11 bao loc vật lí

Người ta đặt một hìnhtrụ tròn đồng chất, với trục O1 song song với trục O.Hai trục này cùng nằm ngang và nằm trong mặt phẳngthẳng đứng như hình vẽ.. Dưới tác dụng của hai lựctrực đối F

F  F 

O

B A

O1

O

B A

1

N 

2

N 

ms2

F 

ms1

F 

P  I

H

O1

KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30 - 4 LẦN THỨ XXII

ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN:VẬT LÝ; LỚP: 11

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÂM ĐỒNG

TRƯỜNG :THPT CHUYÊN BẢO LỘC

ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN

Câu 1: (Động học, động lực học- 5 điểm)

Giữa hai tấm phẳng nhẹ, cứng OA và OB được

nối với nhau bằng khớp ở O Người ta đặt một hình

trụ tròn đồng chất, với trục O1 song song với trục O

Hai trục này cùng nằm ngang và nằm trong mặt phẳng

thẳng đứng như hình vẽ Dưới tác dụng của hai lực

trực đối F  nằm ngang, đặt tại hai điểm A và B, hai

tấm này ép trụ lại Trụ có trọng lượng P , bán kính R.

Hệ số ma sát giữa trụ và mỗi tấm phẳng là k Góc

AOB = 2; AB = a

Xác định độ lớn của lực F  để trụ cân bằng.

Đáp án câu 1:

* Trường hợp 1: Trụ có khuynh hướng trượt lên:

- Các lực tác dụng lên trụ như hình vẽ

0,5đ

- Phương trình cân bằng lực:

ms1 ms2 1 2

P F     F   N   N   0

0,5đ

C

- Chiếu lên trục OI:

ms

P F cos F cos N sin N sin 0

Có: N N N F F F

2Nsin P F

2cos

         

 

 



0,5đ

0,5đ

Để trụ không trượt lên:

ms

2Nsin P

2cos

 



0,5đ

Xét thanh OA: chọn O làm trục quay Quy tắc momen:

'

1

1

1

OI

N OH F.OI N.OH F.OI N F

OH

OI AI a OAI OO H

OH O H 2R

2Nsin P a

k F 2cos 2R

PR F

a(sin k cos )

 



 

  

0,5đ 0,5

Trường hợp 2: Trụ có khuynh hướng trượt xuống Tương tự như trên: chú ý các lựa ma sát hướng ngược lại

- Điều kiện để trụ không trượt xuống:

PR F

a(sin k cos )



  

1đ

*Điều kiện để trụ đứng yên:

F a(sin   k cos )    a(sin   k cos )  0,5đ Câu 2: ( dao động cơ- 5 điểm)

Một bánh xe A có dạng một đĩa tròn đồng chất khối lượng M, lăn không trượt trên mặt phẳng nằm ngang Trục C của bánh xe được nối với vật B bằng một lò xo nhẹ có độ cứng k Khối lượng của B là m Bỏ qua ma sát lăn và ma sát trượt của B với mặt phẳng đỡ Mới đầu lò xo bị giãn một đoạn X0 Xác định qui luật chuyển động của hệ Tìm vận tốc của trục C tại thời điểm độ biến dạng của lò xo bằng không

Đáp án câu 2

Chọn trục toạ độ là phương ngang, gốc toạ độ đối với mỗi vật là vị trí cân bằng của chúng Xét tại thời điểm t lò xo có độ giãn là x, trục C có toạ độ x1, vật B có toạ độ x2 Gốc thời gian là lúc 2 vật ở vị trí cân bằng

Ta có x = x2 - x1 Suy ra x" = x2" - x1" (1) Phương trình động lực học cho hai vật chiếu lên Ox:

Phương trình chuyển động quay đối với trục quay C:

Phương trình chuyển động quay đối với trục quay đi qua điểm tiếp xúc:

Thay vào phương trình 2 ta có (8)

Suy ra x = X0sin(t + ) với ;  = 0

Tư (3) và (8) suy ra

Và suy ra

Tại vị trí cân bằng vận tốc của trục C cực đại và bằng:

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0,5

0,5

0.5

Câu 3: ( Điện và điện từ - 5 điểm)

1

x M F

kx x

x m



0

I R

 )

I

2 0

2

1

MR

I 

ms

F

kx 3 

M

kx x

3

2

1 

0 3

) 2 3

(







mM

m M

k x

mM

m M

k

3

) 2 3





2 1

2 1

3

2 3

2

x M

m x

x M

m

t m

M

mX x

m M

m

2 3

2 2

3

1













t m

M

MX x

m M

M

2 3

3 2

3

2









) 2 3

( 3

2 0

1

m M

M

mk X

vMAX





Một hình trụ tròn (C) dài l, bán kính R (R<< l), làm bằng vật liệu có điện trở suất phụ

thuộc vào khoảng cách tới trục theo công thức

1 2

0 1 2

2

r R

 



  , trong đó  0

là hằng số Đặt vào hai đầu hình trụ một hiệu điện thế không đổi U

1- Tìm cường độ dòng điện chạy qua hình trụ

2- Tìm cảm ứng từ tại điểm M cách trục hình trụ đoạn x

3- Ngắt hình trụ khỏi nguồn, sau đó đưa vào trong một từ trường đồng nhất hướng dọc theo trục của hình trụ và biến đổi theo thời gian theo quy luật B = kt Xác định cường độ dòng điện cảm ứng xuất hiện trong hình trụ

Đáp án câu 3

1 Chia khối trụ thành những ống hình trụ cùng trục với khối trụ và có bề dày dr

Xét một ống trụ có bán kính r, điện trở của ống trụ là:

2 2

2

l l

rdr R







0,5

Cường độ dòng điện chạy qua mỗi ống:

2 2 0

2 1 2





0,5

Cường độ dòng điện chạy qua khối trụ có bán kính r < R là:

2

r r



(1)

0,5

Khi r = R ta tìm được dòng điện toàn phần chạy qua khối trụ:

2 0

3 4

UR I

l





2 Do tính đối xứng trụ nên các đường cảm ứng từ do dòng điện chạy qua khối

trụ gây ra sẽ là những đường tròn đồng tâm, tâm của các đường tròn nằm trên

trục khối trụ

Chọn đường tròn, bán kính r, có tâm trên trục khối trụ Áp dụng định lý

Ampere có:

0 ( )c

Bdl  I

 



0,5

Trường hợp x < R :

0

4

x





 2

0

1

B





Trường hợp x > R:

0,5

R, L

A

M C N

R

2 2

0

0 0

3 3

.2

UR UR





3

Từ thông gửi qua diện tích mỗi ống trụ: kt r. 2

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mỗi ống có độ lớn:

' t k r

  

0,5

Cường độ dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mỗi ống trụ là:

2 3 2

2 0

2

1 2



0,5

Cường độ dòng điện cảm ứng toàn phần trong khối trụ là:

3

2

0 0

2

1 2

R







0,5

Thực hiện phép tính tích phân tìm được:

2 4 0

3

I

l





Câu 4: (Điện Xoay Chiều-5 Điểm)

Cho một đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ, điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có biểu thức uAE U 2cos t Điện trở

thuần của cuộn dây và các điện trở khác đều bằng R

Ngoài ra

1

 

C



 , cho hiệu điện thế hiệu dụng

hiệu dụng U

Đáp án câu 4:

+ uAM nhanh pha góc 1 4



 

so với i1 + uAE nhanh pha góc  so với i2 1 với 2 2

1



+ uAM nhanh pha góc 3 12 so với uAE (1)

+

1 2





*

+ i2 nhanh pha góc  so với u4 AE với 4 4



 

+ uAN nhanh pha 4



so với uAE ; tan 4 1

O I  1

L

U

 U  AM

ME

U

AE

U

RL

U

1

 32



O I  2

AN

U

C

U

AE

U



4



A

AE

U



M N

3

5



4



O1 A

Hình vẽ

O2 B

+ uAN sớm pha  so với u5 AM :

5 3; (0 5 )

3

3

4

4















+

2

5

cos





 với c  os 5 0

5

2 os

5

c 

Đinh lý hàm số cosin trong AMN

5

2 2

MN AM AN AM AN

AE AM

L AE

AE

U

U

R



+

2 2

AN

C



+

2

AE

U

1

60 10 ( ) 10

Câu 5 ( Quang hình - 5 điểm)

Từ một khối đồng chất, trong suốt, giới

hạn bởi hai mặt song song, người ta cắt theo

mặt chỏm cầu tạo thành hai thấu kính mỏng có

quang tâm tương ứng là O1 và O2 Hai thấu

kính này được đặt đồng trục, hai quang tâm

cách nhau khoảng O1O2 = 30cm Đặt vật sáng

nhỏ AB vuông góc với trục chính tại A với

Og O2

A A4

B4

B

A2

B2 I

H

Fg F2

O1A = 10cm, AO2 = 20cm (hình vẽ) Khi đó,

ảnh của AB cho bởi hai thấu kính có vị trí

trùng nhau

1 Xác định tiêu cự của các thấu kính

2 Người ta tráng bạc mặt phẳng của thấu kính O1 Tìm tỉ số độ cao hai ảnh cuối cùng của AB được tạo thành qua quang hệ

Đáp Án Câu 5

1 Thấu kính hội tụ tiêu cự f1 0 Thấu kính phân kỳ có tiêu cự

0

1

2  f 

Ảnh A2B2 của AB cho bởi O là ảnh ảo nằm trong khoảng 2 AO :2

2 2 2 2

1 1 1

f O A

20

2

2 2

2





f

f O

A

0,5

Ảnh A1B1 của AB cho bởi O cũng phải là ảnh ảo (vì nằm cùng phía với AB1

và ở ngoài O1A)

1 1 1 1

1 1 1

f A O A

10

1

1 1

1





f

f A

O

0,5

20 10

10

2

2 1

1 2

2 1











f

f f

f O

A A O

1

2 f

f  

30 20

20 10

10

1

1 1

1







f f

f

 f1 20cm, f2 20cm

1,0

2 Khi tráng bạc mặt phẳng của thấu kính hội tụ O ta được 1 hệ gồm thấu kính1

hội tụ f1 20cm ghép sát với 1 gương phẳng: hệ tương đương với 1 gương

f

2

1

3  

0,5

Quá trình tạo ảnh AB   O2

2

2B A cm

d2 20 d2' 10cm ;

2 2 2

1 2

A B k

AB

 

0,5

AB  g/cÇu

3

3B

A  O2

4

4B A

d 3 '

3

d d 4 d'4

1 đ

U 4Uo Uo

O

p 2po

po

3 2

p

Trong đó d3 10cm ; d3' ; d4  ; d' f2 20cm

4  

4 4 2

g

k

O I AB

( tỉ số tam giác đồng dạng) , suy ra

4 4

2 2

4

A B

A B 

Câu 6: ( Nhiệt học- 5 Điểm)

Trên hình vẽ biểu diễn chu trình biến đổi của một khối khí lý tưởng đơn nguyên tử trong

hệ toạ độ áp suất p – nội năng U Tính hiệu suất chu trình

Đáp Án Câu Hỏi 6

Chuyển đồ thị p-U sang hệ p-V ta cần xác định giá trị thể tích của các trạng thái

Trạngthái 1: Uo= 32poV1 =>V1= 2U o

3 p o 0,5

Trạngthái 3: 4Uo= 32.2poV3 =>V3 = 4 U o

3 p o=2V1 0,5

Trạngthái 2: p2

p1

= U2

U1

=2 =>U2=2Uo= 3

2.2poV2 => V2= 2U o

3 p o

=V1 0,5

Trạngthái 4: p3

p4=

U3

U4= 2 =>U4=0,5U3=2 Uo=

3

2.poV4 => V4=

4 U o

3 p o=2V1 0,5

1->2 đẳng tích; áp suất tăng từ p0 đến 2po 0,25

2->3 đẳng áp; thể tích tăng từ V1 đến 2V1 0,25

3->4 đẳng tích; áp suất giảm từ 2p0 xuống po 0,25

4->1 đẳng áp; thể tích giảm từ 2V1 xuống V1 0,25

Hình 0,5

V 2V1 V1

O

po

Công khối khí thực hiện :A = po.V1 = 2Uo/3 0,5 Nhiệt lượng thu vào: Q1 = Q12 + Q23 =U2-U1+ U3-U2 + 4Uo/3 = 13Uo/3 0,5 Hiệu suất chu trình : H = A/Q1= 2/13 =15,38%0,5