Giáo án vật lý 11 ly cbh ha nam

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI, ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN BIÊN HOÀ, T HÀ NAM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ THI CHỌN HSG GIỎI LẦN THỨ XIV MƠN THI: VẬT LÍ – KHỐI 11 Ngày thi 15/07/2023 Thời gian làm 180 phút (Đề có 05 câu; gồm 03 trang) Câu (4,00 điểm): Tĩnh điện Một vùng khơng gian hình cầu bán kính R có mật độ điện tích phân bố tổng điện tích +Q Một êlectron có điện tích –e, khối lượng m di chuyển tự bên bên ngồi hình cầu Bỏ qua tượng xạ điện từ a Xác định chu kỳ chuyển động tròn êlectron quanh tâm cầu với bán kính r (xét trường hợp r > R r < R) b Giả sử ban đầu êlectron đứng n vị trí cách tâm hình cầu khoảng r = 2R, xác định vận tốc êlectron chuyển động đến tâm hình cầu tích điện theo R, Q, e, m, εo Thực tế êlectron chuyển động có gia tốc quanh cầu êlectron eQa P 6 o c3 xạ sóng điện từ với cơng suất xạ tính cơng thức a gia tốc êlectron, εo số điện, c tốc độ ánh sáng chân không Giả sử quỹ đạo êlectron gần trịn chu kỳ Tính thời gian bán kính quỹ đạo chuyển động êlectron giảm từ R R xuống Câu (5,00 điểm): Điện – Điện từ Cho hai kim loại A B đặt song song, chiều dài L 0,1 m Hai dịch chuyển chiều theo phương ngang với tốc độ không đổi v 10 m/s, khoảng cách chúng không đổi a 0,1 m Trong trình chuyển động chúng tựa lên hai ray có điện trở khơng đáng kể hình vẽ Biết điện trở kim loại R 0,01 Ω Hệ thống đặt từ trường vng góc với mặt phẳng hai ray từ trường biến thiên theo trục x, y theo quy luật: B(x,y) kx y với k 1000 T / m Mắc vôn kế vào hai ray Vào thời điểm A có tọa độ x 0,1 m hãy: a) Xác định chiều cường độ dòng điện cảm ứng xuất mạch b) Tính số vơn kế c) Tính độ lớn lực điện từ tổng hợp tác dụng lên hệ hai A B Câu (4,00 điểm): Quang hình Trước thấu kính hội tụ L tiêu cự f1 = 30cm, đặt vật AB thẳng góc với trục Sau L1 đặt thấu kính phân kì L tiêu cự f2 = - 40cm, đồng trục cách L1 10cm Tìm vị trí vật AB để ảnh cuối cho hệ lớn gấp lần vật Tìm vị trí độ lớn vật AB để ảnh cuối vơ cực; biết chùm tia tới phát từ B ngồi trục chính, cuối ló khỏi L chùm tia song song hợp với trục góc 20 Giả sử f = - 10cm L2 cách L1 20cm Cho vật AB tịnh tiến trục với vận tốc 18cm/s Tìm vận tốc di chuyển ảnh cuối Câu (4,00 điểm): Dao động Cho hệ Hình vẽ Các vật nhỏ có khối lượng m1=m2=m Khoảng cách hai ròng rọc cố định L Bỏ qua ma sát trục, kích thước khối lượng rịng rọc Các sợi dây nhẹ, khơng dãn, đủ dài để khơng xảy va chạm Kí hiệu φ góc hai sợi dây nối với vật m hệ cân (a) Tìm φ (b) Nâng vật m1 lên đến vị trí hai rịng rọc thả nhẹ Tìm vận tốc vật m qua vị trí cân (c) Khi hệ vị trí cân bằng, người ta làm vật m lệch đoạn nhỏ theo phương thẳng đứng thả nhẹ Chứng minh hệ dao động điều hịa Tính chu kì dao động Có thể sử dụng cơng thức: ( 1+ε )n ≈ 1+nε + n ( n−1 ) ε +… với ε ≪ 2! Câu (3,00 điểm): Phương án thực nghiệm 1) Mục đích thí nghiệm: Xác định công suất định mức điện trở động điện chiều 2) Thiết bị thí nghiệm: a) Một động điện chiều có hiệu điện định mức 4,5V mà ta muốn xác định công suất định mức điện trở b) Một nguồn điện chiều cho ta hiệu điện 3V, 6V, 9V c) Một số điện trở không rõ giá trị, điện trở khoảng vài ơm Trong có điện trở  ta biết rõ giá trị d) Một vơn kế có điện trở lớn có giới hạn đo 15V 3) Yêu cầu xây dựng phương án thí nghiệm: Hãy nêu phương pháp xác định cơng suất định mức điện trở động dụng cụ nói a) Trình bày sở lý thuyết Viết công thức cần thiết b) Vẽ sơ đồ mạch điện, thiết lập cơng thức tính c) Trình bày phương pháp đo cách xử lý số liệu ==== Hết ==== Ghi chú: Cán coi thi khơng giải thích thêm Họ tên thí sinh: Số báo danh: Họ tên giám thị số 1: Chữ ký: Họ tên giám thị số 1: Chữ ký: HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI, ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LẦN THỨ XIV MÔN THI: VẬT LÍ – KHỐI 11 Ngày thi 15/07/2022 (Hướng dẫn chấm gồm có 08 trang) HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu (4,00 điểm): Nội dung đề thi Ý HƯỚNG DẪN ĐI ỂM Trường hợp r > R áp dụng định lý O-G xét cho mặt cầu bán kính r 4r E1  0,5 Q Q  E1  o 4 o r Theo định luật II Niu-tơn :  F ma sp m2 r => eE1 = mω2r T1  a  2  eQ m   r 4o r T1   => 163 o mr eQ Vì vậy: Trường hợp r < R ta áp dụng định lý O-G cho mặt cầu bán kính r lúc điện tích : r r3 q Q 3Q R R 0,5 => r3 Q Q r 4r E  R  E  o 4 o R eE2 = mω2r  2  Qr e m   r  T1  => 4 o R T2 2 4 o mR eQ => Áp dụng định lý biến thiên động b dW=dA mv   Fdr 2R => R   1 eQ  eQr  mv    dr   dr      r  R o o   2R  R 0,5 v  R  2eQ  dr eQ  rdr  2  4o m  2R r R R  = 2 o mR v eQ 2 o mR 0,5 => => Độ biến thiên electron sau thời gian dt xạ điện từ dW = -Pdt 0,5 W  mv  Wt Với Trong khoảng thời gian dt electron chuyển động coi trịn với bán kính r mv eQr mv eQr    r  R 8 R o =>  R  eQ  dr  eQ Wt Fdr  rdr   (3R  r )  3    R r  R  r r R  0,5 Thế năng: W => eQr 3eQ  4o R 8 R dW  => eQr dr 2 o R 0,5 eQr eQr ma   a  4o R 4 o m R Ta lại có P eQa e 3Q r P  6 o c3 => 9633o c3m R Theo Thay vào ta 0,5 eQrdr e 3Q r 482  o2 c3m R dr  dt dt  2o R 9633o c3m R e2Q2 r => 482  o2c 3m R t  e2Q2 => R dr  r R => t 482 o2 c3 m R ln e2Q2 Câu (5,00 điểm): Ý HƯỚNG DẪN ĐI ỂM Do khoảng cách hai A B ln giữ khơng đổi nên diện tích S giới hạn mạch kín mà ta xét không bị thay đổi Khi hai kim loại chuyển động  sang phải cảm ứng từ B điểm vùng diện tích S tăng dần độ lớn, dẫn đến từ thông qua diện tích S tăng dần Theo định luật Len-xơ mạch xuất dòng điện cảm ứng iC , dòng sinh từ trường có  vector cảm ứng từ ngược hướng lại với B Theo quy tắc nắm 0,5 đ tay phải, ta xác định iC có chiều kim đồng hồ Áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta xác định suất điện động cảm ứng xuất A B hình vẽ Ta tính độ lớn suất điện động nói A tọa độ x 0,1 m 0,5 đ Xét phần tử M A tọa độ y có độ dài dy, suất điện động cảm ứng phần tử là: 0,5 dE BM vdy kx vydy Suy xuất điện động cảm ứng toàn A là: đ L E A kx v ydy  kx L2 v 0,5 V Tương tự, xuất điện động cảm ứng toàn B là: EB  mắc xung đối nên xuất điện động mạch E E B  EA  Cường iC  đ k(x  a)2 L2 v 2 V EA EB Do là: 0,5 0,5 đ kvaL2 (2x  a) 1,5 V độ dòng điện cảm ứng mạch: E kvaL  (2 x  a) 75 2R 4R A 0,5 đ 0,5 Do E B  EA nên E B máy phát E A máy thu, chiều đ dòng điện chạy hình vẽ Áp dụng định luật Ơm cho nhánh chứa máy phát E B : U V E B  iC R 1,25 V 0,5 đ Áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta dễ dàng xác định chiều lực điện từ tác dụng lên A B Áp dụng kết từ câu a), cần thay v iC , ta tìm đ lực điện từ tác dụng lên hệ hai có độ lớn: F FB  FA  kiCaL2 (2x  a) 11,25 N Câu (4,00 điểm): 1,0 Ý HƯỚNG DẪN ĐI ỂM Số phóng đại L1: k1  d1 f 30   d1 f1  d1 30  d1 k2  d 2 f 40   d f  d 40  d Số phóng đại L2: d f 30d1 d1  1  d1  f1 d1  30 d O1O2  d1 10  k2  0,5 đ ; 30d1  20d1  300 2d  30   10 d1  30 d1  30 d1  30  d  30  40  2d  30 2d1  150 40  10 d1  30 Số phóng đại hệ: k k1.k2  30  d1  30  120  30  d1 2d1  150 150  2d1 120 k 5 150  2d1 Ảnh cuối lớn vật lần ⟹ + Với k = 5: Ta tính d1 = 63cm; d2 = - 47,27cm 0,5 đ 0,5 đ d 2  260  cm   Vậy ảnh cuối ảnh ảo + Với k = - : 0,5 Ta tính d1 = 87cm; d2 = 35,79cm Vậy ảnh cuối ảnh thật d 2 340  cm   đ A2B2 vô cực với góc trơng  2 chùm tia ló song song hợp với trục góc 20 Vật A1B1 L2 phải nằm tiêu diện vật L (A1 trùng với F2) có độ lớn A1B1  f  với  tính rad d  O1O2  d2 10    40  50  cm  d2 = f2 = - 40cm, 0,5 đ Vị trí vật AB xác định Độ lớn vật AB: AB  ⟹ Ta có k1  d1  d1 f1 50.30  75  cm  d1  f1 50  30 d1 50   d1 75 3 3  A1B1  A1B1  f   40.2 2,09  cm  2 180 k1 d1  d1 f1 30d1  d1  f1 d1  30 0,5 đ 30d1  10d1  600 d  60 d O1O2  d1 20    10 d1  30 d1  30 d1  30 d1  60   10  d  60 d2 f d1  30 d 2    d  60 d2  f  10    10  d1  30 0,5 đ  10 Lấy đạo hàm hai vế, ta được: d  1d d    d  dt dt 1 v AB  v AB  2cm / s Hay 0,5 đ Ảnh cuối dịch chuyển ngược chiều với vật Câu (4,00 điểm): Nội dung đề thi Ý Hướng dẫn Điể m (a ) Chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất Lực tác dụng lên vật mô tả hình vẽ 0,5 Điều kiện cân cho vật m m 0,5 m1 g−2Tcosφφ=0(1) T −m g=0(2) Giải hệ phương trình (1) (2), ta có φ=600 (3) Chọn mốc tính vật trùng với vị trí cân Áp dụng định luật bảo tồn cho ta 1 m gLcotφφ−2 m gL −1 = m v21 +m v 22 ( 4) sφinφ ( (b ) 0,5 0,5 ) Bên cạnh đó, sợi dây khơng dãn, nên vận tốc vật m1 vật m liên hệ với 0,5 v1 cosφφ=v 2(5) Kết hợp phương trình ( 4) (5), ta 0,5 gL ( 2− √3 ) cosφφ+2 sφinφ−2 =2 (6) sφinφ ( 1+2 cos2 φ ) Xét thời điểm bất kì, m1 m2 tọa độ 0,2 tương ứng x x √ v1 = gL (c ) √ Từ điều kiện tổng chiều dài sợi dây không đổi, ta suy 2 √ L + x −2 L x cos ( 180 −φ ) + L2−x 2=L1 + L2 (7) Lưu ý x ≪ L1, phương trình (7) thu 1 gọn lại thành 0,2 x1 x 1+ −x 2=0(8) L1 Khi đó, hệ cho x2 3 mg U =−m1 g x 1+2 m2 g x 2= mg = √ x (9) L1 L 0,2 Tương tự câu (b), động hệ 1 K= m1 ´x21 +m ´x22= m1 ´x21 +m2 ´x21 cos2 φ= m ´x 21 (10) 2 Ngoài ra, hệ đại lượng bảo tồn, nên ta có ´ + K´ =0(11) U Thế phương trình (9) (10)vào phương trình (11), ta ´x 1+ g √ x 1=0(12) 2L Phương trình (12) cho thấy hệ dao động điều hòa với 0,2 chu kì T ¿=2 π √ 2L (13) g √3 Câu (3,00 điểm): Nội dung đề thi Ý HƯỚNG DẪN ĐI ỂM Đo công suất định mức định mức động điện: a) Mạch điện: Xem hình vẽ b) Dùng vôn kế đo hiệu điện V UM hai đầu động UR hai đầu điện trở R = R 2 ’ R=2 Cường độ dòng điện mạch: U U U I R  R R Công suất động + - V 0,5 M đ P U M I  UMUR P chưa phải công suất động Thay đổi U R’ để thu số giá trị U M lân cận giá trị 4,5 V, chẳng hạn: 0,5 UM P UM1 UM5 P1 P5 UM2 UM3 P2 P3 Đo UR tính P tương ứng Vẽ đồ thị P = f(UM) Nội suy giá trị công suất định mức ứng với UM = 4,5 V 4,5V đ P4 P 0,5 đ Pđ m 2) Đo điện trở trong: a) Vẫn dùng mạch điện b) Vẫn đo UR UM c) Ta có: UM = Ir +  (1) I U M4 4,5 V U M 1,0 đ UR UR  R ;  suất phản điện động Chú ý với  phụ thuộc vào chế độ làm việc động cơ, tức phụ thuộc vào I Lấy đạo hàm phương trình (1) theo I: dU M d r  dI dI d dI r dU M dI Nếu bỏ qua số hạng d) Đo giá trị UM I = UR/2 lân cận giá trị 4,5V Vẽ đồ thị UM = f(I) Cần khuếch đại thang đo cho có đoạn 0,5 thẳng lân cận giá trị 4,5V (Hoặc dùng phương pháp quy đ giá trị hàm UM=f(I) lân cận giá trị 4,5V dạng tuyến tính) Đo dUM dI r dU M tg dI Khi có đoạn thẳng điều chứng tỏ khoảng biến thiên I,  biến thiên khơng đáng kể d 0 dI Điểm tồn tổng điểm ý, câu; không làm tròn số