Đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 10 (66)

M m α α α SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG THPT CHUN LÊ HỒNG PHONG KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30 - 4 LẦN THỨ 14 ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MƠN: V ẬT L Ý ; LỚP: 11 Đường cắt phách Câu h/i 1: Cơ học (3 điểm) Một nêm A có góc α = 30 0 , có khối lượng M đặt trên mặt ngang. Một viên bi khối lượng m đang bay ngang với vận tốc 0 V  ở độ cao a so với mặt ngang, đến va chạm vào mặt nghiêng của nêm. Va chạm của bi vào nêm tuân theo đònh luật phản xạ gương và vận tốc của bi sau va chạm có độ lớn 9 7 0 V , hệ số ma sát giữa nêm và bàn là K. Hỏi sau va chạm bi lên đến độ cao tối đa bao nhiêu ( so với mặt bàn ) và nêm dòch chuyển một đoạn là bao nhiêu ? Đáp án câu h/i 1: Chọn hệ trục OXY như hình , O là điểm va chạm. yx VVV  += là vận tốc của bi ngay sau va chạm A V  là vận tốc của nêm ngay sau va chạm. Động lượng bi-nêm được bảo toàn theo phương ngang nên : mV x + MV A = mV 0 với        == == αα αα 2sin 9 7 2sin 2cos 9 7 2cos 0 0 V VV V VV y x …………………0,5 đ Trang 1 Số phách Số phách O X 0 V  V  ⇒ V A = M mV M mV 18 11 2cos 9 7 1 00 =       − α ………… 0,5 đ Độ cao tối đa bi lên được kể từ O : h max = g V g V g V y 216 49 2 2sin 9 7 2 2 0 2 0 2 =       = α …………………………….0,5 đ Độ cao tối đa tính từ mặt bàn : H max = a g V + 216 49 2 0 Gia tốc trượt châm dần đều của nêm : Kg M F a ms −= − = …………………………………………………………………0,5 đ Nêm trượt được một đoạn : S = KgM mV Kg M mV a V A 2 2 0 2 0 2 648 121 2 18 11 2 = −       − = − …………………………… 1 đ Trang 2 Khơng ghi vào phần gạch chéo này 1 ρ 2 ρ 1 ρ 2 ρ Câu h/i 2: Dao động (3 điểm) Một thanh đồng chất, chiều dài l, khối lượng riêng ρ cân bằng trong hệ hai chất lỏng không hòa tan vào nhau có khối lượng riêng lần lượt là ρ 1 và ρ 2 với ρ 2 < ρ < ρ 1 như hình vẽ. Đầu trên của thanh ngang với mặt thoáng của chất lỏng trên. Khi đưa thanh lệch khỏi vò trí cân bằng một đoạn nhỏ theo phương thẳng đứng rồi buông ra, thanh dao động điều hòa. Tính chu kì dao động của thanh ? Đáp án câu h/i 2: 3 đ * Tại vò trí cân bằng: 0 0201   =++ FFP ⇒ p –F 01 – F 02 = 0 ⇒ p - ρ 1 Sgl 1 - ρ 2 Sgl 2 = 0 …………………………… 0,5 đ * Khi thanh lệch xuống dưới một đoạn x, ta có : amFFP   =++ 21 ⇒ p - ρ 1 Sg( l 1 +x ) - ρ 2 Sg( l 2 –x ) = ma ( m:kl thanh) ⇒ - Sgx ( ρ 1 - ρ 2 ) = ma = ρSl a Trang 3 Khơng ghi vào phần gạch chéo này Khơng ghi vào phần gạch chéo này ⇒ a = - l. ) 2 ρ ρρ − 1 ( g x …………………………….0,5 đ ⇒ T 1 = 2 π )( . 21 ρρ ρ −g l …………………………0,5 đ * Khi thanh lệch lên một đoạn x , x< 0 : ⇒ p - ρ 1 Sg( l 1 +x ) - ρ 2 Sgl 2 = ma ⇒ - ρ 1 Sgx = ma = ρSl a ⇒ a = - l. ρ ρ 1 g x ………………………………………………0,5 đ ⇒ T 2 = 2 π 1 . ρ ρ g l ………………………………… 0,5 đ * Chu kỳ dao động của thanh : T = 2 1 ( T 1 + T 2 ) =         − − 121 . )( . ρ ρ ρρ ρ π g l g l …………0,5 đ Trang 4 Câu h/i 3: Điện học - Điện từ học (5 ñieåm) Cho mạch điện như hình vẽ. Biến trở AB là 1 dây đồng chất, dài l = 1,3m, tiết diện S = 0,1mm 2 , điện trở suất ρ = 10 - 6 m Ω . U là hiệu điện thế không đổi. Nhận thấy khi con chạy ở các vị trí cách đầu A hoặc đầu B những đoạn như nhau bằng 40cm thì công suất toả nhiệt trên biến trở là như nhau. Xác định R 0 và tỉ số công suất tỏa nhiệt trên R 0 ứng với 2 vị trí của C? Đáp án câu 3: Gọi R 1 , R 2 là điện trở của biến trở ứng với 2 vị trí trên của con chạy C; R là điện trở toàn phần của biến trở: RR 13 4 1 = RR 13 9 2 = ……………………………………………(0,5 x2ñ) P 1 = P 2 ⇔ 2 20 1 10 )()( R RR U R RR U + = + …………………………………….(0,5 x2ñ) Trang 5 Không ghi vào phần gạch chéo này  R 0 = RRR 13 6 21 = ………………………………………………………(0,5 x 2ñ) Gọi I 1 , I 2 là cường độ dòng điện qua R 0 trong 2 trường hợp trên R U RR U I 10 13 10 1 = + = R U RR U I 15 13 20 2 = + = …………(0,5 x2 ñ)  I 1 = 1,5I 2 ………………………………………………………………….(0,5 ñ)  25,2 2 1 = P P …………………………………………………………………(0,5 ñ) Câu h/i 4: Dòng điện xoay chiều (5 ñieåm) Cho L 1 = L 2 = L. Các phần tử trong mạch đều lí tưởng. Lúc đầu K 1 , K 2 mở, tụ điện tích điện đến hiệu điện thế U 0 . Đóng K 1 cho đến khi W tụ = W L1 thì đóng tiếp K 2. Xác định hiệu điện thế cực đại sau khi đóng K 2 ? Đáp án câu 4 Đóng K 1 : 2 1 CU 0 2 = W C + W L = 2W C = 2W L………………………………………. … (0,5 ñ)  W C = 4 1 CU 0 2  2 1 Cu 0 2 = 4 1 CU 0 2  u 0 = 2 0 U ……………………………… (0,5 ñ) W L = 4 1 CU 0 2  2 1 Li 0 2 = 4 1 CU 0 2  i 0 = L C U 2 0 ……….(0,5 ñ). Đóng K 2 : i = i 1 + i 2 Trang 6 K 1 K 2 L 2 L 1 C Không ghi vào phần gạch chéo này E L1 = E L2  - L 1 dt di 1 = - L 2 dt di 2 ………………………………………… (0,5 ñ)  ∫ 1 0 1 i i di = ∫ 2 0 2 i di  i 1 - i 0 = i 2…………………………………………………………………. (0,5 ñ) U cmax  i C = 0  i 1 + i 2 = 0 i 1 = 2 0 i ………………………………… (0,5 ñ) i 2 = i 1 – i 0 = - 2 0 i 2 1 Cu max 2 + 2 1 Li 1 2 + 2 1 Li 2 2 = 2 1 CU 0 2 …………………………………… (0,5 ñ) Cu max 2 = CU 0 2 – L(i 1 2 + i 2 2 ) = CU 0 2 – L( 4 2 0 i + 4 2 0 i ) ………………………………………… (0,5 ñ) = CU 0 2 – L 2 2 0 i = CU 0 2 – L C U L 22 2 0 ………………………… (0,5 ñ) = CU 0 2 – 4 2 0 CU = 4 3 CU 0 2  U max = U 0 2 3 ………………………………………………(0,5 ñ) Trang 7 Không ghi vào phần gạch chéo này Câu h/i 5: Quang học Một thấu kính L bằng thủy tinh đặt trong không khí , có chiết suất n =1,5 được giới hạn bởi hai mặt cầu có bán kính R 1 = R 2 = 20cm.Đặt một vật AB cao 2 cm vuông góc trục chính của thấu kính L (A trên trục chính). Biết ảnh A’B’ của vật AB cho bởi thấu kính là ảnh thật cao hơn vật và cách vật 90 cm. a.Tìm vị trí và độ lớn ảnh A’B’? b.Giả sử lúc đầu vật AB đặt cách thấu kính 30 cm. Hỏi nếu dịch chuyển thấu kính ra xa vật, thì vị trí của ảnh A’B’ thay đổi như thế nào? Đáp án câu 5: a.Ta có: ) 11 )(1( 1 21 RR n f +−= cmf 20=⇒ : thấu kính hội tụ …………………… (0,5đ) Theo đề bài vật thật AB qua thấu kính L cho ảnh A’B’ là ảnh thật, cao hơn vật nên f <d < 2f …… (0,5đ) Trang 8 Không ghi vào phần gạch chéo này Khoảng cách giữa vật AB và ảnh A’B’: d + d’ = 90 cm ⇒ d’ = 90 – d Mà ddf ′ += 111 0180090 2 =+−⇒ dd cmd 30=⇒ và d = 60 cm > 2f = 40 cm (loại) …………………… (0,5đ) Vậy vật AB đặt cách thấu kính L một đoạn d = 30 cm Khoảng cách từ ảnh A’B’ đến thấu kính là: cmd 60 = ′ Độ lớn ảnh A’B’: 2= ′ = ′′ = d d AB BA k cmABkBA 4. == ′′ ⇒ …………………… (0,5đ) b. Để xác định vị trí của ảnh A’B’ chọn vật AB cố định. Khoảng cách từ vật AB đến ảnh A’B’: y = d + d’ = d + 20 22 − = − = − d d fd d fd df …………………… (0,5đ) Lấy đạo hàm của y theo d ta được: 22 2 )20( )20( )20( )20(2 − − = − −− = ′ d dd d ddd y …………………… (0,5đ) Bảng biến thiên …………………… (0,5đ) Trang 9 Không ghi vào phần gạch chéo này Vậy: *Khi dich chuyển thấu kính L ra xa vật AB từ 30 cm đến 40 cm, thì khoảng cách từ ảnh đến vật y giảm tử 90 cm đến 80 cm, nghĩa là ảnh di chuyển về phía vật. …………………… (1đ) *Khi tiếp tục dịch chuyển thấu kính ra xa vật từ 40 cm đến vô cực, thì khoảng cách từ ảnh đến vật y giảm tử 80 cm đến vô cực, nghĩa là ảnh di chuyển ngày càng xa vật. …………………… (0,5đ) Câu h/i 6: Nhiệt học Một bình có thể tích V chứa 1 mol khí lí tưởng và một cái van bảo hiểm là một xylanh rất nhỏ so với bình, trong đó có một pittông diện tích S giữ bằng lò xo có độ cứng k (hình vẽ) Khi nhiệt độ là T 1 thì pittông ở cách lỗ thoát một khoảng l. Nhiệt độ của khí tăng với nhiệt độ T 2 nào thì khí thoát ra ngoài? Đáp án câu 6: Trang 10 Không ghi vào phần gạch chéo này . MINH TRƯỜNG THPT CHUN LÊ HỒNG PHONG KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30 - 4 LẦN THỨ 14 ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MƠN: V ẬT L Ý ; LỚP: 11 Đường cắt phách Câu h/i 1: Cơ học (3 điểm) Một nêm A có góc α = 30 0 ,. của vật AB cho bởi thấu kính là ảnh thật cao hơn vật và cách vật 90 cm. a.Tìm vị trí và độ lớn ảnh A’B’? b.Giả sử lúc đầu vật AB đặt cách thấu kính 30 cm. Hỏi nếu dịch chuyển thấu kính ra xa vật, . …………………… (0,5đ) Theo đề bài vật thật AB qua thấu kính L cho ảnh A’B’ là ảnh thật, cao hơn vật nên f <d < 2f …… (0,5đ) Trang 8 Không ghi vào phần gạch chéo này Khoảng cách giữa vật AB và ảnh