Giáo án vật lý 2 cbg lý 11 dh đbbb 2023

SỞ GD - ĐT BẮC GIANG TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI - ĐBBB Môn Vật lý 11 (Thời gian làm : 180 phút) Ngày thi : 15/7/2023 ĐỀ ĐỀ XUẤT (Đề gồm 02 trang) Câu (4,0 điểm) Tĩnh điện Giữ chặt điện tích q điểm thấp B mặt A (m, Q) cầu nhẵn cách điện, bán kính R Tại điểm cao A, cầu nhỏ khác có khối lượng m, mang điện tích Q (Hình 1) a) Tìm điều kiện giá trị q để A vị trí cân bền R Q? C b) Chỉ xét dao động nhỏ điện tích Q mặt phẳng hình vẽ Chứng minh Q dao động điều hồ Tìm chu kì dao động Bỏ qua ma sát B q Câu (5,0 điểm) Dịng điện xoay chiều Hình Cho mạch điện có sơ đồ V1 hình Cho biết R1 = 3, R2 = 2, C R1 = 100nF, L cuộn dây cảm A R2 B N A M với hệ số tự cảm L = 0,1H, điện trở L C ampe kế dây nối không đáng kể Điện trở vôn kế vô V2 lớn Ampe kế vôn kế ampe kế Hình vơn kế nhiệt Đặt vào hai đầu A, B hiệu điện u = cos(t) (V) a) Dùng cách vẽ giản đồ vectơ Fresnel tìm biểu thức hiệu điện hiệu dụng UR1, UC cường độ dòng điện hiệu dụng qua R2 theo điện áp hiệu dụng U, R1, R2, L, C  b) Tìm điều kiện  để ampe kế có số lớn Tìm số vơn kế c) Tìm điều kiện  để vôn kế V1 V2 có số Tìm số vơn kế ? Câu (4,0 điểm) Quang hình Hai thấu kính L1 L2 đặt đồng trục Vật sáng nhỏ AB đặt trước L vng góc với trục cho ảnh rõ nét cao 1,8 cm E đặt M0 sau A B O2 M0 M1 M2 O1 L2 Nếu giữ nguyên AB L1, bỏ L2 L1 L2 phải đặt E M1 cách M0 cm thu ảnh thật vật, cao 3,6 cm Còn giữ nguyên Hình AB L2, bỏ L1 phải đặt E M2 sau M1 cách M1 cm thu ảnh thật cao 0,2 cm (Hình 3) a) Xác định chiều cao vật AB hai tiêu cự f1, f2 b) Giữ nguyên AB L1 Điều chỉnh để khoảng cách L1 L2 30cm Tìm độ phóng đại ảnh cho hệ Câu (4,0 điểm) Dao động Hai cầu nhỏ kim loại, có khối lượng tương ứng m M có bán kính r, nối với lò xo dẫn điện, có độ cứng k Độ dài lị xo không biến dạng l0 ( l0  r ) Lúc đầu hệ không mang điện mặt phẳng nhẵn nằm ngang không dẫn điện Bỏ qua ma sát  a) Đặt hệ điện trường có cường độ điện trường E m hướng dọc theo trục lị xo (Hình 4a) Hãy xác định chu kì M m m biên độ dao động cầu so với khối tâm G chúng từ sau bật điện trường Hình 4a b) Tắt điện trường Khi hai vật đứng n lị xo khơng M bị biến dạng tác dụng lên cầu I (khối lượng m) lực F m m m biến thiên tuần hoàn: F F0cost hướng dọc theo trục lị xo O x (Hình 4b) với F0 ω số dương Viết phương trình Hình 4b dao động cầu I chế độ ổn định Câu (3,0 điểm) Phương án thực hành Cho dụng cụ sau: + 01 viên bi đồng chất hình cầu có móc treo; + 01 cân; + 01 thước kẹp Panme; + Một số lò xo nhẹ có độ cứng khác nhau; + 01 giá treo treo lị xo; + 01 đồng hồ bấm giây; + 01 cố đựng chất lỏng Biết khơng khí lực ma sát nhớt tác dụng lên viên bi nhỏ không  đáng kể, chất lỏng có hệ số nhớt η lực ma sát nhớt f tác dụng lên viên bi    f chuyển động với vận tốc v tính cơng thức Stokes: = - 6πηrv Hãy xây dựng sở lý thuyết từ nêu bước tiến hành thí nghiệm để đo hệ số nhớt η chất lỏng đựng cốc Hết * Ghi : - Thí sinh làm khơng sử dụng tài liệu - Giám thị coi thi không giải thích thêm ĐÁP ÁN Câu (4,0 điểm) Tĩnh điện a) Chọn gốc trọng trường B Khi cầu lệch phía bên phải vị trí cân đoạn nhỏ (góc đường nối Q q với phương thẳng đứng) - Thế tĩnh điện hai cầu: kqQ 2Rcosθ WE = (0,25đ) - Thế trọng trường cầu Q: WG = 2mgRcos θ (0,25đ) kqQ W = WE + WG = + 2mgRcos 2θ 2Rcosθ - Thế tổng hợp cầu Q: dW kqQ sinθ = - 2mgRsin2θ 2R cos 2θ Ta có: dθ dW =0 Tại θ = có dθ Đây vị trí cân Q - Xét đạo hàm cấp hai W theo θ : (0,25đ) A (0,25đ) d2 W kqQ cos3θ + sin2θsinθ = - 4mgRcos2θ dθ 2R cos 4θ (0,25đ) - Để A vị trí cân bền Q, đạo hàm cấp hai W theo θ θ = phải lớn kqQ - 4mgR 0 Từ ta có: 2R 8mgR q kQ Suy (0,25đ) (0,25đ) m,Q R C q B q = 8mgR kQ Vậy (0,25đ) b) Khi cầu lệch góc nhỏ θ , vận tốc là: v = 2Rθ - Năng lượng toàn phần cầu bảo toàn: kqQ + 2mgRcos 2θ + m  2Rθ = const 2Rcosθ Vì θ nhỏ nên sinθ θ kqQ E + 2mgR  - θ  + 2mR  θ = const 2R  - θ  E=W+K= (0,25đ) (0,25đ) Do đó: E kqQ  θ2  2 +   + 2mgR  - θ  + 2mR  θ = const 2R  2 (0,5đ) - Lấy đạo hàm hai vế E theo thời gian: dE kqQ = θ.θ + 4mgRθ.θ + 4mR 2θ.θ = dt 2R (0,5đ) g  kqQ  θ +  - θ = R  8mR (0,25đ) T= - Vậy cầu Q dao động điều hoà với chu kì 2π g  kqQ -   R  8mR (0,25đ) Câu (5,0 điểm) Dòng điện xoay chiều a) Dùng cách vẽ giản đồ vectơ Fresnel tìm biểu thức hiệu điện hiệu dụng UR1, UC cường độ dòng điện hiệu dụng qua R2 theo điện áp hiệu dụng U, R1, R2, L, C     - Ta có: U AB U AM  U MB UMB = I.R2 C L  UAM = IR1.R1 = ILC - Chiếu (1) lên Ox, Oy ta có: (3) I LC R I LC I  R1  R    C  R  U U ABx UL (0,25đ) UABx = I.R2.cos = UABy = I.R2.sin + UAM = AB UA B UAM I.R I LC L  y (1) (0,25đ) (2) (0,25đ) (0,25đ) UM B UR IR1 O (0,25đ) U ABy Do đó:  R  R2  I    R1  LC ILC UC   R R 2         L    C     R1  R    (0,5đ) Đặt R  R 1R R1  R suy ra: I LC  U AB R R2   R   L   C  ;  I  I 2R1  I LC  U AB R R1.R  R   L    R   L   I R1  U AB R R1R L  C   R   L   C  ;  (0,5đ)   C    C  (0,5đ) - Các hiệu điện thế: U R1 R 1.I R1  U AB R R2 L  C   R   L   C  ;  U C  I LC U AB R  C R2 1   C R   L   C   (0,5đ) b) Tìm điều kiện  để ampe kế có số lớn Tìm số vơn kế - Xét biểu thức dấu biểu thức I, ta kí hiệu y:  R   L   y   R   L   2   R 12  R C  1  2    R   L    C  C   (0,5đ) - Bởi R1 > R nên y đạt cực đại số ampe kế đạt cực đại Khi 0  104 rad / s LC (0,25đ) U U I max  AB  2,5A U C  AB 2500V R2 R C - Khi , số vơn kế V2 là: (vô lý) (0,25đ) 1 L      1, 41.104 rad / s C  C  LC c) Ta có UV1  UV2  UR1 = UC  (0,25đ) R  Ta có: R 1R R1  R = 1,2; L = I   U AB R R1.R U AB R 2R 2L  2.103  C R12  0, 25.(L) R  0, 25.(L)  1A L R   0,5.L UR1 = UC = Câu (4,0 điểm) Quang hình (0,25đ)  3V (0,25đ) A M0 B O1 O2 L1 L2 M1 B2 B1 A2 A1 a) Sơ đồ tạo ảnh hai hệ thấu kính L1 L2 AB   A1B1   A2B2 (1) d1 d1' d2 d2' Nếu bỏ L2 ảnh tạo L1 A1B1 Vậy sơ đồ (1) A1B1 vật ảo L2 (0,25đ) (0,25đ) M2 B’ A’ O A1 A1B1 3,6   2 O A A B 1,8  O2A1 = (O2A2) (2) Mặt khác: A2A1 = M0M1 = 6cm (3) Từ (2) (3): O2A2 = 6cm; O2A1 = 12cm Xét thấu kính L2: d2 = -O2A1 = -12 cm; d2' = O2A2 = 6cm (0,25đ) (0,25đ) d d '2 ( 12).6  ' f2 = d  d  12  = 12cm (0,25đ) L2 * Ngoài ra: bỏ L1 sơ đồ tạo ảnh AB   A' B' Với A'B' = 0,2cm d' d Với d' = O2M2 = O2M1 + M1M2 = 12 + = 14cm; d = O2A d' f 14  12  d '  f 14  12 = 84cm d= (0,25đ) A ' B' d ' d 84  AB d  AB = A'B' d ' = 0,2 14 = 1,2cm O1 A1 A1B1 3,6   3 O A AB 1,2 * Tìm f1:  O1A1 = d1' = (O1A) (4) Mặt khác: AA1 = AO2 + O2A1 = 84 + 12 = 96cm AO1 + O1A1 = 96 cm Từ (4)  AO1 + 3(AO1) = 96  AO1 = 24cm ; A1O1 = 72cm (0,25đ) (0,25đ) (0,25đ) d1d1' ' f1 = d1  d1 = 18 (cm) b) (0,25đ) L1 L2 AB   A1B1   A2B2 d1 d1' d2 d2' d1 = AO1 = 24cm; d1' = 72cm d2 = O1O2 - d1' = 30 - 72 = -42 (cm) (0,25đ) (0,25đ) d2 f2  42.12 504 28    9,33cm d  f  42  12 54 2 d2' = (0,5đ)  d1'   d 2'  72   504           24  54  42  k =  d1   d  (0,5đ) Câu (4,0 điểm) Dao động  a) Xét hệ khối tâm G Chọn trục Ox chiều với E Gọi x1 x2 li độ I II chiều dài lị xo l l0  x2  x1 (1) (0,25đ) m qm m O m m M m +q m x m Do tượng nhiễm điện hưởng ứng, cầu có điện tích q - q xác định q ( q )  El  r  r 0 bởi: (2) (0,25đ) - Áp dụng định luật II cầu I: mx1"  qE  k ( x2  x1 )  q2 4  l0  x2  x1  Mặt khác hệ khối tâm: Thay vào (3): (3) (0,25đ) mx1  Mx2 0 (4)  x2  x1 m M (0,25đ) mx1"  2 r  l0  x2  x1  E  k ( x2  x1 )  2 r E m mx1''  (k  2 rE )(1  ) x1  2 rl0 E   r E M 2 - Vì l0  r nên  r E βx(t) + ωx(t) = = m m dao động lắc lị Chọn lựa lị xo có độ cứng k cho ω0 = xo chất lỏng dao động tắt dần với “giả chu kì” T= 2π = ω 2π k  3πηr  -  m  m  2 với ω = ω0 - βx(t) + ωx(t) = (0,25đ) T Từ biểu thức tính T ta rút biểu thức tính hệ số nhớt chất lỏng η= 2m 1 - 2 3r T0 T (0,5đ) *) Phương án thực hành - Dùng cân đo m - Dùng thước kẹp Panme đo r (0,25đ) - Cho lắc lò xo dao động khơng khí dùng đồng hồ bấm giây đo T0.(0,25đ) - Cho lắc lò xo dao động chất lỏng dùng đồng hồ bấm giây đo (0,25đ) - Từ tính η theo cơng thức (0,25đ) GV Đề đề xuất Nguyễn Văn Đoá ĐT: 0973696858