vật lý 11 hsg 11 sở gdđt an giang 2023 2024 đáp án

Hình 2 là đồ thị biểu diễn vận tốc của vật m theo thời gian.. a Viết phương trình li độ và phương trình vận tốc của vật m.. d Tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của vật m kể từ l

ĐỀ CHÍNH THỨC

(Đề thi gồm 02 trang)

Khoá ngày: 13/4/2024 MÔN: VẬT LÍ

Thời gian làm bài: 180 phút

(Không kể thời gian phát đề)

Câu 1 (3.0 điểm)

Lò xo có độ cứng k, độ dài tự nhiên l 0 =30 cm, khối lượng không đáng kể Vật

m = 100 g treo vào lò xo như (Hình 1) và được kích thích dao động điều hòa với phương

trình x = Acos(t + ) (Hình 2) là đồ thị biểu diễn vận tốc của vật m theo thời gian

a) Viết phương trình li độ và phương trình vận tốc của vật m

b) Vẽ đồ thị li độ vật m theo thời gian

c) Tính độ lớn lực đàn hồi cực đại và lực đàn hồi cực tiểu của lò xo tác dụng lên vật Lấy g = 2 m/s2

d) Tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của vật m kể từ lúc t = 0 đến khi có động năng bằng 3 thế năng lần thứ hai

Câu 2 (3.0 điểm)

Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng thực hiện đồng thời với hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ1 và λ2, các khoảng vân tương ứng thu được trên màn quan sát là i1

= 1,24 mm và i2 Hai điểm A, B trên màn quan sát cách nhau 60,76 mm và AB vuông góc với các vân giao thoa Biết A và B là hai vị trí mà cả hai hệ vân đều cho vân sáng tại đó Trên đoạn AB quan sát được 77 vân sáng trong đó có 9 vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm Tính khoảng vân i2

Câu 3 (3.0 điểm)

Một vật nhỏ khối lượng m = 1,2 kg được kéo với vận tốc không đổi trên mặt phẳng nằm ngang nhờ một sợi dây hợp với mặt phẳng ngang một góc  (như hình vẽ) Hệ số ma sát giữa vật với mặt phẳng ngang là k = 0,2

a) Với  = 300 Tìm lực căng T của dây

b) Với góc  bằng bao nhiêu thì lực căng dây là nhỏ

nhất? Tính góc  và giá trị lực căng nhỏ nhất đó

m

Hình 1

k

O

x

v(cm/s)

t(s)

30

0,1 0,2 0,3 0,4 -30

0

Hình 2



Câu 4 (4.0 điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ: Biết hiệu điện thế giữa M, N là U = 6 V Điện trở

R = 2 , biến trở có điện trở toàn phần RAB = 10 , hai tụ điện có điện dung lần lượt

C1 = 0,2 µF, C2 = 0,3 µF Lúc đầu K mở, các tụ chưa tích điện Bỏ qua điện trở các dây nối

1 Con chạy C ở trung điểm AB

- Tính điện tích mỗi tụ điện khi K mở

- Tính điện tích mỗi tụ điện khi K đóng

- Tìm số electron dịch chuyển qua khóa K và chiều dịch

chuyển của chúng khi khóa K từ mở chuyển sang đóng Biết độ

lớn điện tích electron e = 1,6.10-19C

2 Tìm vị trí C của con chạy để khi K mở hoặc đóng, điện

tích trên các tụ điện không đổi

3 Khi K còn đang mở, con chạy C ở trung điểm AB

Thay khóa K bằng tụ C3 = 0,4 µF Tìm điện tích trên tụ C3

Câu 5 (4.0 điểm)

Một vật được ném thẳng đứng từ mặt đất lên cao với vận tốc ban đầu v0, bỏ qua sức cản của không khí

1 Để xác định gia tốc rơi tự do g, người ta đặt hai máy đo quang học tại hai vị trí y1

và y2 (khoảng cách: h = y2 – y1) để đo khoảng thời gian trong quá trình chuyển động của vật Gọi t1, t2 là các khoảng thời gian giữa hai lần vật đi qua vị trí y1 và giữa hai lần vật đi qua vị trí y2 như hình vẽ

a) Chứng minh:

   2 2

8h g



   b) Thực nghiệm đo được các giá trị: t1 = 0,6554 s;

t2 = 0,1483 s; h = 0,5000 m Hãy tính gia tốc rơi tự do g

2 Vận tốc ban đầu v0 10 2 m/s

a) Tính độ cao cực đại của vật

b) Tính khoảng thời gian giữa hai lần vật đi qua vị trí y3 có giá trị bằng 1

3 độ cao cực đại

Câu 6 (3.0 điểm)

Thiết kế phương án thí nghiệm đo khối lượng của viên đá

1 Dụng cụ bao gồm: Giá đỡ có móc treo; Lò xo có độ cứng k thích hợp; Quả cân m0

có móc treo; Đĩa cân có móc treo, khối lượng đáng kể; Viên đá cần xác định khối lượng; Một thước thẳng có độ chia thích hợp

2 Với các dụng cụ trên hãy thiết kế phương án thí nghiệm xác định khối lượng của viên đá theo các yêu cầu sau:

a) Cơ sở lý thuyết

b) Các bước tiến hành thực nghiệm

- Hết -

+ _

C1

A C B

K

C2

P

R

y

t y1

y2

t1

t2

h

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

AN GIANG

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CẤP TỈNH

Khoá ngày: 13/4/2024 MÔN: VẬT LÍ

HƯỚNG DẪN CHẤM

Câu 1 (3.0 điểm)

a) Chu kỳ: T = 0,4 s => Tần số góc: 2 5

T



   rad/s Vận tốc cực đại: v0 = 30 cm/s => Biên độ: A v0 6cm



 

0,5

Từ x = Acos(t+) => v = -Asin(t + )

Lúc t = 0 thì v = - A = - Asin() =>

2





Vậy: 6 cos(5 )

2

cm

30 sin(5 ) 30 os(5 t+ )

2

cm/s

0,5 b) Đồ thị li độ theo thời gian

0,5

c) Độ cứng k: 2

25 /

Độ dãn của lò xo ở vị trí cân bằng: l0 mg 4cm

k

  

- Fmax k l0 A2, 5N

- Do A > l 0 nên khi vật m chuyển động hướng lên sẽ đi qua vị trí cân bằng, suy

ra Fmin = 0

0,5

d) Theo đề : Wd 3W t và cơ năng : WWd W t =>

2

A

x 

Lúc

2

A

x  lần thứ hai, suy ra: t =1

6s

- Quãng đường: S = A + A/2 = 9cm

- Độ dịch chuyển : 0 6 cos(5 ) 6 cos( )

2

 

=> 6 cos(5 1 ) 3

1,0

x(cm)

t(s)

6

- 6 0

0,1 0,2 0,3 0,4

Câu 2 (3.0 điểm)

+ Số vân sáng của bức xạ 1 trong đoạn AB: 1

1

1 50

AB N i

+ Số vân sáng của bức xạ 2 trong đoạn AB: 2

2

1

AB N

i

 

0,75 + Số vạch sáng quan sát được: N = N1 + N2 - Số vân sáng cùng màu vân trung

tâm

Hay:

3

2

60, 76.10

i



1,0

Câu 3 (3.0 điểm)

a) Các lực tác dụng vào vật là : trọng lực P , phản lực pháp tuyến N của mặt

phẳng ngang, lực căng dây T của dây và lực ma sát F ms

- Áp dụng đinh luật II Niu tơn : P  N T F ms ma

- Theo trục Ox: cosT F ms 0 (1)

- Theo trục Oy: Tsin N mg0 (2)

Từ (2) suy ra: Nmg T sin

=> F mskNk mg T(  sin )

Vậy

kmg T

k



 (3)

Thay số : T = 2,43 (N)

1,5

b) Từ (3) suy ra Tmin khi MS =cos ksincực đại

Đặt k = tg

k

=> MSmax <=> ( - ) = 0

Suy ra :   arctg k( ) 11,3 0

=> Tmin = 2,3 (N)

Hoặc chứng minh được : min

2

1

kmg T

k



 = 2,3(N) “điểm cộng”

Với:

2

1 1

cos

tg







1

tg in

tg











1,5

+ 0,5



y

x

Câu 4 (4.0 điểm)

1

- Cường độ dòng điện trong mạch chính khi K đóng hay K mở là:

b

U



- Hiệu điện thế giữa hai đầu bộ tụ: U AB IR b5( )V

0,5

+ Khi K mở : C1 nối tiếp với C2

- Điện dung của bộ tụ: 1 2

0,12

C C C

 µF

- Điện tích của mỗi tụ: QQ1Q2 CU AB 5.0,120,6C

- Điện tích của hệ các bản tụ nối với P: Q P = 0 (1)

0,5

+ Khi K đóng:

- Vì C là trung điểm AB nên: R AC R CB  5( )

Ta có: U C1U AC I R AC 2,5(V)

U C2U CB I R CB 2,5(V)

- Điện tích của mỗi tụ: Q'1C U1 AC 0, 2.2,50,5C

Q'2C U2 BC 0,3.2,50,75C

- Điện tích của hệ các bản tụ nối với P:

'P ' ' 0, 25( )

Q  Q Q  C

(2)

0,5

Dấu điện tích của các bản tụ như hình vẽ

Từ (1) và (2) suy ra điện lượng dịch chuyển qua khóa K khi K đóng là:

 Q Q'PQ P Q'P

- Số hạt

6

12 19

0, 25.10

1,5625.10

1, 6.10

e

Q n

e







- Các electron di chuyển từ: P -> K -> C

0,5

2 Đặt RAC = x => RBC = 10 - x

Gọi U’ C1 và U’ C2 là hiệu điện thế hai tụ điện khi K đóng

1

0, 6

0, 2

Q

C

   

Mặt khác: U'C1I x 0,5x

0,5

AC

1,0

+ _

C1

A C B

K

C2

P

+ - +

+ _

C1

A C B

K

C2

P

-

=> R BC  4( )

3 Thay tụ C3 khi K mở

Giả sử sự phân bố điện tích trên các tụ điện như hình vẽ

- Hiệu điện thế UAC

U U U I R 

<=> 1 3

2, 5

Q

Q

<=> 2Q1Q31(C) (1)

- Hiệu điện thế UCB

2,5

U U U 

<=> 3 2

2, 5

<=> 0, 4Q20,3Q30,3(C) (2)

- Do tổng điện tích tại P bằng 0, ta có

    (3)

Giải hệ ba phương trình ba ẩn

2Q1Q31(C)

0, 4Q 0,3Q 0,3(C)

Ta được: 1 5( )

9

3

9

Vậy 3 1( )

9

1,0

Câu 5 (4.0 điểm)

1 a)

Phương trình chuyển động của vật: 0 2

2

gt

Gọi t1 là thời điểm vật có độ cao y1, ta có:

2 1

2

gt

y v t 

Phương trình này cho hai nghiệm:

2

11

2

t

g

 

 khoảng thời gian vật đi qua y1 lần thứ nhất (hướng lên)

2

12

2

t

g

 

 khoảng thời gian vật đi qua y1 lần thứ hai (rơi xuống)

Suy ra:

2

2 v 2gy

g



    (1)

0,5

Tương tự ta có:

2

2 v 2gy

g



Từ (1) suy ra: 2 2  2 

g t  v  gy (1’)

Từ (2) suy ra: 2 2  2 

g t  v  gy (2’)

+ - +

+ _

C1

A C B C3

C2

P

-

- +

R

=> 2  2 2  

Suy ra:

   2 2

8h

g



  

0,5

1.b Thay số ta tính được: g = 9,8146 m/s2

0,5 2.a Từ: 0 2

2

gt

yv t

suy ra:

2 0

2

v y

g

  (m)

0,75

2.b Từ:

2 0

2 v 2gy t

g



 

Với 1 max 3,3963

3

Ta tính được:  t 2,3530(s)

0,75

Câu 6 (3.0 điểm)

a) Cơ sở lý thuyết

Treo vật vào lò xo, dùng thước đo độ dãn của lò xo

Vật cân bằng dưới tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi: k l 0 mg 1,0

b)

- Bước 1: Treo quả cân vào lò xo, đo dộ dãn l 0 của lò xo

k l 0 m g0 (1) 0,5

- Bước 2: Tháo quả cân, treo đĩa cân m1 vào lò xo, đo dộ dãn l 1 của lò xo

k l 1 m g1 (2)

Từ (1) và (2) suy ra: 1

0

l

l





 (3)

0,5

- Bước 3: Đặt viên đá m2 lên đĩa cân m1 treo vào lò xo, đo dộ dãn l 2 của lò xo

k l 2 (m1m g2) (4)

Từ (4) và (1) suy ra: 2

0

l

l



 

 (5)

Thay (3) vào (5), suy ra khối lượng viên đá:

  

   

 

1,0

Ghi chú:

1 Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó

2 Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 1 lần thì trừ 0,25 điểm, toàn bài trừ tối đa 1,0 điểm

- HẾT -