đề thi chọ học sinh giỏi vật lý Vĩnh Phúc

Gia tốc này cực đại khi  bằng bao nhiêu, tính cực đại đó.. Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 3 .. Xác định số điện trở r, lập luận vẽ sơ đồ mạ

L

r

SỞ GD – ĐTVĨNH PHÚC

TRƯỜNG THPT BÌNH SƠN

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2010-2011

Môn: Vật lý - Lớp 11

Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian phát đề)

Bài 1(2 điểm ): Cho hệ như hình vẽ (hình 1) trong đó mặt phẳng nghiêng cố định; bỏ qua mọi ma sát Hãy

tìm gia tốc của m2 theo m1 ; m2 ;  ; g Gia tốc này cực đại khi  bằng bao nhiêu, tính cực đại đó

Áp dụng bằng số khi m1 = 5m2

m2 

Bài 2(2 điểm ): Chu trình thực hiện bởi 1 mol khí lí tưởng

đơn nguyên tử gồm 2 quá trình trong đó áp suất phụ

thuộc tuyến tính vào thể tíchV và một quá trình đẳng

tích như hình vẽ ( hình 3) Trong quá trình đẳng tích 1 - 2

người ta truyền cho khí một nhiệt lượng Q = 4487,4J P 2

và nhiệt độ tăng 4 lần Nhệt độ tại các trạng thái 2 và 3

bằng nhau, các điểm 1 và 3 nằm trên đường thẳng đi qua 3

gốc tọa độ Hãy xác định nhiệt độ của khí ở trạng thái 1 1

và công mà khí thực hiện trong chu trình đó V

Câu 3 (2 điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ: trong đó E1 = 6V; r1=1Ω; r2=3Ω;

R1=R2=R3=6Ω

1.Vôn kế V (điện trở rất lớn) chỉ 3V Tính suất điện động E2

2.Nếu đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế V chỉ bao nhiêu?

Câu 4 (2 điểm)

Có một số điện trở r = 5 ()

a Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch

có điện trở 3 ()

Xác định số điện trở r, lập luận vẽ sơ đồ mạch ?

b Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch

có điện trở 7 ()

Xác định số điện trở r, lập luận vẽ sơ đồ mạch ?

Bài 5: (2 điểm)

Một bán cầu có bán kính r =2cm được làm bằng thủy tinh có chiết

suất n = 2 Bán cầu được đặt trong không khí trước một cái màn

vuông góc với trục đối xứng của bán cầu và các tâm bán cầu một

khoảng L =4,82cm như hình vẽ Một chùm sáng song song đến mặt

phẳng của bán cầu theo phương vuông góc với mặt này Hãy xác định

bán kính của vùng sáng tạo ra trên màn

m1

V

E1,r1 E2,r2

R1

R2

R3

C D

P N1

1

P

ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI MÔN: VẬT LÝ 11

Câu 1(2đ) + Gia tốc của vật m2 theo phương của mặt phẳng nghiêng:

a



+ Gia tốc của m1 theo trục oy là:

1 1 1

1

y

a

m



Ta có:

2

1 2

( ) sin

y y

a a



 N m1( sin1 2  m2)  mm g1 2 (1 sin )  2



(1 sin ) sin sin

mm g mm gcos N



Thay N1 vào (1) ta có

2

1 2

mcos







1 2

2 1

sin

sin

m









ta thấy a2 max khi 2

1

sin m

m

Vậy: ax 1 2

1 2

2

m

m m g a

m m





Áp dụng bằng số: m1 = 5m2 thì 2 6 sin2

5sin 1

g





 

0 ax

3

26 33 5

m

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25 0,25

0,25

0,25

2

Nr

N1

Câu2(2điểm)

Câu3(2điểm)

Quá trình 1 - 2: Đẳng tích

T2 = 4T1; A12 = 0; P2 = 4P1

Q12 = U12 = 3 ( 2 1) 9 1

2nR T T 2RT (1)

0 12

1

2 120 9

Q

R

Quá trình 2 - 3: T2 T3 PV3 3 PV2 2 4PV1 1

4

P  V (2)

Quá trình 3 - 1: P = aV  3 3

1 1

P V (3)

Từ (2) và (3) Ta có: V3 = 2V1 Công của chu trình: bằng diện tích của hình giới hạn bởi chu trình (A>0)

AS  P P V V  PV  RT (4)

Từ (1) và (4)  1495,8

3

Q

1 Tính suất điện động E2

+ Điện trở toàn mạch  







3 1 2

3 1 2

R R R

R R R R

+ I đến A rẽ thành hai nhánh:

3 2

1

1 3

1 2 2

I R

R

R I

I











+ UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I1 = 6 -3I + U CD 3V

+ 6 -3I =3 => I = 1A, I = 3A

- Với I= 1A:

E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = 8 => E2 = 2V

- Với I = 3A:

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

V

E1,r1 E2,r2

R1

R2

R3

C D

H.1

I1

I2 I

Bài4(2điểm)

E1 + E2 =8 *3 = 24 => E2 = 18V

2 Đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế chỉ bao nhiêu ( 2 đ)

+ Khi đổi chỗ hai cực thì hai nguồn mắc xung đối

- Với E2 = 2V< E1 : E1 phát , E2 thu, dòng điện đi ra từ cực dương của E1

A r

r R

E E

2 1

2









UCD = UCA + UAD =6 -3I = 4,5V

- Với E2 = 18V > E1: E2 là nguồn, , E1 là máy thu

A r

r R

E E

2 1

1









UCD = UCA + UAD = R1I1 + E1 +r1I = 6 +3I = 10,5V

a Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 3 ()

* Gọi điện trở của mạch là R

Vì R < r nên các điện trở r phải được mắc song song

Giả sử rằng mạch này gồm 1 điện trở r mắc song song với một mạch nào đó có điện trở X như hình (a)

Ta có :

R =

X r

X r



 3 =

X

X

 5

5

 X = 7,5 () Với X = 7,5 () ta có X có sơ

đồ như hình (b)

Ta có : X = r + Y

 Y = X - r = 7,5 - 5 = 2,5 ()

Để Y = 2,5 () thì phải có 2 điện trở r mắc song song

Vậy phải có tối thiểu 4 điện trở r mắc như hình (c)

b Phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 7 ()

* Gọi điện trở của mạch là R/

Vì R/ > r nên coi mạch gồm điện trở r mắc nối tiếp với một đoạn mạch có điện trở X như hình (d)

Ta có : R/ = r + X/

 X/ = R/ - r = 7 - 5 = 2 ()

Vì X/ < r  X/ là đoạn mạch gồm r mắc song song với một đoạn mạch có điện trở

Y/ như hình (e)

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

L

S1

S2

I2

I1

igh

igh F

O1 O

O2

J1

J2

R

Câu 5 ( 2đ)

Ta có : X/ = /

/

Y r

Y r

  2 =

/ /

5

5

Y

Y

  Y

/ =

3

10

()

Vì Y/ < r nên Y/ là một đoạn mạch gồm r mắc song song với một đoạn mạch

có điện trở Z như hình (g)

Ta có : Y/ =

Z r

Z r





3

10

=

Z

Z

 5

5

 50 + 10 Z = 15.Z

 Z = 10 () Vậy

Z là đoạn mạch gồm 2 điện trở

r mắc nối tiếp với nhau như hình (h)

Vậy cần phải có 5 điện trở mắc theo sơ đồ như hình (h)

 Để có các tia ló ra khỏi bán cầu đến màn thì các tia tới mặt cầu phải có góc tơi iigh………

Với sin igh = 1 2

2

n 

 igh = 45o………

 Xét các tia vừa đủ điều kiện phản xạ toàn phần S1I1J1 và

S2I2J2

Ta có i1 = i2 = igh = 45o………

 góc khúc xạ tại I1 và I2 đều bằng 90o

 tứ giác OI1FI2 là hình vuông

 OF = r 2 ……… Các tia khúc xạ đến màn đều nằm trong phạm vi J1J2  O2J1 = O2J2

là bán kính của vùng sáng trên màn………

Xét cặp tam giác đồng dạng: FO2J2 và FO1I2 ta có:

2 2

1 2 1

4,84 2 2 2

2

O J L OF

O I O F

 R = O2J2 = 2

2 O1I2 =

2 2 2

2 2

2  cm………

0,5

0,5

0,5

1