Giáo án vật lý Đề đề xuất duyên hải 2023

TRƯỜNG THPT CHUYÊN CAO BẰNG (Đề thi gồm 02 trang) ĐỂ THI ĐỀ XUẤT DUYÊN HẢI BẮC BỘ 2023 Môn thi: Vật lý 11 Thời gian : 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1: (3 điểm) Một cầu kim loại đặc đồng chất tâm G bán kính R nhiễm điện tích Q0  đặt cố định Tính cường độ điện trường điểm cách tâm G đoạn r Biện luận kết quả? Chọn hệ trục tọa độ Oxy hình 1, G nằm trục Ox xa O Tại điểm R I (0; ) người ta bắn hạt nhỏ (coi chất điểm) khối lượng m nhiễm điện tích q  với vận tốc ban đầu V0 chiều Ox Bỏ qua ma sát lực cản, tác dụng trọng lực Tìm điều kiện V0 để hạt m khơng thể chạm vào bề I G O Hình mặt cầu E Câu 2: (3,5 điểm) Cho mạch điện hình vẽ: Nguồn điện có suất điện động E, điện trở r≈0 , tụ điện có điện dung C1 = 2C C2 = C, cuộn dây cảm có độ tự cảm L, điơt D lý tưởng Trước ghép vào mạch, tụ chưa tích điện Ban đầu K mở, điện tích tụ ổn định thực đóng khố K Chọn gốc thời gian t = lúc đóng khóa K Bỏ qua điện trở dây nối Tính cường độ dịng điện cực đại qua cuộn dây Viết biểu thức vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc u C2 Q P NP hiệu điện cường độ dòng điện qua cuộn dây theo thời gian Câu 3: (3,5 điểm) Tiết diện thẳng khối đồng chất, suốt nửa hình trụ nửa hình trịn tâm O, bán kính R (Hình 1), khối làm chất có chiết suất n = , đặt khơng khí Tia sáng SI nằm mặt phẳng vng góc với trục hình trụ, tới mặt phẳng khối với góc tới 450 C1 N k L D Vẽ đường tia sáng điểm tới I trùng với tâm O, nói rõ cách vẽ Tính góc ló góc lệch D giữa tia tới tia ló Xác định vị trí điểm tới I để góc lệch D khơng, vẽ hình Điểm tới I nằm khoảng khơng có tia ló khỏi mặt trụ Câu 4: (3,5 điểm) Một khung dây dẫn hình vng có điện trở khơng đáng kể đặt mặt phẳng nằm ngang nhẵn Khung dây có khối lượng m chiều dài cạnh b Hệ nằm từ trường thẳng đứng có độ lớn cảm ứng từ thay đổi dọc theo trục x: B = B0(1 + kx) với B0 k số biết Đặt khung dây cho cạnh song song với trục x truyền cho khung vận tốc v hướng dọc theo trục x Sau khoảng thời gian t0, vật dừng lại Mơ tả q trình chuyển động vật từ trường Đánh giá độ lớn độ tự cảm L khung dây Câu (3,5 điểm) Một sợi dây đỡ đĩa có bán kính R khối lượng m Một đầu dây buộc vào giá đỡ, đầu nối với lị xo nhẹ có độ cứng k Kích thích cho đĩa dao động mặt phẳng đĩa Chứng minh đĩa dao động điều hòa tìm chu kì dao động đĩa Biết đĩa không trượt dây Câu 6: (3 điểm) Cho dụng cụ sau  Thấu kính mỏng có hai mặt lồi có bán kính  Một gương phẳng  Một cốc nước  Một thước đo  Một bút chì giá đỡ có kẹp Chiết suất nước coi biết Trình bày phương án tiến hành thí nghiệm để xác định Tiêu cự thấu kính Chiết suất thủy tinh dùng làm thấu kính - Hết - (Cán coi thi khơng giải thích thêm) Họ tên thí sinh: ……………………………………… Số báo danh: ………………… TRƯỜNG THPT CHUYÊN CAO BẰNG Câu (3 điểm) HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM ĐỀ THI DUYÊN HẢI BẮC BỘ 2023 Môn thi: Vật lý 11 Thời gian : 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Nội dung Điểm Tĩnh điện * Xét r  R Do cầu kim loại nên điện tích phân bố bề mặt, E 0 bên cầu điện tích khơng có nên bên cầu ( r R ) 0,5 Q Q 0 E.4 r   E  0 4 r * Xét r R Áp dụng định lý OG có: 0,5 Q0 E 4 R Với r R ứng với điềm bề mặt cầu điện trường Với r  ứng với điểm xa cầu điện trường E 0 Gọi điểm mà hạt lại gần cầu cách tâm G cầu đoạn r, lúc vận tốc hạt V - Trong trình chuyển động hạt chịu tác dụng lực điện (lực culong) hướng tâm G  trục quay qua G lực không gây momen  R 0,5  r.mV  mV0 G momen động lượng m bảo toàn (1) - Bảo toàn lượng ta có: mV mV02  q.(V( )  V( r ) ) ( q )[V( r )  V( ) ]  2 r Q0 qQ0 ( q )   Edr  (q )  dr  (2) 4 r 4 r r  0,5 Câu 3,5 điểm  R 2V02   qQ0     V0 0     r  2 m  r Từ (1)(2) R 2V02 r    qQ0  qQ0      R V0    2 m  2 m   chọn nghiệm   (3) Bài tốn có nghĩa r  R (4)  qQ0  2qQ0  RV02   RV02    V0  3 mR  2 m  Từ (3)(4) + Khi t   i=0, uNP = - U0/3 Điện dung tương đương C0 hai tụ điện mắc nối tiếp: 1 2C    C0  C0 C 2C 0,5 0,5 0.25 Khi U0 đặt vào giữa hai điểm N Q hiệu điện U U2 điện tích q1, q2 hai tụ điện C1 C2 là: 2CU Q1 Q2 Q C0U  Q U Q 2U U   ;U   C1 C2 Khi cường độ dòng điện qua cuộn cảm đạt giá trị cực đại hiệu điện giữa hai điểm N P 0, hiệu điện giữa hai tụ điện C2 U0 điện tích tụ là: C2U0 = CU0 Nguồn điện chuyển tích điện 2CU CU Q CU   3 CU 02 Q.U  Qua đoạn mạch, cấp cho đoạn mạch lượng: Theo định luật bảo tồn lượng ta có: Năng lượng cấp + lượng ban đầu = Năng lượng I qua L cực đại; ta có 0.25 0.25 0.25 0.25 0.5 C CU 02 C0U 02 CU 02 LI m2 2C I m U    , C0  3L 2 với Từ tìm được: + Chọn q1, q2 điện tích tụ chọn chiều dương dịng điện hình E vẽ 0.25 i 1=q1 ' Do đó: , i 21=q2 ' , i 2=i +i Ta có: q1 q + =U C1 C2 , q1 +Li'=U C1 C2 Q i2 C1 P q2 i1 q1 L i 0.25 N k D + Biến đổi hệ phương trình ta :  + Đây phương trình vi phân dao động điều hồ với tần số góc U i=0, Li' =u NP= +Tại t=0, ta có:  t i  I m sin   3LC +Ta được:  C  I m U ,  , với 3L  t U NP U m cos  3LC 3LC 0.25  0.25   , với U0 + Thời gian  từ lúc bắt đầu có dịng điện qua cuộn cảm đến lúc i =0 nửa chu Um  T    3LC  kỳ + Trong khoảng t  :  t  C U U cos t  U i  I m sin     I m U , Um  NP m  3LC  , với  3LC  , với 3L t   + Khi i=0, uNP = - U0/3 + Với tia tới SI = SO, tia khúc xạ OJ bán kính đường trịn nên thẳng góc với mặt cầu J Do đó, tia OJ truyền thẳng qua mặt trụ Từ định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2sinr Suy ra: sinr = 0,5 r = 300 + Góc ló J khỏi mặt cầu nên góc lệch tia ló so với tia tới SO D = i – r = 450 – 300 = 150 0.25   3,5 điểm 0.25 0.25 0.5 0.5 2+ Góc tới i ln 450 nên góc khúc xạ ln r = 300 Nếu điểm J K, trung điểm cung tròn AB, tia khúc xạ tới mặt trụ với góc r = 300 n2sinr = n1sini’ 0.25 sini’ = i’ = i = 450 + Khi tia ló song song với tia tới nên góc lệch triệt tiêu Điểm I vị trí I0 Ta có: OI0 = OKtanr = Rtan300 = R 3+ Nếu góc tới mặt trụ lớn góc tới giới hạn ánh sáng phản xạ tồn phần, 0.25 khơng có tia sáng ló khỏi mặt trụ Ta có: sinigh = suy igh = 450 + Khi I tới vị trí I 1, tia khúc xạ tới mặt trụ J với góc tới igh Khi tia ló tiếp xúc với mặt trụ Vậy I ngồi khoảng OI1 khơng có tia ló khỏi mặt trụ 0.25 Áo dụng định lí hàm số sin cho tam giác OI1J1, ta có 0.25 0.25 sin igh OI1  sin OI1 J1 OJ1 0.25 Trong OJ1 = R; igh = 450; OI1 J1 = 900 – r = 600 Vậy: OI1 = R 3,5 điểm 0.25 0.25 Tương tự: OI2 = R a) Khi khung dây chuyển động, khung xuất dòng điện cảm ứng Lực từ 0.5 khung làm cho dây chuyển động chậm dần Xem xét kỹ ta thấy 0.5 khung thực dao động điều hồ quanh vị trí ban đầu b) Ta có: + Do khung dây có điện trở khơng đáng kể: etc  ecu 0  L di  d  0  di  SBo k b Bo k b Bo k d SdB   dx  dx  i  0.5 x L L L L L + Lực từ tổng hợp tác dụng lên khung là: F B.i.b  ( Bo kb ) x mx " m.x " L 0.5 T 2  Khung dao động điều hoà với chu kỳ:  4t B kb  L  o o  m  2  3,5 điểm mL  kb B  2 4.t0 0.5  0.5 Chọn gốc hấp dẫn qua tâm O đĩa đĩa vị trí cân mg o  2k Khi vị trí cân lị xo giãn đoạn: Tại li độ x so với vị trí cân lò xo biến dạng đoạn o  2x 2 W = k(o  2x)  mgx  I K const(*) 2 Cơ hệ dao động: R2 I K m  mR  mR ; x = R  x' =R 2 Với: 0.5 0.5 0.5 0.5 Lấy đạo hàm hai vế phương trình (*) ta được: W' = 2 ' k2( o  2x)2x ' mgx ' mR 0 2 3 W ' = 2ko  mg  4kx  mR" 0  4kR  mR " 0 2 3m 8k T = 2  "  = 8k 3m Hay: Vậy vật dao động điều hịa với chu kì: 0.5 0.5 0.5 Đặt thấu kính lên gương hai đặt chân giá đỡ Kẹp nhẹ bút chì vào giá 0.5 vng góc với giá, di chuyển mắt nhìn từ xuống thấy ảnh đầu bút chì trùng với vật(có thể xê dịch mắt chút để kiểm tra thị sai Do thấu kính gương phẳng ghép sát nên ta có độ tụ hiệu dụng hệ thấu kính 0.5 1     d d '  f k f fk d d ' gương phẳng điểm Vậy đo khoảng cách từ bút chì đến thấu kính, d tiêu cự thấu kính fk 0.5 Phải xác định xác khoảng cách đo d từ bút chì đến thấu kính cách đo nhiều lần để lấy trung bình lưu ý phải trừ bớt nửa bề dày thấu kính đo từ mặt gương Đổ nước lên gương đặt thấu kính lên mặt nước tạo thấu kính phẳng – lõm nước; có tiêu cự fN, liên hệ với bán kính r1=-r mặt 0.5 cong r2   công thức  1 (n  1) fN r Để xác định fN ta tiến hành tương tự phần để tìm tiêu cự f hệ 1   thồng thấu kính thủy tinh nước Ta f ' f f N Từ ta tính fN r  (n N  1) f N Dùng cơng thức thấu kính ta tính chiết suất chất làm thấu kính r n 1 fk 0.5 0.5