k11 ben tre 2018 vật lí

Xác định độ lớn lực căng dây tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứnggóc 30 ở phía bên trái OA.02.. Sau va chạm vật m1 tiếp tục chuyểnđộng theo quỹ đạo tròn bán kính l = 1m đến vị t

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

KÌ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30 – 4 LẦN THỨ XXIV

TỔ CHỨC TẠI TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG

TP HỒ CHÍ MINH – NĂM 2017-2018

Môn: VẬT LÝ – Khối 11

-o0o -NỘI DUNG Phần 1: Đề thi

Câu 1: Cơ học chất điểm - Cơ học vật rắn

Một sợi dây nhẹ không giãn, chiều dài l = 1m, một đầu cố định, một đầu gắn với vật

nặng khối lượng m1300gtại nơi có gia tốc trọng trường g 10(m / s ) 2 Ban đầu vật m1 ở vị trí B, dây treo hợp với phương thẳng đứng góc  (với 0 0

0  90 ), thả vật m1 với vận tốc ban đầu bằng không Mốc tính thế năng trùng với mặt sàn nằm ngang đi

qua điểm A và vuông góc với OA như hình vẽ, OA = OB = l Bỏ qua mọi ma sát và

lực cản tác dụng lên vật m1, dây luôn căng trong quá trình vật m1 chuyển động

1 Cho  900 Xác định:

a Cơ năng của vật m1 ngay lúc thả.

b Xác định độ lớn lực căng dây tại vị trí dây treo hợp với phương thẳng đứng

góc 30 (ở phía bên trái OA).0

2 Khi vật m1 chuyển động tới vị trí A, nó va chạm hoàn toàn đàn hồi xuyên tâm

với vật m2 = 100g (đang đứng yên tại vị trí A) Sau va chạm vật m1 tiếp tục chuyển

động theo quỹ đạo tròn bán kính l = 1m đến vị trí có độ cao lớn nhất (vị trí K), D là

chân đường vuông góc từ K xuống mặt sàn Vật m2 chuyển động dọc theo mặt sàn nằm ngang đến vị trí C thì dừng lại Hệ số ma sát giữa m2 và mặt sàn là 0,1 Biết

AC  90 Xác định góc 

Câu 2: Dao động cơ học Sóng cơ – Dao động điện từ

-Sóng điện từ

Một hệ gồm hai con lắc đơn AB và BC nối với nhau Các

vật nặng có khối lượng M và m Điểm A dao động ngang

với chu kỳ T Hãy tìm chiều dài sợi dây BC nếu dây treo

AB luôn luôn thẳng đứng

A

B M

C m

Câu 3: Điện học - Từ học - Cảm ứng điện từ

Các electron từ trạng thái nghỉ được tăng tốc trong một điện trường có hiệu điện thế U  1,14kV và thoát ra từ điểm O theo hướng Ox Tại điểm M cách A một đoạn

5,0

d  cm, người ta đặt một tấm bia để hứng chùm tia

electron, biết đường thẳng AM hợp với đường Ax một góc

o

60

 

a.Ngay sau khi thoát ra từ điểm A, các electron chuyển

động trong một từ trường không đổi vuông góc với mặt phẳng

hình vẽ Xác định độ lớn và chiều của vectơ cảm ứng từ B

để các electron bắn trúng vào bia tại điểm M?

b Nếu vectơ cảm ứng từ B hướng dọc theo đường

thẳng AM, thì cảm ứng từ Bcó độ lớn bao nhiêu để các electron cũng bắn trúng vào bia tại điểm M? Biết rằngB 0,02T

Cho điện tích và khối lượng của electron là: q e 1, 6.10 19C

 ; m e 9,1.10 31kg

qua tác dụng của trọng lực

Câu 4: Dòng điện không đổi - Dòng điện xoay chiều

Cho mạch điện như hình vẽ: cuộn cảm có độ tự cảm

L, tụ điện có điện dung C, điện trở có giá trị R Biết điện

áp giữa M và N là 2

0 os

MN

u U c t, với  có thể thay đổi được nhưng U0 không đổi A là ampe kế nhiệt, các phần

tử trong mạch được coi là lí tưởng

a Tìm giá trị  để thành phần xoay chiều của dòng

điện qua ampe kế có biên độ không phụ thuộc vào điện

trở R Xác định số chỉ của ampe kế trong trường hợp này

b Tìm giá trị  để số chỉ ampe kế là nhỏ nhất biết

rằng L>CR2

Câu 5: Quang hình học

Một người nhìn vào bể cá cảnh qua một thấu kính mỏng bằng thủy tinh có hai mặt lồi cùng bán kính R = 50cm, đặt trong lỗ của thành của bể có một mặt tiếp xúc với nước, một mặt ở không khí, để quan sát một con cá nhỏ bơi vuông góc với trục chính của thấu kính, thấy tốc độ bơi của con cá gấp đôi tốc độ bơi của nó khi nhìn trực tiếp qua mặt nước theo phương vuông góc với mặt nước khi con cá bơi lại gần mặt nước theo phương thẳng đứng Hỏi con cá bơi cách thấu kính bao nhiêu Cho biết chiết suất của thủy tinh làm thấu kính là n = 1,5 và chiết suất của nước là n’ = 4/3 (coi: tốc độ bơi của con cá trong nước là không thay đổi và chiết suất của không khí bằng 1)

Câu 6: Nhiệt học

Một chất khí có các thông số trạng thái (p, V, T) liên hệ với nhau theo phương trình trạng thái 2

a

V

  và có nội năng U 3RT a

Hằng số 2

0 0

a 64p V Chất khí này thực hiện chu trình như đồ

thị Tìm:

a) Nhiệt lượng mà khí nhận được trong mỗi quá trình

b) Hiệu suất của chu trình

A

C

 M

A

d

  1

  2

  3

O

0

p

0 3p

0

3V

0

p

Phần 2: Đáp án chi tiết và thang điểm

Câu 1: Cơ học chất điểm - Cơ học vật rắn

a Cơ năng của vật m1 là W m gl 0,3.10.1 3(J) 1  

b Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật, tìm tốc độ của vật ở vị trí góc lệch

0

30

  , ta được: v2 2gl cos 2.10.1.cos300 10 3  v 4,1618m / s

- Áp dụng định luật II Niu - tơn cho vật m2 tại vị trí  300, chiếu lên phương bán

kính, chiều hướng vào tâm, ta được : 0

1

9 3

T 3m g cos 3.0,3.10.cos30 N 7,79N

2

- Vận tốc của vật m1 ngay trước va chạm là v2 2gl(1 cos ) 

- Gọi v , v1 2tương ứng là vận tốc của mỗi vật ngay sau va chạm

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, cơ năng cho hệ hai vật

m1 , m2 ngay trước và ngay sau va chạm (chiều dương có

phương nằm ngang, hướng từ trái sang phải)

1

1 1 1 2 2

1 1 1 2 2

2

v v

v 2









- Xét vật m1:

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật tại vị trí A và vị trí K, ta được :

1 1 1

1

m v m gl(1 cos ) v 8gl(1 cos ) cos 0, 75 0, 25cos

2

AD lsin

           

  

- Xét vật m2:

Áp dụng định luật II Niu - tơn cho vật theo phương ngang, chiều dương hướng sang

phải

2

  

Khi vật dừng lại tại C Suy ra:

2 2

AC 2a 8 g

 Theo đề AD 15 15 4 sin

 

4sin 15(1 cos ) 16(1 cos ) 15(1 cos )

           (1)

0 2

0

x 0,5 cos 0,5 60 (T / m)

      

 Vậy  600

O

A

B

1 m

2 m



C D

K

Câu 2: Dao động cơ học - Sóng cơ – Dao động điện từ - Sóng điện từ

Vì dây AB luôn luôn thẳng đứng trong thời gian hệ chuyển động nên không có lực

nằm ngang tác dụng lên M , m ( 0,5 đ )

Điều đó có nghĩa hệ "m +M" kín theo phương ngang Suy ra khối tâm G của hệ không dịch chuyển theo phương ngang ( 0,5 đ )

Do đó :

+ M và m dao động ngược pha nhau cùng một chu kỳ quanh G (theo phương

ngang) ( 0,5 đ )

+ m sẽ dao động nhỏ như thể bị gắn chặt ở G với chu kỳ T 2 x

g



 (1) ( 0,5 đ )

+ Vì G là khối tâm nên mx = (1- x) M ( 0,5 đ )

M

x l

M m

 Thay vào (1) ( 0,5 đ )

Do dây treo luôn thẳng đứng nên chu kỳ dao động của B

bằng chu kỳ dao động của A ( 0,5 đ )

2 l M

T

g M m





Suy ra 22

4

T g m M l

M





Câu 3: i n h c - T h c - C m ng đi n t Điện học - Từ học - Cảm ứng điện từ ện học - Từ học - Cảm ứng điện từ ọc - Từ học - Cảm ứng điện từ ừ học - Cảm ứng điện từ ọc - Từ học - Cảm ứng điện từ ảm ứng điện từ ứng điện từ ện học - Từ học - Cảm ứng điện từ ừ học - Cảm ứng điện từ

a (2,5điểm)

Vận tốc của electron khi đếnA: 1 2

2

eU  mv v2,0.107m/s 0,5đ

Để electron bắn vào bia tại M thì lực LorenxơF L

có hướng như hình vẽ

B 

có chiều đi vào vuông góc mặt phẳng hình vẽ

FL = evB

0,5đ

Electron chuyển động trong từ trường với vận tốc ban đầu v B

nên có quỹ đạo tròn, bán kính quỹ đạo là R = OA =OM

evB =

R

v

m 2  R = mv

eB

Ta có AH = OAcos30o

3

d R

0,5đ 0,5đ

b (2,5 điểm)

VectơB 

hướng theo AM

M

m

G x B

C

H O



M

x

v

A



L

F







//

v 

v 

B



M

x

v

A



Vận tốc v có hai thành phần:

+ Thành phần vuông góc với AM: v1vsinlàm electron chuyển động tròn

đều với bán kính R= mv1

R eB

  chu kì quay

1

2 R 2 m T

v eB

0,5đ

+ Thành phần hướng theo AM: v2 vcos làm electron chuyển động tịnh tiến theo hướng của B

Do đó, electron chuyển động theo quỹ đạo xoắn ốc với bước xoắn là:

2 2

2 m

h v T v

eB



0,5đ

Để electron đập vào bia tại M sau n bước xoắn thì: d nh nv2 2 m

eB



3 7,15.10

0,5đ

n = 1 B 7,15.10 3T

n = 2 B 3,57.10 3T

0,5đ 0,5đ

Câu 4: Dòng đi n không đ i - Dòng đi n xoay chi u ện học - Từ học - Cảm ứng điện từ ổi - Dòng điện xoay chiều ện học - Từ học - Cảm ứng điện từ ều

Câu a

Viết lại biểu thức điện áp: 2 0

2

MN

U

u U c t c t 0,25

Thành phần điện áp không đổi 0

1 2

U

u  tạo ra dòng điện có cường độ 0

1 2R

U

I 

0,5

Biểu diễn bằng giản đồ vectơ các thành phần điện áp xoay chiều:

0,25

Từ giản đồ ta có: 2 2 2 2 os

2

I I I  I I c   

Trong đó:

R

2

L

L

c



0,5

LR

R

L

I



C

I



xc

I



R

U 

L

U  RL

U

R 2 2 2

I

4

U



 và I C 2CU

Từ đó ta có:

2

2 2 2

1 8

4 4

xc

LC









Để biên độ thành phần xoay chiều không phụ thuộc vào R thì

2 2

LC

LC

Số chỉ ampe kế là giá trị hiệu dụng của dòng điện:

2

(I +I )

2

c

I

2

1

I

0,5

Câu b Để số chỉ của ampe kế là nhỏ nhất thì Ixc nhỏ nhất

Đặt x=(2)2, từ (1) ta có 1 22 2x 2x

x

LC





  (2) 0,5

Ixc nhỏ nhất khi y’ = 0

2

2 2 2

0

C

Giải ra ta tìm được:

2

2

1 L 2 R2L

0,5

2

2

R

Câu 5: Quang hình học

Gọi vận tốc của cá là v

* Khi nhìn cá bơi qua mặt nước thẳng đứng, áp dụng công thức lưỡng chất phẳng: v’ = v/n’

(0,5 điểm)

* Khi nhìn cá bơi qua thấu kính, ta có sơ đồ tạo ảnh:

'

( ') ' 1 1( ) 2 2( , 1)

(0,5 điểm)

Áp dụng công thức lưỡng chất cầu cho lần khúc xạ thứ nhất:

'

d



  (0,5 điểm)

và số phóng đại: k1 = n d' '

n d

n R

n n d n R



  (0,5 điểm)

Áp dụng công thức lưỡng chất cầu cho lần khúc xạ thứ hai:

1 '

Rd

d



và số phóng đại: k2 =

' 1 1

1

d n d

 Ta suy ra: k2 =

1

nR

n d nR



   (0,5 điểm)

Thấu kính mỏng: d1 = - d’ nên

k2 =

nRd

n n d n R

(0,5 điểm)

Số phóng đại qua hệ: k = k1.k2 = ' 2 2

' ( ' 2 1)

A B

n R

n R n n d  AB (0,5 điểm)

Theo đề thì tốc độ dịch chuyển của ảnh lớn gấp hai lần tốc độ dịch chuyển của ảnh khi nhìn qua mặt nước và cá bơi vuông góc với mặt nước, nên:

2 2

A B

n R n  n d  AB  v n v n (0,5 điểm)

n R

n R n  n d n   thì d1’ = - 30 cm (ảnh ảo - nhận) (0,25 điểm)

n R

n R n  n d  n   thì d1’ = -750cm (ảnh ảo - nhận) (0,25 điểm)

Câu 6: Nhiệt học

6a

(4đ)

Quá trình (2) – (3): Đẳng tích

2

a

V

0,25đ Theo nguyên lý I NĐLH:

     vì áp suất giảm dp 0 

 Quá trình (2) – (3) khí luôn tỏa nhiệt.

0,5đ

Quá trình (3) – (1): Đẳng áp

0,5đ Theo nguyên lý I NĐLH:

2 0

64V 1

Vì thể tích giảm dV 0  và V 0  V 3V  0 nên dQ 31  0

 Quá trình (3) – (1) khí luôn nhận nhiệt

0,5đ

Ta có:

0

0

0

3V

64V

Quá trình (1) – (2): Áp suất tỉ lệ với thể tích

 

2 0 0

0

32V

Theo nguyên lý I NĐLH:

2 0

0

8V

0,5đ

Vì thể tích tăng dV 0  nên nếu V 2V  0 thì dQ 12  0

 Quá trình (1) – (2) khí nhận nhiệt khi thể tích tăng từ 2V 0 đến

3V 0

Ta có:

0

0

0

0 2V

8V

6b

(1đ)

Công do chất khí thực hiện:

 0 0  0 0 0 0

1

2

Hiệu suất của chu trình:

31 12nhan



0,5đ