X D Câu (2,0 điểm): Hình Một thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm, nguồn sáng điểm S đặt cố định trục thấu kính cách thấu kính 30cm Gọi S’ ảnh S qua thấu kính Xác định khoảng cách S S’ Cho thấu kính chuyển động thẳng, chậm, dọc theo d '(cm) trục chính, xa S Gọi d ' khoảng cách từ ảnh S thời điểm xét đến ảnh ban đầu (S’) S Gọi d1 ' x khoảng cách từ vị trí thấu kính thời điểm xét đến vị trí thấu kính lúc đầu Chỉ xét phạm vi dịch chuyển thấu kính thỏa mãn điều kiện x (cm) tương điểm x2 x1 O Hình a Viết biểu thức xác định d ' theo x b Biết đồ thị biểu diễn phụ thuộc d ' theo x (trong phạm vi dịch chuyển thấu kính xét bài) hình vẽ (Tọa độ đỉnh đường cong hình vẽ ( x1 , d1 ' ) ) Tìm giá trị d1 ' , x Câu (1,0 điểm): Một lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m = 100g lị xo nhẹ có độ cứng k = 100N / m Kéo vật xuống vị trí cân đoạn 10cm thả nhẹ, vật dao động điều hịa dọc theo trục Ox có phương thẳng đứng hướng xuống trùng với trục lò xo (gốc O vị trí cân vật) Lấy 2 = 10 Chọn gốc thời gian lúc vật có li độ x = - 5cm lên Viết phương trình dao động vật z Tính độ lớn lực đàn hồi tác dụng lên vật vị trí có giá trị vận tốc v giá trị li M độ x thỏa mãn v = − 3x lực kéo giảm Câu (2,0 điểm): z Một vòng dây mảnh, trịn có bán kính R tích điện q phân bố theo chiều dài vòng dây Vòng dây đặt nằm ngang khơng khí (Hình vẽ) Chọn trục Oz thẳng đứng trùng với trục vòng dây, gốc O tâm vòng dây Một O R điểm M nằm trục Oz, tọa độ điểm M z q Cho biết: Một vi phân điện tích dq (ứng với vi phân chiều dài d vòng dây) gây điểm M điện dV xác định theo công thức dV = k dq (với k = ,  4 0 r số điện) Áp dụng công thức tính điện tồn điện tích vịng dây gây điểm M (kết tính theo q, 0 , R , z ) Xét hạt khối lượng m, mang điện tích điện tích q vịng dây Ta nghiên cứu chuyển động hạt dọc theo trục Oz Ban đầu hạt vị trí N có tọa độ z = h Hạt cung cấp vận tốc đầu v hướng phía tâm O vịng dây Bỏ qua tác dụng trọng lực a Tính cơng lực điện vịng dây tác dụng lên hạt q trình dịch chuyển từ vị trí N đến vị trí O b Tìm điều kiện v0 (theo q, 0 , R , h, m ) để hạt vượt qua mặt phẳng vịng dây Xét có ảnh hưởng trọng lực, chọn khối lượng m hạt thỏa mãn điều kiện 2 mg = q2 , với 40 R g gia tốc trọng trường Xác định tọa độ hạt trục Oz vị trí cân (kết tính theo R) Câu (1,5 điểm): Một mol khí lí tưởng đơn nguyên tử thực chu P trình hình vẽ Trong chu trình khối khí thực công A = P1 2026 J + Quá trình → 2: Trong trình này, áp suất hàm tuyến tính thể tích + Q trình đẳng tích → + Q trình → 1: Trong q trình này, nhiệt dung chất khí không đổi Biết P2 V2 = , R = 8,31 J/mol.K T1 = T2 = 2T3 = 100K , P3 V V1 O V1 V2 Với khí lí tưởng xét, nhiệt dung mol đẳng tích đẳng áp có giá trị tương ứng CV = R ;CP = R 2 Tính hiệu suất chu trình Câu (1,5 điểm): Một cứng OB tiết diện đều, chiều dài L, khối lượng M, mật độ khối lượng  phụ thuộc chiều dài,  xác định theo công thức  = k.x (trong k số dương, x khoảng cách tới đầu O thanh) Bề dày OB nhỏ so với chiều dài L Gia tốc trọng trường g Bỏ qua ma sát, lực cản Xác định giá trị k theo M, L O Xác định vị trí khối tâm G OB Xác định mô men quán tính OB trục quay (  ) qua đầu O vng góc với OB Treo OB thẳng đứng, quay tự mặt phẳng hình vẽ quanh trục quay cố định qua đầu O vng góc với mặt phẳng hình vẽ Thanh OB đứng yên vị trí cân (thanh vị trí thẳng đứng hình vẽ) Một g v B vật có khối lượng m chuyển động theo phương nằm ngang với vận tốc v đến va chạm với OB vị trí B dính chặt với vị trí a Tính tốc độ góc  OB sau va chạm b Trong trường hợp sau va chạm, OB lệch khỏi vị trí cân góc nhỏ Chứng minh OB dao động điều hịa, tìm chu kì dao động Hết Thí sinh khơng sử dụng tài liệu - Giám thị khơng giải thích thêm ĐÁP ÁN Câu (2,0 điểm): Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện có suất điện động E = 6,9 V, điện trở nguồn r = , R1 = R2 = R3 = , biến trở R Ampe kế Vơn kế lí tưởng, A bỏ qua điện trở dây nối khóa K R3 Khóa K1, K2 mở Tìm số vơn kế? Khóa K1 mở, K2 đóng, điều chỉnh chậm biến trở R, R = A R0 vơn kế giá trị ổn định 5,4V Tìm R0 hiệu điện hai điểm A, D K1 Khóa K1, K2 đóng Với giá trị R = R0 (đã tìm phần 2), tìm số ampe kế? Thay biến trở R điện trở khơng tuyến tính X (gọi tắt A phần tử X) mắc lại mạch điện hình vẽ Biết cường độ R3 dòng điện IX qua phần tử X phụ thuộc vào hiệu điện UX hai đầu phần tử X theo công thức IX = 0, 25U X2 Khi mạch ổn V E,r B R1 C K2 R2 R D Hình E,r B R1 C R2 định, tìm cơng suất tỏa nhiệt X X D Hình BG: Khóa K1, K2 mở R 13 = R1 + R = 4  I = E = 1,38A r + R 13  UV = I.R13 = 5,52V Khóa K1 mở, K2 đóng UV = UAB = 5,4V ; UAB = E − I.r  5,4 = 6,9 − I  I = 1,5A E 6,9 I=  1,5 =  R N = 3,6 r + RN 1+ RN R N = R3 + R (R + R )  R = 6 R1 + R + R E,r A B R3 R1 C R2 R0 D Khóa K1, K2 đóng Với giá trị R = R = 6 Tại nút A: I = IA + I3  IA = I − I3 R 23 = R 2R = 1  R 123 = R 23 + R = 3 R2 + R3 R AB = R R 123 E = 2  I = = 2,3A R + R 123 r + R AB  U AB = I.R AB = 4,6V  I123 =  U 23 = I123 R 23 = U AB 23 = A R 123 15 U 23 23 V  I3 = 23 = A 15 R 30  I A = I − I3 = 2,3 − 23 23 = A 1,533A 30 15 Thay biến trở R điện trở khơng tuyến tính X IX = 0, 25U X2 UX = UAB = E − I.r U X = U AB = I123 R 123 ; R 123 = R + R 2R3 = 3 R2 + R3 Tại nút A: B R3 R1 C R2 I = I123 + IX X E − UX U  = X + IX r R 123  6,9 − U X = E,r A D Hình UX + 0, 25U X2  0,75U 2X + 4U X − 20,7 =  U X  PX = IX U X = 0, 25.U X 3, 225A 8,3855W Câu (2,0 điểm): 90 cm a x(x − 30) d ' = x + 10 b x = 30cm ; d1 ' = 10cm Câu (1,0 điểm): Câu (2,0 điểm): Chia vành thành nhiều phần tử dl , điện tích phần tử dl q dq = q= d 2 R 2 - Điện phần tử gây điểm M trục, có tọa độ z: dq qd dV = k = 2 R +z 8  R + z - Điện V vành trịn tích điện gây M: 2 2 qd q V =  dV =  = 2 4 R + z 0 8  R + z 2- a- Điện vành gây tâm: Vo = q 4 R Để hạt xun qua vịng dây : mv0 + qVM  qVo  2 q2 q2 mv0 +  4 R 4 R + h  v0   q2  1  −  2  2 m  R R + h   z M z O R q b- Khi hạt độ cao z, hạt: U = mgz + dU = mg − - Có dz 4 q2 4 R + z q2 z (R + z2 )  dU  - Thay 2 mg = , tìm được: = mg 1 − 4 R dz   q2 Khi z = R 2 R2 z (R + z2 ) dU = Vậy z = R vị trí cân hạt dz Câu (1,5 điểm): a Đối với trình → 1: Q31 = U31 + A31 Sự thay đổi nội trình → 1: 3 U31 = RT31 = R(T1 − T3 ) 2 3 = R(T1 − T1 ) = RT1 2 P P1 (1) Công A31 mà chất khí thực q trình tìm điện tích đường cong đường → 1: A31 = SA12B − S12 SA12B =      P2 P3 O V1 P1 + P2 (V2 − V1 ) V2 (2) Từ phương trình khí lí tưởng điểm ta có: p1V1 = RT1 ; p2 V2 = RT2 V2 = p = p1 V1 8p + p 63 Vì vậy: SA12B = 1 (8V1 − V1 ) = p1V1 ( 3) 2.8 16 Diện tích tam giác cong 123 cho ta biết cơng chu trình 123: SA12B = A 63 Khi đó: A31 = p1V1 − A = 1246, 0625(J) 16 Vì chất khí bị nén nên A31  , A31 = −1246,0625(J) Vì T1 = T2 b.Phương trình đoạn 1-2: P = aV + b ( 5) Thay toạ độ điểm 1, ta tính được: a=- P1 8V1 P1 Áp dụng nguyên lí I: dQ = dU + dA => dQ = CVdT + pdV Phương trình trạng thái khí cho q trình 1-2: PV = RT => PdV + VdP = RdT Ta có P = aV +b => dP = adV b= ( 6) V => PdV +aVdV = RdT  dT = P + aV dV thay vào phương trình (6) CV = R R dQ 3  => dQ =  P + aV + P  dV  = P + aV dV 2 2  Khí nhận nhiệt q trình 1-2: dQ 45   V  V1 dV Nhiệt lượng khí nhận q trình 1-M dQ = 45 V1  V1 = 45 V1  V1 3   P + aV + P  dV 2  5 (4aV + b)dV = 2aV12 + bV 2 45 V1 V1  5.35P1V1 = 4445,85J Trong qua trình 2-3; 3-1 khí toả nhiệt A 2026 Hiệu suất chu trình:  = =  45, 6% Q12 4445,85 Câu (4,0 điểm: Xác định k Chọn trục Ox trùng với OB, chiều dương từ O đến B Xét phần tử nhỏ dx, có toạ độ x, khối lượng dm = kx.dx L M =  dm =  kx.dx = kL2 2M k= 2 L Xác định khối tâm G L 1 kL3 xG = xdm = kx dx = M M 0 3M 2M 2L  xG = L 3 Xác định mơmen qn tính I O (đối với trục quay () ) Thay k = L dIO = x 2dm  IO =  x 2dm =  kx 3dx Thay k = 2M ML  IO = L a Xác định vận tốc góc ω sau va chạm mềm: Áp dụng định luật bảo tồn mơmen động lượng cho hệ trước sau va chạm (đối với trục quay (  ) ) MvL = I   = Với I = ( M + 2m ) L ML + mL2 = 2 MvL O g  (1) I G 2 (1) ⎯⎯ → = 2mv ( M + 2m ) L b Sau va chạm mềm, momen quán tính hệ vật (đối với trục quay I= ML2 + mL2 B Mg () ) mg Phương trình chuyển động quay (đối với trục quay M = I −Mg  ML2  2L sin  − mgL.sin  =  + mL2   ''   Với  nhỏ  sin    ML2  2    M + m  gL = −  + mL2   '' 3    ( 2M + 3m ) g   '' = −  ( M + 2m ) L Vậy dao động điều hịa với tần số góc = ( 2M + 3m ) g ( M + 2m ) L () )