Đề thi học sinh giói cấp tỉnh lớp 11 môn Vật lý bảng B

Bảng B Trang 1/5 Họ và tên thí sinh:…………………… …………… Số báo danh:…………………………… ……… Chữ ký giám thị 1: …………….…………………… SỞ GD&ĐT BẠC LIÊU  KỲ THI CHỌN HSG VÒNG TỈNH LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2011-2012 * Môn thi: Vật lý (Bảng B) * Ngày thi: 19/02/2012 * Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) ĐỀ Câu 1: (4 điểm) Một vật chuyển động thẳng biến đổi đều có phương trình: x = t 2 – 6t + 10 (m). a. Vẽ đồ thị tọa độ-thời gian, đồ thị vận tốc-thời gian và đồ thị gia tốc-thời gian của chuyển động trên? b. Mô tả chuyển động của vật? c. Tính quãng đường vật đi được sau 5 giây kể từ thời điểm t 0 = 0? Câu 2: (4 điểm) Một đoàn tàu có khối lượng tổng cộng M = 110 tấn đang chuyển động thẳng đều với vận tốc v 0 = 36 km/h trên đường sắt nằm ngang thì hai toa cuối đoàn tàu có khối lượng tổng cộng là m = 20 tấn bị tách khỏi đoàn tàu. Cho biết lực kéo của đầu tàu giữ nguyên không thay đổi. Tìm khoảng cách giữa hai toa cuối và phần còn lại của đoàn tàu sau 10 giây và ngay khi hai toa cuối dừng lại. Biết hệ số ma sát lăn là µ = 0,09, lấy g = 10 m/s 2 . Câu 3: (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó nguồn có suất điện động E = 9 V, điện trở trong r = 1 Ω, biến trở có điện trở toàn phần R b = 10 Ω, R 0 = 1 Ω. Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở rất lớn. a. Tìm số chỉ của ampe kế và vôn kế khi con chạy C ở chính giữa biến trở. b. Phải di chuyển con chạy C đến vị trí nào để công suất tiêu thụ trong toàn biến trở là lớn nhất? Tìm giá trị lớn nhất đó của công suất. Câu 4: (4 điểm) Một mol khí lý tưởng biến đổi theo quá trình A-B như hình vẽ. Trạng thái A có nhiệt độ 300 K. Hãy vẽ đồ thị biểu diễn quá trình biến đổi trạng thái của khối khí đó trên hệ trục toạ độ T–V và tính nhiệt độ ở trạng thái B, thể tích ở trạng thái A. Câu 5: (4 điểm) Một proton ban đầu ở rất xa hạt nhân mang điện tích +Ze được bắn về phía hạt nhân với vận tốc đầu v o . Khi proton ở cách hạt nhân một khoảng R, vận tốc của nó chỉ còn o v 2 . Cho rằng hạt nhân đứng yên. a. Khi vận tốc của proton còn o v 4 thì nó cách hạt nhân bao xa? b. Tìm khoảng cách gần nhất mà proton tới gần được hạt nhân? Hết CHÍNH THỨC E r C M 0 R b R V A N V (lít) P (at) O 2 4 A B 2 Bảng B Trang 2/5 SỞ GD&ĐT BẠC LIÊU  KỲ THI CHỌN HSG VÒNG TỈNH LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2011-2012 * Môn thi: Vật lý (Bảng B) * Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) HƯỚNG DẪN CHẤM Câu 1: (4 điểm) a. - Phương trình toạ độ-thời gian: x = t 2 – 6t + 10 (m) và vẽ đồ thị đúng (0,5đ) - Phương trình vận tốc-thời gian: v = v 0 + at = 2t – 6 (m/s) và vẽ đồ thị đúng (0,5đ) - Phương trình gia tốc-thời gian: a = 2 (m/s 2 ) và vẽ đồ thị đúng (0,5đ) b. - Tại thời điểm ban đầu (t 0 = 0) ta có x 0 = 10 m; v 0 = - 6 m/s; a = 2 m/s 2 (0,25đ) - Trong thời gian t < 3 s, v < 0, a > 0: Chuyển động chậm dần đều (0,25đ) - Tại thời điểm t = 3 s , v = 0: Vật dừng lại và đổi chiều chuyển động (0,25đ) - Thời gian t > 3 s, v > 0, a > 0: Chuyển động nhanh dần đều (0,25đ) c. - Quãng đường đi được gồm hai phần: Trong thời gian t 1 = 3 s => S 1 = a v 2 2 0 − = 9 m (0,5đ) Trong thời gian t 2 = 5 – 3 = 2 s => S 2 = 2 2 2 at = 4 m (0,5đ) - Vậy trong thời gian 5 s vật đi được S = S 1 + S 2 = 9 + 4 = 13 m (0,5đ) Câu 2: (4 điểm) Chọn gốc tọa độ là vị trí lúc hai toa cuối tách ra, chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của đoàn tàu, gốc thời gian là lúc hai toa cuối bắt đầu tách ra. *Xét chuyển động của hai toa cuối: Khi hai toa cuối tách ra khỏi đoàn tàu, chúng chịu tác dụng của lực ma sát và chuyển động chậm dần đều với gia tốc a 1 : 1 0,9 ms F ag m μ =− =− =− m/s 2 (0,5đ) Phương trình chuyển động của hai toa cuối sau khi đã tách ra: CHÍNH THỨC 0 3 1 10 x(m) t(s) 0 2 a(m/s 2 ) t(s) 0 3 -6 v(m/s) t(s) Bảng B Trang 3/5 2 10 1 1 2 x vt at=+ (0,25đ) Hai toa này dừng lại sau thời gian t 1 : 10 1 1 11,1 vv t a − == s (0,5đ) *Xét chuyển động của phần còn lại của đoàn tàu: Lực kéo phần đầu tàu bằng lực kéo cả đoàn tàu lúc đầu. Vì đoàn tàu đang chuyển động đều nên lực kéo F cân bằng với ma sát tác dụng lên cả đoàn tàu: F = F’ ms = µMg (0,5đ) Sau khi hai toa cuối tách ra, phần đoàn tàu còn lại chịu tác dụng của lực kéo F và lực ma sát tác dụng lên phần đó: 2 "( ) ms FF Mma − =− (0,25đ) 2 ()()FMmgMma μ − −=− (0,25đ) Suy ra gia tốc phần đầu tàu còn lại: 2 0, 2 mg a M m μ == − m/s 2 (0,5đ) Phương trình chuyển động của phần đầu tàu còn lại: 2 20 2 1 2 x vt at=+ (0,25đ) Khoảng cách giữa hai toa cuối và phần đầu tàu: 22 21 21 11 22 dxx taa t=−= −= . 1,1 (0,5đ) Khoảng cách sau 10 giây là : d 1 = 55 m (0,25đ) Ngay sau khi hai toa cuối dừng lại : d 2 ≈ 67,8 m (0,25đ) Câu 3: (4 điểm) a) Gọi điện trở đoạn mạch MC của biến trở là R 1 , đoạn NC là R 2 Khi con chạy C nằm chính giữa biến trở : R 1 = R 2 = 5 Ω (0,25đ) - Điện trở mạch ngoài: R = R 0 + 12 12 RR RR+ = 3,5 Ω (0,25đ) - Cường độ dòng điện mạch chính: E I2 Rr = = + A (0,25đ) - Số chỉ vôn kế: U V = U = E – Ir = 7 V (0,25đ) - Vì R 1 = R 2 nên I 1 = I 2 = I 1 2 = A (0,25đ) => số chỉ ampe kế I a = I 2 = 1 A (0,25đ) b) Đặt điện trở đoạn mạch MC là x => điện trở đoạn mạch NC là 10 – x (0 ≤ x ≤ 10) (0,25đ) - Điện trở tương đương đoạn mạch chứa biến trở gồm MC//CN là R’ = x(10 x) 10 − (0,25đ) - Điện trở mạch ngoài: R = R 0 + R’ (0,25đ) - Cường độ dòng điện mạch chính: 0 EE I Rr R R'r == + ++ (0,25đ) Bảng B Trang 4/5 - Công suất tiêu thụ trong toàn biến trở: P = R’I 2 = 2 0 81 R' (R R ' r)++ = 2 0 81 Rr (R') R' + + = 2 81 2 (R') R' + (0,5đ) - Từ đó ta thấy P đạt cực đại khi 2 (R') R' + nhỏ nhất. Áp dụng bất đẳng thức cosi ta được: 2 (R') R' + min khi 2 R' R' = => R’ = 2 Ω (0,5đ) => x(10 x) 10 − = 2 => x = 5 ± 5 Ω (0,25đ) - Khi đó: P max = 2 81.2 10,125 W (2 2) = + (0,25đ) Câu 4: (4 điểm) Quá trình A–B là đoạn thẳng qua gốc tọa độ và điểm B (2, 4) có dạng P = aV => a = 2 (0,5đ) => P = 2V (1) (0,5đ) Khi P A = 2 at => V A = 1 lít (0,5đ) Phương trình trạng thái khí lí tưởng => BB A B AA PVT T = 1200 K PV = (0,5đ) Ta có: PV = RT => P = RT V (2) (0,5đ) Thay (2) vào (1) ta được: 2 2 T = V R (3) (0,75đ) Từ phương trình (3) ta nhận thấy nhiệt độ là hàm số bậc 2 theo thể tích, đồ thị biễu diễn quá trình của khí lý tưởng đã cho trên hệ trục tọa độ T–V là một nhánh parabol qua gốc tọa độ. Câu 5: (4 điểm) a. Gọi R 1 là khoảng cách từ proton tới hạt nhân khi có vận tốc là v o /4. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho proton với thế năng ban đầu coi như bằng không vì proton ở rất xa. (0,5đ) 2 2 2 o 2 o o 2 2 2 2 o o o 1 1 v 11 e.(Ze) 3kZe mv m k mv 222 R 8R 15 kZe v 11 e.(Ze) mv mv m k 32 R 224 R ⎧ ⎧ ⎛⎞ =+ = ⎪ ⎜⎟ ⎪ ⎝⎠ ⎪⎪ ⇒ ⎨⎨ ⎛⎞ ⎪⎪ = =+ ⎜⎟ ⎪⎪ ⎩ ⎝⎠ ⎩ (1,0đ) Do đó 2 2 o 8kZe R 3mv = (1) và 2 1 2 o 32kZe R 15mv = (2) (0,5đ) 1 R4 R5 ⇒= hay 1 4 RR 5 = (0,5đ) b. Gọi R 2 là khoảng cách gần nhất từ proton đến hạt nhân. Định luật bảo toàn cho ta V (lít) T (K) O 2 300 A B 1200 1 Hình vẽ 0 , 75đ Bảng B Trang 5/5 22 2 o2 2 2o 1kZe2kZe mv 0 0 R 2Rmv +=+ ⇒ = (3) (1,0đ) Từ (1) và (3) suy ra 2 R3 R4 = hay 2 3 RR 4 = (0,5đ) Hết Chú ý: - Học sinh có thể giải nhiều cách khác nhau, đúng đến đâu cho điểm đến đó. - Điểm toàn bài không làm tròn. - Khi thảo luận hướng dẫn chấm, Tổ chấm thi có thể thống nhất điều chỉnh, chia nhỏ điểm từng phần trong thang điểm nhưng phải đảm bảo điểm từng phần không được nhỏ hơn 0,25đ. . NĂM HỌC 2 011- 2012 * Môn thi: Vật lý (B ng B) * Ngày thi: 19/02/2012 * Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) ĐỀ Câu 1: (4 điểm) Một vật chuyển động thẳng biến đổi đều có phương. GD&ĐT B C LIÊU  KỲ THI CHỌN HSG VÒNG TỈNH LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2 011- 2012 * Môn thi: Vật lý (B ng B) * Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) HƯỚNG DẪN CHẤM Câu 1: (4 điểm) . B ng B Trang 1/5 Họ và tên thí sinh: …………………… …………… Số b o danh:…………………………… ……… Chữ ký giám thị 1: …………….…………………… SỞ GD&ĐT B C LIÊU  KỲ THI CHỌN HSG VÒNG TỈNH LỚP 11 THPT NĂM HỌC