Khung chuyển động dọc theo trục Ox với vận tốc đi vào một nửa không gian vô hạn trong đó có một từ trường luôn hướng theo trục Oz, từ trường chỉ biến thiên theo trục Ox với quy luật
Trang 1HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN
TỈNH ĐIỆN BIÊN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
ĐỀ THI MÔN VẬT LÍ – KHỐI 11
NĂM 2015
Thời gian làm bài 180 phút
(Đề này có 02 trang, gồm 05 câu)
Câu 1 (4 điểm)
Treo vào đầu một sợi dây mảnh không
giãn dài l một quả cầu nhỏ khối lượng m, tích điện
q, ở tâm một vòng dây tích điện đều điện tich Q.
Vòng dây có bán kính R Các điện tích q và Q cùng
dấu Xác định tần số dao động nhỏ của quả cầu?
Câu 2 (5 điểm)
Một khung dây dẫn hình vuông MNPQ có khối lượng m, cạnh là b đặt trên bàn nằm ngang nhẵn Khung chuyển động dọc theo trục Ox với vận tốc đi vào một nửa không gian vô hạn ( trong đó có một từ trường luôn hướng theo trục Oz, từ trường chỉ biến thiên theo trục Ox với quy luật với là hằng số dương Biết rằng hai cạnh
MN và PQ song song với trục Ox, còn mặt phẳng của khung luôn vuông góc với trục Oz Biết vào thời điểm toàn bộ khung cắt các đường sức từ, trong khung tỏa ra nhiệt lượng đúng bằng nhiệt lượng mà khung toả ra trong chuyển động tiếp theo sau đó cho đến khi dừng hẳn Bỏ qua độ tự cảm của khung và coi
1 Tính điện trở của khung.
2 Tính quãng đường mà khung đi được ở trong vùng có từ trường.
Câu 3 (4 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.
l
m
q q R Q
B
C
Trang 2Câu 4 (4 điểm)
Một hệ thấu kính gồm một thấu kính mỏng L1 có độ tụ +50 điốp, đường kính rìa 7,5mm và một thấu kính mỏng L2 có độ tụ -200 điốp, đường kính rìa 1cm Hai thấu kính
L1 và L2 được lắp đồng trục trên một ống hình trụ rỗng, dài 3cm Một thấu kính được lắp
ở đầu ống, thấu kính kia được lắp ở chính giữa ống Người quan sát đặt mắt ở sát đầu hở của ống.
1 Thấu kính nào được lắp ở giữa ống để thị trường của mắt là lớn nhất?
2 Tính độ bội giác của kính đối với người có mắt tốt khi quan sát mà mắt không điều tiết.
Câu 5 (3 điểm)
Trong một thí nghiệm để đo đồng thời nhiệt dung riêng C, hệ số nhiệt điện trở , điện trở R0 tại 00C của một điện trở kim loại có khối lượng m, người ta sử dụng các dụng
cụ và linh kiện sau:
- Hai hộp điện trở đọc được các trị số điện trở;
- Hai điện trở R1, R2 đã biết trị số;
- Một tụ điện ;
- Một nguồn điện xoay chiều, một nguồn điện một chiều;
- Một ampe kế điện trở nhỏ có thể đo được dòng một chiều và xoay chiều;
- Một điện kế có số không ở giữa bảng chia;
- Một đồng hồ (đo thời gian);
- Một nhiệt lượng kế có nhiệt dung riêng C1, khối lượng m1, chứa một lượng chất lỏng khối lượng m2 có nhiệt dung riêng C2;
- Các dây nối, đảo mạch.
a Hãy thiết kế mạch điện để đồng thời đo được các tham số C, , R0 của điện trở nói trên Vẽ sơ đồ đo
b Xây dựng các công thức cần thiết.
c Nêu trình tự thí nghiệm, cách xây dựng biểu bảng và vẽ đồ thị, cách khắc phục sai số.
Để đo đồng thời các đại lượng nhiệt dung C, hệ số nhiệt điện trở , điện trở R0 trên
1 sơ đồ đo, người ta dùng điện trở kim loại R để nung nóng chất lỏng trong nhiệt lượng kế.
………HẾT………
Số điện thoại liên hệ
0917879171
Người ra đề
Nguyễn Ngọc Thắng
Trang 3ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN VẬT LÍ KHỐI 11 Câ
1
*/ Xét quả cầu dao động trong mặt phẳng chứa
trục Ox Tại vị trí A con lắc lệch một góc so
với phương thẳng đứng
Tính điện thế tĩnh điện tại A
*/
AM
kdq
dVA Với dq là điện tích nguyên tố tại M
Q ds
R
Q dq
2
Do x << R cho nên khi tính điện thế ta có thể
bỏ qua độ cao của A so với mặt phẳng vòng dây
OA = l.sin l. = x
cos
2
R
A'p dụng công thức Maxloren :
! 2
) 0 (
"
! 1
) 0 (' )
0 ( )
f
Ta có
2 4
cos 1
1
1
R
x R
x R
AM
Suy ra
2 4
cos 1
x R
x R
kQ
2 2
kQx R
kQ dV
*/ Năng lượng của hệ gồm có : Thế năng tĩnh điện của quả cầu WTD và cơ năng của nó
WCN
3
2
2R
kQqx R
kQq qV
2 2
2
' 2
l
mg mx
Theo định luật bảo toàn năng lượng : WHÊ = WTĐ + WCN = const
l
mgx R
kQqx R
3
2
' 2
1 2
2
Đạo hàm năng lượng theo thời gian ta có:
" 3 0
mR
kQq l
g x
Vây quả cầu dao động điều hoà với chu kỳ
kQql mgR
lmR T
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
l
m q
R A
M H
Q
Trang 41
Xét tại thời điểm t khung đang tiến vào vùng có từ
trường và cạnh NP có tọa độ x và vận tốc v
Suất điện động xuất hiện trên cạnh NP là:
Trong khung có dòng điện:
Nhiệt lượng tỏa ra trong khung từ thời điểm t đến
thời điểm t + dt là:
(1) Mặt khác theo định luật bảo toàn năng lượng thì nhiệt lượng tỏa ra của khung = biến thiên động năng của khung
(2)
Từ (1) và (2) suy ra:
(3) Gọi v1 là vận tốc của khung khi nó bắt đầu nằm trọn trong vùng có từ trường Theo định luật bảo toàn năng lượng:
Kể từ giai đoạn trên cho đến khi dừng lại, theo định luật bảo toàn năng lượng:
Suy ra:
Tích phân 2 vế của pt (3):
0.5
0.5
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
2
Gọi s1 là quãng đường khung đi được kể từ thời điểm toàn bộ khung bắt đầu nằm trong vùng có từ trường
Khi khung đã nằm trọn trong vùng có từ trường thì dòng điện trong khung là:
Tương tự như trên:
Lấy tích phân 2 vế:
Thay R ở câu a) vào và biến đổi ta được:
Quãng đường cần tìm =
0.5
0.5
0.5
Tiêu cự của thấu kính phân kì L2:
Tiêu cự của thấu kính hội tụ L1:
x
x y
Trang 5a) Nếu thấu kính hội tụ L1 đặt trước tại O1:
d1
d2
Vậy vật nằm trước kính O1 sẽ cho ảnh ảo trước kính O2 và mắt có thể quan sát được ảnh
+ Ta tính góc mở của thị trường:
Góc mở của thị trường quá nhỏ
b) Nếu thấu kính phân kì L2 đặt trước tại
d1
d2
Vật ở trước O1 cho ảnh cuối cùng nằm trước (ảnh ảo) nên mắt quan sát được ảnh
+ Tính góc mở của thị trường:
Vết của chùm trên mặt O1:
Vậy góc mở của thị trường là:
Thị trường của hệ khá lớn Vậy thấu kính phân kì L2 phải lắp trước để có thị trường lớn Khi đó góc mở của thị trường là
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
2 Vật ở xa (coi như d1 = ), ảnh trung gian hiện ở tiêu diện ảnh của O1 cũng là tiêu diên
O2 O1
M
M’
B
d1
O2 O1 F1
1,5 cm
M’’
R1
O2
O1
M
M’ 1
Trang 6vật của O2 Hệ O1, O2 là hệ vô tiêu Chùm tia đi từ B tới thì song song với B1O1 Chùm tia ló ra khỏi O2 để đi vào mắt thì song song với B1O2
Như vậy
0.5
0.5
4
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:
kx Fms M x1 (2) ;
m
kx x
x m
kx
Phương trình chuyển động quay đối với trục quay C:
FmsR I0 (4)
Phương trình chuyển động quay đối với trục quay đi qua điểm tiếp xúc:
0 MR I
2
1 MR
Suy ra kx 3 Fms (7)
Thay vào phương trình 2 ta có
M
kx x
3
2
1 (8) Thay (3) và (8) vào (1) ta có : 0
3
) 2 3
mM
m M
k
Suy ra x = X0sin(t + ) với
mM
m M
k
3
) 2 3
3
2 3
M
m x
x M
m
x
m M
mX x
m M
m
2 3
2 2
3
t
m M
MX x
m M
M
2 3
3 2
3
Tại vị trí cân bằng vận tốc của trục C cực đại và bằng:
) 2 3
( 3
mk X
vMAX
0.5
0.5
0.5
0.5 0.5 0.5 0.5
0.5
B1
A1
M
Trang 7Trong khi nung nóng điện trở R bởi nguồn xoay chiều, người ta điều chỉnh mạch cầu cho cân bằng, tính được giá trị R, đọc giá trị dòng điện
trên Ampe kế
a Xây dựng các công thức:
- Nhiệt lượng tỏa ra trên R:
- Nhiệt lượng đã hấp thụ trong nhiệt lượng kế, nước (kể
cả trên điện trở R):
ở đây, : thời gian cấp dòng điện xoay chiều qua điện trở R,
I: cường độ dòng điện qua điện trở R,
t1, t2: nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ sau khi cấp dòng xoay chiều cho điện trở R
- Điện trở kim loại được xác định bởi:
b Trình tự thí nghiệm và các biểu bảng:
- Cho dòng I qua R trong thời gian , đọc giá trị t2
- Điều chỉnh cho cầu cân bằng:
- Lập bảng:
t2
R a b c d
- Từ bảng trên, vẽ đồ thị:
- Đồ thị này là đường thẳng, ngoại suy được giá trị R0
(Giao của đồ thị với trục Oy)
được xác định bởi: Góc
là góc nghiêng của đồ thị và trục Ox
- Nhiệt dung C được tính trực tiếp từ (1) hoặc có thể thay (2) vào (1) để xác định nhiệt dung của điện trở kim loại
- Sai số có thể mắc phải: Sai số do nhiệt dung của dây nối, lắc khấy nước không đều,
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
Số điện thoại liên hệ
0917879171
Người ra đề
Nguyễn Ngọc Thắng
t2
R0
R
G
Ct
~u
A
E
1
V R
R2
R1
2
V R R