chuyên vĩnh phúc ôn tập vật lý

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊNVÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ – KHỐI 11 Thời gian làm bài 180 phút Đề này có 02 trang, gồm 5 câu

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN

VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

VĨNH PHÚC (ĐỀ THI ĐỀ XUẤT)

ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ – KHỐI 11

Thời gian làm bài 180 phút

(Đề này có 02 trang, gồm 5 câu)

Bài 1: Tĩnh điện (4 điểm)

Hai tấm phẳng giống nhau tích điện đều với mật độ điện mặt tấm

trên là  và tấm dưới là - Chúng được đặt song song và đối diện như

hình 1 Tính cường độ điện trường tại M ở độ cao h so với tấm trên, biết

M nằm trong mặt phẳng chứa hai mép và mặt phẳng đối xứng Khoảng

cách giữa các tấm dhbề rộng của các tấm

Bài 2: Điện và điện từ (5 điểm)

Hai đĩa tròn giống nhau R1 và R2, mỗi đĩa có bán kính a, khối

lượng m Chúng có thể quay không ma sát xung quanh trục đi qua tâm và

vuông góc mặt đĩa Hệ được đặt trong một từ trường đều

có cảm ứng từ B vuông góc với mặt đĩa Nhờ hệ thống

tiếp điểm mà tâm và mép các đĩa được nối với nhau qua

một cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C (Hình 2) Bỏ qua

điện trở thuần của mạch và ma sát ổ trục Tại thời điểm

ban đầu đĩa R1 quay với tốc độ góc 0 còn đĩa R2 đứng

yên Xác định biểu thức dòng điện qua cuộn dây và điện

áp tụ theo thời gian

Bài 3: Quang hình (4 điểm)

Một tấm thủy tinh có chiết suất n, tiết diện là hình thang cân, chiều cao L, đáy dài D, hai mặt bên được mạ bạc và tạo với nhau một góc  như hình vẽ Biết  <<1 Một tia sáng chiếu đến đáy lớn tại điểm

A với góc tới  như hình 3

a) Hỏi  cần thỏa mãn điều kiện nào để tia này ló ra khỏi đáy nhỏ của tấm thủy tinh ?

b) Tính tổng chiều dài tia sáng từ điểm tới đáy lớn đến điểm ló ra ở đáy nhỏ

Bài 4: Dao động cơ (4 điểm)

Bốn thanh giống nhau, mỗi thanh có chiều dài b, khối lượng

m phân bố đều, được nối với nhau thành hình thoi (hình thoi có thể

biến dạng được, tất cả các khớp nối không có ma sát) Bốn lò xo

nhẹ giống nhau, đều độ cứng k, nối với nhau tại điểm O và nối với

bốn đỉnh A, B, C, D của hình thoi Hệ được đặt nằm yên trên mặt

bàn nằm ngang nhẵn (Hình 4) Độ biến dạng hình thoi được xác

định bằng góc  giữa đường chéo AC và cạnh AB Các lò xo có độ

dài tự nhiên của chúng khi α=/4 Ban đầu hệ được giữ cho biến

dạng góc 0 rồi buông không vận tốc đầu

a) Xác định phương trình vi phân theo  mô tả cơ năng của hệ

b) Trong trường hợp 0 gần bằng /4, xác định phương trình của 

theo thời gian và tìm chu kì dao động nhỏ của hệ

M• h







Hình 1

Hình 3

L

0

2

R 2

R 1

A

B

C

D

O

Hình 4



Hình 2

Bài 5: Phương án thực hành (Điện, Quang, Dao động) (3 điểm)

Xác định nhiệt độ Curie của sắt từ ( nhiệt độ Curie mà tại đó chất sắt từ mất khả năng nhiễm từ:  = 1) Cho các dụng cụ:

- Nguồn điện xoay chiều 220V;

- Biến trở, ngắt điện và các dây nối;

- Nguồn điện xoay chiều 5 V;

- Micrôampe kế

- Cặp nhiệt điện loại K gắn milivôn kế để đo nhiệt độ

- Ống sứ có khía các rãnh để có thể quấn dây lên

- Dây điện trở dùng làm sợi đốt

- Lõi sắt từ cần xác định nhiệt độ Curie;

- Hai cuộn dây được quấn chồng lên nhau bao quanh lõi trụ có thể đưa gọn ống sứ vào trong; Yêu cầu: nêu các bước thí nghiệm và xử lý số liệu

1 Xây dựng hệ đo, các bước thí nghiệm và xử lý số liệu

2 Các lưu ý trong thí nghiệm, sai số phép đo

-HẾT -Người ra đề: Phan Dương Cẩn

Số ĐT: 0904555354

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN

VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

VĨNH PHÚC (ĐÁP ÁN ĐỀ XUẤT)

ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÍ – KHỐI 11

NĂM 2018

(Đáp án này có 02 trang)

1 + Xét mặt cắt ngang của hai tấm như hình vẽ, K là điểm giới hạn của tấm

trên, rất xa mặt phẳng vuông góc với hai tấm chứa M + Xét hai dải rất hẹp A1B1 và A2B2 với M, A1, A2 thẳng hàng và M, B1,B2

thẳng hàng + Xem hai dải này như hai sợi dây mảnh dài với mật độ điện dài lần lượt

là  1, 2:

0,5

A B

A B

 









+ Cường độ điện trường do dải A1B1 gây ra tại M:

1

E

 có phương đi qua trung điểm của A1B1 và hướng ra xa tấm trên, có

cường độ: 1 1

2

E

MH





  với H1 là trung điểm của A1B1 + Cường độ điện trường do dải A1B1 gây ra tại M:

1

E

 có phương đi qua trung điểm của A1B1 và hướng ra xa tấm trên, có

cường độ: 1 1

2

E

MH





  với H1 là trung điểm của A1B1

0,5

+ Cường độ điện trường do dải A2B2 gây ra tại M:

2

E

 có phương đi qua trung điểm của A2B2 và hướng vào tấm dưới,

có cường độ: 1 2

2

E

MH







  với H2 là trung điểm của A2B2

0,5

1 1 1

2 2 2

2

2

A B E

MH

A B E

MH











 





 

 



(2)

0,5

+ Ta còn có: 1 1 2 2

(3)

A B A B

MH MH

+ Từ (2) và (3) suy ra: E1E2  E1 E2 0, do đó EM chỉ do phần

KL gây ra, nên:

0,5

0

2

M

KL E

LM





2 2

bd bd



,

d 1 b

h h 2

d b

h h 2

d b E

0 2

2 0

2 2 0

M























(vì b>>h)

0,5

2 Khi R1 quay thì trong mạch có dòng điện và làm cho đĩa R2 quay và các đĩa

trỏ thành các nguồn điện Xét ở thời điểm t ,suất điện động cảm ứng trong

mỗi đĩa có độ lớn có

e1=

2 1

2

B a w

(1), e2=

2 2

2

B a w

(2)

0,5

Mô men lực từ tác dụng lên mỗi đĩa có độ lớn như nhau :

M1= M2=

2

0

r

2

a

Bia

Bi r d =

ò (3)

0,5

Phương trình động lực đối với chuyển động quay của mỗi đĩa:

2 1

2

J

dt

w

=-(4) và

2 2

2

J dt

w =

(5)

0,5

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho hệ ta có :

C

(6)

0,5

Đạo hàm theo thời gian và thay (3,4) ta có biểu thức :

2

2

L

dt C

w w- + + =

hay ta có biểu thức : 2 1 2 2

2

2

L

0,5

0,5

Mặt khác i= dq

dt nên ta có phương trình

2

1

2

d i B a

dt + JL +LC ( 7)

0,5

Phương trình có nghiệm i= I0 cos(t+ 1 ) (8) trong đó tần số góc dao động

của dòng điện 2 4 1

2

B a

JL LC w= + (8), phương trình điện tích của tụ

q=

0

d

t

i t

ò hay q = q0 cos(t+ 2 )

0,5

Từ điều kiên ban đầu t = 0 [ 0

0





i q

Ta có phương trình dòng điện chạy qua cuộn dây và điên tích của tụ :

i =

2

2

Ba

t L

w w

w và q =

2 0

2 (1 os ).(10) 2

Ba

c t L

w

w

-0,5

Hiệu điện thế của tụ điện u =

2 0

2 (1 os ).(11) 2

Ba

c t LC

w

w

-0,5

3 a 0,5

Gọi điểm tới là A Các ảnh của A qua hai mặt nằm đên đường tròn tâm O

bán kính

D R

2sin 2



 Sau mỗi lần phản xạ tia sáng đổi hướng nhưng góc

hợp với bán kính qua điểm phản xạ không đổi nên có thể coi như tia sáng

vẫn truyền thẳng trong khối thủy tinh về đế gặp đáy nhỏ với góc 

0,5

Xét tam giác OAB:R R L R sin R sin



Điều kiện có tia ló rakhoir đáy nhỏ là góc  phải nhỏ hơn góc phản xạ toàn

phần: sin igh hay R sin 1

R L  n

0,5

0,5

Thay

D R

2sin 2



 ta có:

1 2L sin (1 sin )

n D 2



  

2L sin nsin sin (1 sin )

D 2



      

0,5

0,5

Với <<1 thì sin (1 L )

D

b Tổng đường truyền của tia sáng bằng AB:

AB R

  

với ;  tính như trên

0,5

4 a Bỏ qua ma sát, không có lực tác dụng theo phương ngang nên tâm O sẽ

đứng yên

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:

W = W đ + W t = const

0,25

Động năng của cả 4 thanh:

W   mv I   m '  mb   mb '

(1)

0,25

Thế năng đàn hồi đối với các lò xo:

W t, OA = W t , OC =

2

1

2k b cos b cos 4







W t, OB = W t, OD =

2

1

2k b sin b sin4







0,5

W t = 2(W t,OA + W t, OB ) =

2

4

k b cos  b cos 

  +

2

4

k b sin  b sin 

4

kb  cos sin kb  cos  

Từ (1) và (2) ta có:

2 2 1

4

kb   cos  

3mb ' = const=

2

0

4

kb   cos   

Phương trình (3) chính là phương trình vi phân mà góc  phải tuân theo

0,25

b

Nếu  gần với

4



thì ta có thể đặt

4



   với 1rad  ' ' theo trên ta có: W 2kb21 cos +2 2 2

3mb ' = const

0,5

Lấy đạo hàm hai vế ta được:

2

2

3

mb '' '   kb '  vì  1 suy sin  

0,25

          

chu kì dao động bé: 2 2

3

m T

k





0,5

Phương trình trên có nghiệm dạng:

4 4

cos t   cos t

           

0,25

tại thời điểm ban đầu:

0 0

0

0

cos



 

   



  

0,25

Vậy phương trình biến đổi theo thời gian của góc :

 

4 4cos t

     

2

k m

 

0,5

5 Bước 1: Chế tạo lò nung điện đảm bảo khử từ trường xoay chiều trong lò

nung

Ta chế tạo lò nung dựa vào ống sứ và dây điện trở để làm nguồn nhiệt Lò

điện tạo được bao gồm hai cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp được quấn

ngược chiều để khi có dòng điện chạy qua thì từ trường do hai cuộn dây

gây ra trong lò triệt tiêu;

* Đưa lò nung vừa tạo ở trên vào trong lòng ống dây bao gồm hai cuộn dây

được quấn chồng lên nhau ở trên

0,5

0,5

mV

220 V

R K

~ 3 V

A

- Nối dây lò nung với nguồn điện 220V thông qua một biến trở và khoá K

để có thể điều chỉnh điện áp nuôi lò do đó có thể điều khiển nhiệt độ ổn

định của lò ở các giá trị khác nhau

- Nối một cuộn dây trong ống dây với nguồn xoay chiều 5V, cuộn này đóng

vai trò cuộn sơ cấp (giả sử có N1 vòng)

- Cuộn dây còn lại của ống dây nối với microampe kế (giả sử có N2 vòng)

Giả sử đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế u1, trong cuộn dây có dòng

điện i1 chạy qua làm xuất hiện suất điện động tự cảm

1

d(L.i ) d

e N N

dt dt



 

Khi đó trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2

1

d(L.i ) d

e N N

dt dt



 

Suất điện động e2 gây nên dòng điện i2 đo được bằng mA kế

0,5

Hệ số tự cảm L ở đây chủ yếu gây ra do lõi sắt từ với độ từ thẩm >>1 Hệ

số từ thẩm  này sẽ suy giảm khi nhiệt độ tăng

Do đó khi tăng nhiệt độ làm   1 và dòng điện i2 giảm dần đến giá trị i2

0

Bước 3: tăng dần nhiệt độ lò và đo nhiệt độ bằng nhiệt kế và mV, thu thập

bộ số liệu phụ thuộc i2 theo nhiệt độ, dựng đồ thị và ngoại suy ta xác định

được nhiệt độ Curie mà tại đó  = 1

Các lưu ý trong thí nghiệm, sai số phép đo

- Cần đợi thời gian để nhiệt độ lò nung ổn định

- Cần thực hiện phép đo cả khi nhiệt độ nung lớn hơn nhiệt độ Curie và sau

đó giảm dần nhiệt độ lò đến khi nhỏ hơn nhiệt độ Curie

- Các thang đo của dụng cụ cần thay đổi cho phù hợp

0,5

0,5

HẾT

-Người làm đáp án: Phan Dương Cẩn

Số ĐT: 0904555354