Đề thi chọn học sinh giỏi môn vật lý lớp 12 tỉnh Nghệ an năm 2009 - 2010 - bảng B docx

1 SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KÌ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2009 - 2010 Môn thi: VẬT LÝ (Đề thi có 02 trang) Thời gian làm bài: 180 phút Ngày thi: 04/11/2009 Câu 1. (4,0 điểm) Một quả cầu đặc, đồng chất, khối lượng m bán kính R đang quay với tốc độ góc 0  quanh một trục đi qua khối tâm quả cầu và lập với phương thẳng đứng một góc . Tốc độ tịnh tiến ban đầu của khối tâm quả cầu bằng không. Đặt nhẹ quả cầu lên một mặt bàn nằm ngang. Hãy xác định tốc độ của khối tâm quả cầu và động năng của quả cầu tại thời điểm nó ngừng trượt trên mặt bàn. Bỏ qua ma sát lăn. Đề chính thức 2 Câu 2. (4,0 điểm) Cho mạch điện đặt trong mặt phẳng nằm ngang, như hình 1. Trong đó AB là dây dài vô hạn mang dòng điện không đổi I khá lớn, CD và MN là hai thanh kim loại cùng đặt song với AB, dây AB cách thanh CD một khoảng x 0 . PQ là thanh kim loại có điện trở R, chiều dài l và khối lượng m, luôn tiếp xúc và vuông góc với thanh CD và MN. Nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong không đáng kể, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L. Coi điện trở thanh CD và MN, điện trở khóa K và dây nối không đáng kể. Bỏ qua từ trường của dòng điện do nguồn điện gây ra. 1. Khóa K đóng: Thanh PQ được duy trì với vận tốc không đổi v  hướng sang trái. Xác định độ lớn và chiều cường độ dòng điện chạy qua thanh PQ. 2. Khóa K mở: Ngắt dòng điện trên dây AB, thiết lập từ trường đều B  vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, chiều từ trước ra sau và choán hết mạch điện tính từ E sang trái. Giữ thanh PQ, tại thời điểm t = 0 thả nhẹ nó. Lập biểu thức vận Q E Hình 1 A D P B C L M N K x 0 I E 3 tốc của thanh PQ theo i và dt di trong mạch và biểu thức lực từ tác dụng lên thanh PQ tại thời điểm t. Bỏ qua mọi ma sát. Cho biết nghiệm của phương trình y ’’ (t) + 2ay ’ (t) + by(t) = 0 (với a 2 – b > 0) có dạng: y = y 0 exp[(-a 2 a b   )t] với y 0 được xác định từ điều kiện ban đầu. Câu 3. (4,0 điểm) Cho hai ống kim loại mỏng hình trụ (1) và (2), có bán kính lần lượt là R 1 = 5cm, R 2 = 6cm. Hai trụ trên được lồng vào nhau và đồng trục, giữa chúng là không khí. Tích điện trái dấu cho hai trụ sao cho mật độ điện tích dọc theo trục hình trụ có dạng : 0 2 1 2 ln U R R          , trong đó U là hiệu điện thế giữa hai trụ. Người ta tạo ra trong khoảng không gian giữa hai trụ một từ trường đều B = 0,2T, các đường sức từ song song với trục hình trụ và có chiều như hình 2. Khoét một lỗ ở trụ ngoài rồi bắn Hình 2 A . + R 2 R 1 B  O 1 2 v r 4 một hạt  có năng lượng W = 100eV bay vào chính giữa hai trụ theo phương vuông góc bán kính và nằm trong mặt phẳng hình vẽ. Hiệu điện thế giữa trụ (1) và trụ (2) là bao nhiêu để hạt  luôn chuyển động cách đều hai trụ. Bỏ qua tác dụng của trọng lực. Cho biết: m  = 6,64.10 -27 kg; q  = 2|e| = 3,2.10 -19 C; 1eV = 1,6.10 -19 J. Câu 4. (4,0 điểm) Đo hệ số Poatxon . Cho các dụng cụ và thiết bị: - Một bình kín có dung tích đủ lớn (có thể tạo lỗ để nối với các ống và khóa) - Bơm nén ( chứa khí được coi khí lý tưởng cần xác định  ) - Áp kế chứa nước hình chữ U, có tiết diện nhỏ. - Các ống nối và 2 khóa. - Thước đo chiều dài. 5 Hãy nêu cơ sở lý thuyết, cách bố trí và tiến hành thí nghiệm để xác định hệ số Poatxon  = v p C C . Câu 5. (4,0 điểm) Một tia sáng SI đi từ không khí vào một bản mặt song song có bề dày 0,3m với chiết suất thay đổi theo độ sâu x với quy luật 0 1 4 x x n   (hình 3), trong đó x 0 = 0,1m. Xác định quỹ đạo của tia sáng trong bản mặt song song? Nó có thể đạt tới độ sâu nào và bị lệch một khoảng bao nhiêu so với điểm tới? Cho biết góc tới  0 = 30 0 , OI = 0,63 (m), chiết suất không khí bằng 1. Hết Hình 3 α 0 0,3m x O y S I 6 . GD&ĐT NGHỆ AN KÌ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2009 - 2010 Môn thi: VẬT LÝ (Đề thi có 02 trang) Thời gian làm b i: 180 phút Ngày thi: . của trọng lực. Cho biết: m  = 6,64.10 -2 7 kg; q  = 2|e| = 3,2.10 -1 9 C; 1eV = 1,6.10 -1 9 J. Câu 4. (4,0 điểm) Đo hệ số Poatxon . Cho các dụng cụ và thi t b : - Một b nh kín có dung tích. ma sát. Cho biết nghiệm của phương trình y ’’ (t) + 2ay ’ (t) + by(t) = 0 (với a 2 – b > 0) có dạng: y = y 0 exp[(-a 2 a b   )t] với y 0 được xác định từ điều kiện ban đầu. Câu