ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHÍNH THỨC TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ VIII MÔN VẬT LÝ 11

1 TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ VIII - NĂM 2012 ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn: Vật lí 11 (Gồm 04 trang) Câu Nội dung Điểm Câu 1. (4điểm) Viết phương trình định luật II Newton cho xe trượt theo phương nằm ngang khi xe bắt đầu trượt vào đoạn đường nhám . F ms = ma Lực ma sát tác dụng lên xe trượt là biến đổi vì chỉ có một phần trọng lượng của xe đi vào đoạn đường nhám và lực ép của xe lên mặt đường nhám tỉ lệ với phần chiều dài x của xe đi vào phần đường đó . Khi đó lực ma sát theo hệ thức xg l m F ms μ −= Do đó ta có phương trình: 0=+ ′′ xg l m xm μ -> 0=+ ′′ x l g x μ . Ta thấy quy luật chuyển động giống như dao động tắt dần. Phương trình vi phân trên có nghiệm là x= A cos )( ϕ ω + t với L g μ ω = Tại thời điểm xe trượt bắt đầu đi vào đoạn đường nhám thì x = 0 và v = v max . Nên 2 π ϕ −= . Vậy v = - A ω sin ) 2 ( π ω −t khi v= 0 thì ) 2 ( π ω −t =0 nên 2 π ω =t -> L g t μ = Thời gian cần tìm bằng )( 210.1,0 1 2.2 s g l t ππ μ π === 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 1,0 Câu 2 (4 điểm) Bài 2 (4,0đ): - Khi khoá K đóng, điện tích trên tụ điện là Q. Khi khoá K mở, điện tích trên tụ điện là Q’. Địên lượng chuyển qua điện trở R 4 khi ta mở khoá K là Δ Q = Q – Q’ - Khi ở trạng thái ổn định của mạch, không có dòng điện chạy qua đoạn mạch chứa tụ điện. Giả sử dòng điện chạy qua mạch theo chiều như hình a. Cho V A = 0, V B = V. Ta có: I 1 R 1 = -V – E 1 I 2 R 2 = - V I 3 R 3 = - V + E 2 I 1 + I 2 + I 3 = 0 Giải hệ phương trình trên ta được: V = 21 13 2 12 23 31 ().ER ER R R RRRRR − ++ Mặt khác, ta có: V N - V B = E 1 =>V N = E 1 + V B = E 1 + V Hay: V N = 11 2 131 21 2 12 23 31 ERR ERR ERR RR RR RR ++ ++ (Hình a) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 2 Thay số: V N = 4.10.20 4.10.30 1.20.10 2200 2( ) 10.20 20.30 10.30 1100 V ++ == ++ - Ta có: V M - V A = E 2 mà V A = 0. Nên V M = E 2 = 1 (V) - Điện lượng: Q = C.(V M - V N ) = 10 -6 (1 – 2) = -10 -6 (C). - Khi khoá K mở, dòng điện chạy như (hình vẽ b) Ta có: I = 1 12 E R R+ V N = I.R 1 = 11 12 4.10 4 () 10 20 3 ER V RR == ++ V M = E 2 = 1 (V) Suy ra: Q’ = C.(V M - V N ) = 10 -6 6 41 110() 33 C − ⎛⎞ −=− ⎜⎟ ⎝⎠ 66 6 12 '10 .10 .10() 33 QQQ C −− − Δ=− =− + =− Vậy khi mở khoá K , điện tích của tụ giảm đi, có một điện lượng bằng 6 2 10 3 − (C) chạy qua R 4 theo chiều từ nút M đến nút N. 0,5 0,5 1.0 0,25 0,25 Câu 3 (4 điểm) * Khi chưa đặt L 3 : * Khi đặt thêm L 3 giữa L 1 và L 2 : ảnh A’B’ vẫn không đổi nên O 3 ≡ A 1 cm202444OOOOd 32211 = −= − = ′ cm24OOd 322 = = cm44OOdd 2121 ==+ ′ ………………………………………………… * Lập luận được: cm140 f24 f24 f20 f20 cm14044184OO'AAdd 2 2 1 1 2121 = − + − ⇔=−=−= ′ + (1) … 5 24f f . f 20f 5 d d d d k 2 2 1 1 2 2 1 1 = − − ⇔= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛′ − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛′ −= (2) ………………………… Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được tiêu cự của thấu kính L 1 và L 2 lần lượt là: f 1 = 10cm và f 2 = 20cm ………………………………………… 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 3 * Khi đặt L 3 sau L 2 : Ảnh A 3 B 3 to bằng ảnh cũ trùng vị trí AB ⇒ A’B’ qua L 3 cho ảnh ảo cao bằng vật A 3 B 3 = A’B’⇒ ảnh, vật đối xứng nhau qua thấu kính. Vậy L 3 là thấu kính phân kỳ đặt tại trung điểm AA’ Suy ra tiêu cự của thấu kính L 3 là: cm46'AA 4 1 f 3 −=−= …………………… 0,5 0,5 0,5 Câu 4 (4điểm) a. Dùng quy tắc bàn tay phải để xác định dòng điện chạy trên thanh và sau đó dung quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ tác dụng lên thanh ab. Khi đó lực từ tác dụng lên thanh ab nằm trong mặt phẳng hình vẽ và hướng sang trái. Khi thanh ab chuyển động trong từ trường thì sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng trên thanh: E c = B.L.v Dòng điện chạy trong mạch là: I = 1010 RR vLB RR E c + = + Lực từ tác dụng lên thanh ab: F = B.I.L = N RR vLB 0128,0 10 22 = + b. Trong lúc thanh chuyển động trên thanh xuất hiện dòng điện cảm ứng, khi đó tụ sẽ được tích điện đến hiệu điện thế U c : U c = L.R 1 = VR RR vLB 312,0. 1 10 = + Khi thanh dừng lại đột ngột thì lúc này dòng điện cảm ứng sẽ biến mất và tụ sẽ phóng điện, nó trở thành nguồn điện. Cường độ dòng điện lúc này: A RR RR R U I c 205 16 . ' 10 10 2 = + + = Lực từ tác dụng lên thanh ab lúc này: F’ = B.I’.L = 0,012N F’ nằm trong mặt phẳng hình vẽ và có chiều hướng sang phải. 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 0,25 0,25 Câu 5 (4 điểm) a. Gọi chiều dài của thước là L = 2l 0 . Trọng tâm của thước nằm ở trung điểm của nó và ở bên trái O. Điều kiện cân bằng của thước là: Mg.(l 0 – y) = mg.(y – x) 0 ly m ct yx M − →== − ons . Căn cứ vào bảng số liệu ta có: 00 0 l90l97 l155,6mm. 75 67 − − =→= L 1 = 2l 0 = 311,2mm 00 020 l97l106 l 151,8mm L 2l 303, 6mm 67 56 −− =→= →== 0,25 0,25 0,25 0,25 4 (Thí sinh giải theo cách khác nếu kết quả đúng vẫn cho điểm tối đa) b. 00 030 l 106 l 115 l 151,8mm L 2l 303,6mm 56 45 −− =→= →== 00 040 l 115 l 124 l 151,8mm L 2l 303,6mm 45 34 −− =→= →== 00 050 l 124 l 131 l 153,75mm L 2l 307,5mm 34 26 −− =→= →== . Như vậy chiều dài trung bình của thước là: 12345 LLLLL L305,9mm 5 ++++ == . Sai số của phép đo là: 12 L L 311,2 303,6 L3,8mm 22 −− Δ= = = . Vậy chiều dài của thước là : L = L L 305,9 3,8(mm)±Δ = ± Cách tiến hành thí nghiệm như sau : + Dùng thước đo và cắt lấy một đoạn dây đồng có chiều dài l (chiều dài này nên lấy lớn, cỡ vài mét). + Cuốn dây đồng lên thước sao cho các vòng dây sát vào nhau rồi đếm số vòng trên một đoạn có chiều dài l 0 của thước, giả sử số vòng đếm được là n 0 thì đường kính của dây đồng là : 0 0 l d n = . Khi đó ta xác định được tiết diện ngang của dây đồng là : 2 2 0 2 0 l d S 44n π π == . Lắp mạch điện như hình vẽ : nguồn điện, biến trở, vôn kế, am pe kế, sợi dây đã cắt ra được cuốn thành nhiều vòng. Dựa vào số chỉ của vôn kế là U và số chỉ của am pe kế là I ta xác định được gần đúng điện trở của dây đồng : Ul R IS ==ρ . Từ đó xác định được điện trở suất của đồng bằng biểu thức : 2 0 2 0 Ul I.l 4I.l.n π ρ= = US , trong đó các đại lượng U,I,l,l 0 , n 0 xác định được qua các phép đo. Dịch chuyển con chạy của biến trở, ta có các cặp giá trị của U và I, từ đó sẽ xác định được gần đúng điện trở suất của đồng. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 A V . 1 TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ VIII - NĂM 2012 ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn: Vật lí 11 (Gồm 04 trang) Câu Nội dung Điểm Câu 1. (4điểm). đường nhám tỉ lệ với phần chiều dài x của xe đi vào phần đường đó . Khi đó lực ma sát theo hệ thức xg l m F ms μ −= Do đó ta có phương trình: 0=+ ′′ xg l m xm μ -> 0=+ ′′ x l g x μ . Ta có: I = 1 12 E R R+ V N = I.R 1 = 11 12 4.10 4 () 10 20 3 ER V RR == ++ V M = E 2 = 1 (V) Suy ra: Q’ = C.(V M - V N ) = 10 -6 6 41 110 () 33 C − ⎛⎞ −=− ⎜⎟ ⎝⎠ 66 6 12 '10