chuyên thái nguyên ôn tập vật lý

SỞ GD&ĐT THÁI NGUYÊN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI BẬC THPTTRƯỜNG THPT CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI & ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Môn:Vật lí; Lớp: 11 Thời gian: 180 phút không kể thời gian phát đề Bài

SỞ GD&ĐT THÁI NGUYÊN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI BẬC THPT

TRƯỜNG THPT CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI & ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

Môn:Vật lí; Lớp: 11

Thời gian: 180 phút không kể thời gian phát đề

Bài 1 - Tĩnh điện (4điểm )

Tụ phẳng gồm hai bản mỏng tròn lớn bằng chất

cách điện, mỗi bản có diện tích S được giữ cố định

trong không khí, cách nhau một đoạn nhỏ d, tích

điện tích +Q và -Q phân bố đều trên bề mặt Ở tâm

mỗi bản có khoét một lỗ nhỏ Dọc theo đường

thẳng qua lỗ, từ rất xa có một quả cầu rất nhỏ khối

lượng m tích điện tích +q chuyển động về phía bản

tích điện +Q (H1)

q

Q





Q



d

                        

m

(H1)

a/ Tìm vận tốc nhỏ nhất của quả cầu của quả cầu để nó có thể xuyên qua tụ điện ?

b/Nếu vận tốc lúc đầu của quả cầu lớn gấp đôi vận tốc tối thiểu ở câu a thì khi ra

khỏi tụ điện tại điểm N nó có vận tốc là bao nhiêu ?

Bài 2- Điện từ (5 điểm ) :

Cho một mạch dao động điện từ gồm một tụ điện phẳng có điện dung C0 và một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L Trong mạch có dao động điện từ với chu kỳ T0 Khi cường độ dòng điện trong mạch đạt cực đại thì người ta điều chỉnh khoảng cách giữa các bản tụ điện sao cho độ giảm của cường độ dòng điện trong mạch sau đó tỉ lệ với bình phương thời gian ; chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu điều chỉnh tụ điện

a/ Hỏi sau một khoảng thời gian t bằng bao nhiêu ? ( t tính theo T 0 ) kể từ lúc bắt đầu

điều chỉnh thì cường độ dòng điện trong mạch bằng không ?

b/ Người ta ngừng điều chỉnh điện dung của tụ điện lúc cường độ dòng điện trong mạch bằng không Hãy so sánh năng lượng điện từ trong mạch sau khi điều chỉnh với năng lượng điện từ của mạch trước khi điều chỉnh ?

ĐỀ GIỚI THIỆU

Bài 3 - quang hình ( 4 điểm ):

Cho một khối chất trong suốt mỏng có tiết

diện thẳng là một phần tư

hình tròn bán kính R và có chiết suất tỉ đối

so với môi trường đặt khối chất là n

Chiếu tia sáng đơn sắc SH đến mặt bên OA

theo phương vuông góc với mặt này (HV3)

A

B O

I

n

S H

3

HV R

a/ Biết n = và xét trường hợp tia sáng phản xạ toàn phần một lần trên mặt cong tại điểm I rồi ló ra khỏi mặt bên OB Hãy xác định giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của góc lệch của tia tới và tia ló ra khỏi khối chất

b/ Giả sử chiết suất n chỉ thay đổi theo phương bán kính và tuân theo quy luật :

n(r) = 2 + a , trong đó r là khoảng cách từ điểm ta xét đến O và a là một hằng số Tìm giá trị của a để đường đi của tia sáng trong khối chất là một cung tròn tâm O

Bài 4 - dao động cơ ( 4 điểm ):

Có một con lắc đơn chiều dài l ( coi quả cầu con lắc là

chất điểm , khối lượng dây con lắc không đáng kể )

Dưới điểm treo O theo phương thẳng đứng , cách O

một khoảng x ( x < l ) có một cái đinh cố định tại

điểm C như HV4 Độ dài dây l là xác định nhưng x

có thể thay đổi được và mỗi lần thay đổi làm cho tình

trạng dao động khác nhau Dùng tay kéo quả cầu cho

dây thẳng hướng sang trái , độ cao quả cầu không

vượt quá điểm O sau đó thả tay nhẹ nhàng để quả cầu

dao động tự do Nếu sau khi dây con lắc bị đinh cản

lại vừa đủ để kích quả cầu lên rồi lại đập trúng vào

đinh thì khoảng cách x tối thiểu phải bằng bao nhiêu ?

O

x

C



l

HV4

Bài 5 – phương án thực hành ( 3 điểm ) :

Xác định độ lớn của điện tích nguyên tố bằng phương pháp điện phân :

Cho các dụng cụ sau : Bộ dụng cụ điện phân , nguồn điện một chiều , cân có bộ quả cân , am pe kế, đồng hồ bấm giây và các dây dẫn

Hãy nêu cơ sở lý thuyết - Phương án tiến hành - Lập bảng số liệu

……….

Người ra đề : Nguyễn Mạnh Sỹ

ĐT : 0912.663.400

ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM

Câu1

(4đ)

a/ Các bản tụ làm bằng chất cách

điện nên khi điện tích q di chuyển

không làm phân bố lại điện tích

trên các bản tụ

Chọn mốc điện thế trên mặt phẳng

đối xứng xx’ như hình vẽ

- Điện thế tại điểm M ( Trên bản

+Q )

Q



/

x

q

d

x

E

A

Q



UMA = VM – VA = E => VM = E = ………

Với E = = là CĐ điện trường đều giữa hai bản tụ phẳng …

Để bay qua được lỗ M ( tức là cũng bay được tới N ) thì động năng của q

ở rất xa phải thỏa mãn :

Wđ ≥ qVM = => Wđmin = m =

vmin = …………

b/ Gọi u là vận tốc của q tại N.

Áp dụng định lý động năng :

WđN – Wđ đầu = ………

mu2 - m 2 = q(V∞ - VN ) = - qVN

0,5đ

0,5đ

0,25đ

0,75đ 0,5đ

0,75đ

Ta có UAN = VA – VN = E ===> VN = - E …………

Vậy ta có :

mu2 - m 2 = q(V∞ - VN ) = - qVN = q E =

Mà : m = => m(4 ) = 4

=> mu2 = 5 => u = ………

………

0,75đ

Câu2

(5đ)

A B

a/ Giả sử ở thời điểm t dòng điện trong mạch có chiều chạy từ bản B qua

cuộn dây sang bản A như hình vẽ trên

Ta có : - L = (1) ……

Theo đề ra ta có : I – I0 = - at2 → = - 2at ………

Mặt khác : = i = I0 – at2

Suy ra : qB = I0t - ( vì qB(0) = 0 ) ………

→ C = (2) ………

Xét thời điểm t = t1 thì i = 0 ta có I0 = at12 (3)

0,25đ 0,5đ 0,5đ

0,5đ

0,5đ

Mặt khác theo (2) lúc t = 0 ( chưa điều chỉnh tụ ) :

C0 = (4) ……

Từ ( 3) và (4) ta tìm được : t1 =

Biết ban đầu trong mạch có dao động điện từ với T0 = 2

Từ đó ta có : t1 = …………

b/ Năng lượng điện từ của mạch khi chưa điều chỉnh tụ là :

W0 = với Q0 = I0 ……….

- Điện tích của tụ điện khi ngừng điều chỉnh :

qB(t1) = I0t1 - = I0 = Q0 ………

- Điện dung của tụ khi ngừng điều chỉnh :

→ C = C0

W = = = = W0 ……….

0,75đ

0,5đ 0,5đ 0,5đ

0,5đ

ý a :

(4đ)

- Đề bài cho tia sáng phản xạ

toàn phần tại I , do đó góc tới i

tại I không nhỏ hơn góc giới

hạn phản xạ toàn phần igh

Với sinigh = = →igh = 450

→ i ≥ 450

S

K

D

r

I H

O

A

B

- Do đó những tia sáng sau khi phản xạ toàn phần một lần tại I rồi đến mặt

OB chỉ nằm trong miền KB Với IK vuông góc với OB

- Góc lệch lớn nhất của tia sáng ứng với trường hợp tia ló ra khỏi mặt OB

tại điểm K

- Dễ dàng tính được góc lệch cực đại Dmax = 900

- Góc lệch nhỏ nhất của tia sáng ứng với trường hợp tia ló ra khỏi mặt OB

tại điểm B

- Từ hình vẽ trên ta có OIB là tam giác đều Suy ra góc tới của tia sáng

tại B là i = 300

- Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng tại B : = → r = 450

- Do đó góc lệch nhỏ nhất là : Dmin = 900 - 450 = 450

ý b :

- Từ quy luật :

n( r ) = 2 + a.

- Suy ra : = (1)

- Khi tia sáng đi theo cung tròn CD

Có góc ở tâm là α thì quang trình của

tia sáng là : s = n.α.r

D

O



A

B

0,5đ

0,5đ

1,0đ

0,5đ

0,5đ

- Vì quang trình của tia sáng phải thỏa mãn điều kiện đạt cực trị tức là :

Nên : = - ( 2 ) …………

- Từ ( 1 ) và ( 2 ) ta có : = -

- Tại điểm r = R thì n(R) = 2 +

- Do đó : = - - → a = - 4 ………

………

1,0đ

1,0đ

(4đ)

- Sau khi con lắc bị cái đinh cản lại , con lắc chuyển động tròn Gọi khối

lượng của quả cầu con lắc là m thì quả cầu con lắc chịu tác dụng của hai

lực :

- Trọng lực : P = mg và lực căng của sợi dây T

- Gọi vận tốc của quả cầu ngay trước khi vướng vào đinh tại điểm C là v ,

góc giữa phương trọng lực và dây treo là α (Hình vẽ ) ta có phương trình :

T + mgcosα = (1 )

Trong quá trình chuyển động của con

lắc cơ năng bảo toàn Chọn điểm treo

O là mốc thế năng Gọi θ là góc hợp

bởi dây treo và phương thẳng đứng ở vị

trí ban đầu khi thả tay Áp dụng định

luật bảo toàn cơ năng ta có :

v

m

O

T

mg

x

- mglcosθ = mv 2 - mg ( 2 )

- Khi dây treo con lắc bị cản và nếu sau đó quả cầu rơi trúng vào đinh tại

C thì ở một vị trí nào đó dây treo sẽ bắt đầu trùng Thời điểm này lực

căng T = O ; từ đó về sau quả cầu chỉ chịu tác dụng của trọng lực và

chuyển động giống vật bị ném xiên Giả sử ở vị trí đó vận tốc của quả cầu

là : v = v 0 ; dây treo của con lắc hợp phương thẳng đứng góc α = α 0

- Từ biểu thức ( 1 ) ta có :

= g( l – x )cosα 0 ( 3 ) …….

- Thay ( 3) vào ( 2 ) ta tìm được :

2Ɩcosθ = 3( x – Ɩ )cosα 0 + 2x ( 4 ) ………

- Để quả cầu trúng vào điểm C thì các quan hệ sau đây phải thỏa mãn :

0,75đ

0,5đ

0,5đ 0,25đ

( Ɩ – x )sinα 0 = v 0 cosα 0 t ( 5 )

( Ɩ – x )cosα 0 – v 0 sinα 0 t + gt 2 ( 6 ) ……

- Từ ( 5 ) và ( 6 ) khử thời gian t ta có :

= ( 7 ) ……

- Từ ( 3 ) và ( 7 ) ta tìm được :

cosα0 = ( 8 ) ………

- Thay vào ( 4 ) ta tìm được :

cosθ = …………

- Từ trên ta : Khi θ càng lớn thì cosθ càng nhỏ , hay x càng nhỏ

Trị số θ tối đa là ,ta tìm được x nhỏ nhất khi :

x( 2 + ) = l. → x = 0,464 Ɩ

………

………

0,75đ 0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,5đ

Câu5

(3đ)

Bước 1: Cơ sở lý thuyết :

Với bộ dụng cụ đã cho : Dựa vào công thức định luật Faraday về điện

phân ( Hoặc có thể sử dụng kiến thức hóa học về điện phân trong chương

trình hóa học lớp 11 )

Bước 2 : phương án tiến hành thí nghiệm

Ta mắc mạch điện theo sơ đồ

hình vẽ

Đo dòng điện I chạy qua dung

dịch điện phân nhờ Ampe kế

- Đo thời gian ∆t dòng điện chạy

0,25đ

0,25đ A

qua nhờ đồng hồ bấm giây

- Điện lượng Q qua dung dịch

điện phân : Q = I.∆t

Xác định khối lượng chất giải

phóng ở điện cực:

m = m S – m t

- mt : khối lượng điện cực ban đầu

- mS : khối lượng của điện cực sau thời gian điện phân

- Số nguyên tử xuất hiện ở điện cực : N = ……

- Trong đó : n là hóa trị của nguyên tố ;

e là độ lớn điện tích nguyên tố

- Số nguyên tử còn được tính theo công thức :

N = m ………

- Trong đó : A là nguyên tử lượng

NA là số Avogadro

Từ trên ta có : e = ………

* Bảng số liệu :

Đại lượng

Lần đo

CĐ dòng điện

I (A)

Thời gian

∆t (s)

Khối lượng

m (g )

Lần1…………

Lần2…………

………

………

………

…………

………

…………

……

………

………

…………

0,5đ

0,5đ

0,25đ

0,25đ

0,5đ

0,5đ