TRƯỜNG THPT ĐỀ CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG VẬT LÍ Thời gian: 180 phút M = 10 kg Bài (2,5 điểm) Một ván có khối lượng nằm mặt phẳng ngang nhẵn giữ sợi dây không dãn Vật nhỏ có khối lượng m = 1kg trượt với vận tốc v = 2m / s từ mép ván tác dụng lực không đổi F = 10 N (Hình 1) Khi vật đoạn đường dài l = 1m ván dây bị đứt a) Tính gia tốc vật ván sau dây đứt m F M b) Mô tả chuyển động vật ván sau dây đứt thời gian đủ dài Tính vận tốc, gia tốc vật ván giai đoạn Coi ván Hình đủ dài c) Hãy xác định chiều dài tối thiểu ván để m không trượt khỏi ván Bài (2,0 điểm) Cho quang hệ đồng trục gồm hai thấu kính, thấu kính phân kỳ L có tiêu cự f1 = - 30 cm thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự f2 = 48 cm, đặt cách khoảng l Đặt trước L1 vật sáng AB = cm, vuông góc với trục cách L2 khoảng 88 cm a) Với l = 68 cm, xác định vị trí, tính chất độ lớn ảnh cho quang hệ ? b) Muốn cho ảnh vật cho quang hệ ảnh thật l phải thoả mãn điều kiện ? Bai 3.(2,5 điểm): Cho mạch điện hình vẽ bên: R 1=r, R2 = 2r, A R3=3r Lúc đầu K đóng, dòng điện mạch ổn định người R1 R2 ta thấy Vôn kế Uv = 27(V) R V = ∞ + a) Tìm suất điện động nguồn điện K D b) Cho K mở, dòng điện ổn định, xác định số Vôn kế - E,r G lúc R3 V C c) Xác định chiều số lượng Electron qua điện trở R sau K mở Biết C = 1000(µF) B Bài (1,5 điểm) Một xilanh nằm ngang, bên có pittông ngăn xi lanh thành hai phần: Phần bên trái chứa khí tưởng đơn nguyên tử, phần bên phải chân không Hai lò xo có độ cứng k k2 gắn vào pittông đáy xilanh hình vẽ Lúc đầu pittông giữ vị trí mà hai lò xo chưa bị biến dạng, trạng thái khí lúc (P1, V1, T1) Giải phóng pittông pittông vị trí cân trạng khí (P2, V2, T2) với V2 = 3V1 Bỏ qua lực ma sát, xilanh, pittông, k k lò xo cách nhiệt Tính tỉ số P2 T2 P1 T1 Bài (1,5 điểm) Một dây dẫn cứng có điện trở nhỏ, uốn thành khung phẳng ABCD nằm ur mặt phẳng nằm ngang, cạnh AB CD đủ dài, song song nhau, cách A B B M khoảng l = 50 cm Khung đặt từ trường có cảm r ứng từ B = 0,5 T, đường sức từ hướng vuông góc với mặt phẳng v khung (H.2) Thanh kim loại MN có điện trở R= 0,5 Ω trượt không C D N ma sát dọc theo hai cạnh AB CD H.2 Hãy tính công suất cần thiết để kéo MN trượt với tốc độ v=2 m/s dọc theo AB CD So sánh công suất với công suất tỏa nhiệt MN Thanh MN trượt ngừng tác dụng lực Sau trượt thêm Hết - ĐÁP ÁN ĐỀ CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG VẬT LÍ Thời gian: 180 phút BÀI * Xét chuyển động m: Trước dây bị đứt: F − Fms = → Fms = F Ngay sau dây đứt: vật m trượt với vận tốc v → am = * Xét chuyển động M: Ngay sau dây đứt M chuyển động nhanh dần với: aM = Fms F = = 1m / s M M * Giai đoạn 1: ≤ t ≤ to + m chuyển động với vận tốc v, gia tốc am=0 + M chuyển động nhanh dần đều, vận tốc ban đầu =0, gia tốc aM = + Tấm ván đạt vận tốc v thời điểm to = F = 1m / s M v Mv = = 2s aM F * Giai đoạn 2: to ≤ t Vật m M chuyển động nhanh dần với vận tốc ban đầu vo = 2m / s gia tốc: a= F 10 = ≈ 0,9m / s M + m 10 + Quãng đường m M kể từ dây đứt đến thời điểm t=to là: Mv → Mv 10.22 Δl = vt − aM t = 2F lmin = l + Δl = l + 2F = 1+ 2.10 = 3m BÀI L L a Sơ đồ tạo ảnh: AB → A1 B1 → A2 B2 d1 d1’ d2 d2’ Với l = 68 cm, d1 = 88 - l = 20 cm; d1’ = d1f1/(d1 - f1) = -12 cm d2 = l - d1’ = 80 cm; d2’ = d2f2/(d2- f2) = 120 cm > A2B2 ảnh thật cách thấu kính L2 khoảng 120 cm * Độ phóng đại: k = d1’d2’/d1d2 = -9/10 < ảnh A2B2 ngược chiều có độ lớn: A2B2 = k AB = 0,9 cm b Ta biết TKPK L1 cho vật thật AB ảnh ảo A1B1, d1’ < Vị trí A1B1 L2: d2 = l - d1’ > 0, nghĩa A1B1 vật thật L2 Muốn A2B2 ảnh thật ta phải có điều kiện d > f2 hay l d1’ > f2 (1) - Theo đề bài: d1 = 88 - l ⇒ d1’ = -30(88 -l)/(118 -l) ⇒ l - d1 = l + 30(88 -l)/(118 -l) = (-l2 + 88l+ 2640)/(118 -l) - Vậy điều kiện trở thành: (-l2 + 88l+ 2640)/(118 -l) > 48 Vì ≤ l ≤ 88 ⇒ 118 − l > nên muốn (2) thoả mãn ta phải có: l2 - 136l + 3024 < ⇒ 28 cm < l < 108 cm Suy ra: 28 < l ≤ 88 (theo đề bài) BÀI a) Khi K đóng: U AD = I1r = I 2r I = I1 + I , U AD = I1R = I R hay Xét cho toàn mạch: E = I.r + U AB = I.r + I1.r + I.3r Mà I = U DB U Vv = = Giải E = 42(V) 3r 3r r b) Khi K mở: Khi dòng ổn định + M P R1 K E, r F R2 R5 C D R N Q R4 I1 = 0;I' = E = , R2 + R3 + r r Hình U C = U AB = I' (R + R ) = 35(V) Trước K mở điện tích tụ Sau K mở, điện tích tụ điện Q = C.U ' = +35.10−3 (C) Lượng điện tích qua R Electron từ G qua R1 sang A Số lượng electron qua R1 là: n e = Q − Q1 = 5.1016 e BÀI Khi pittông độ biến dạng lò xo x x= V2 − V1 2V1 = S S Khi áp lực nên hai mặt pittông P2 S − k1 x = k x ⇒ P2 = S ( k1 + k ) (k + k )V = 22 S S (1) Phương trình trạng thái: P2V2 P1V1 P PV P T 3P = ⇒ = 1 = ⇒ = T2 T1 T2 T1V2 3T1 T1 P1 (2) Hệ không trao đổi nhiệt: Q = ∆U + A = ⇒ A = −∆U 2(k1 + k )V12 1 2V1 = A = ( k1 + k ) x = ( k1 + k ) 2 S2 S ∆U = nR (T − T ) = ( P V − P V ) = (3P − P )V 2 11 2 2( k1 + k )V12 ⇒ = ( P1 − 3P2 )V1 S2 (3) 2( k1 + k )V1 ⇒ = P1 − P2 2 S2 P2 = Thế (1) vào (3) ⇒ P2 = P1 − P2 ⇒ 2 P1 11 Từ (2) T2 = T1 11 BÀI Khi MN chuyển động dòng điện cảm ứng xuất theo chiều từ M→N - Cường độ dòng điện cảm ứng bằng: I = E Bvl = R R - Khi lực từ tác dụng lên MN hướng ngược chiều với v có độ lớn: B 2l v Ft = BIl = R - Do MN chuyển động nên lực kéo tác dụng lên phải cân với lực từ - công suất (công lực kéo) xác định: P = 0,5W Thay giá trị cho ta được: B 2l v - Công suất tỏa nhiệt MN: Pn = I R = R Vậy công suất công suất tỏa nhiệt MN P = Fv = Ft v = B 2l 2v R Sau ngừng tác dụng lực, chịu tác dụng lực từ Độ lớn trung bình lực là: F = Ft B 2l v = 2R - Giả sử sau trượt thêm đoạn đường S công lực từ là: B 2l v A = FS = S 2R - Động trước ngừng tác dụng lực là: Wđ = mv - Theo định luật bảo toàn NL, đến dừng lại toàn động chuyển B 2l 2v S thành công lực từ (lực cản) nên: mv = 2R mvR Từ suy ra: S = 2 = 0,08(m) = 8cm ………… ……………… B l ... 2(k1 + k )V12 1 2V1 = A = ( k1 + k ) x = ( k1 + k ) 2 S2 S ∆U = nR (T − T ) = ( P V − P V ) = (3P − P )V 2 1 1 2 2( k1 + k )V12 ⇒ = ( P1 − 3P2 )V1 S2 (3) 2( k1 + k )V1 ⇒... hay l d1’ > f2 (1) - Theo đề bài: d1 = 88 - l ⇒ d1’ = -30(88 -l)/ (11 8 -l) ⇒ l - d1 = l + 30(88 -l)/ (11 8 -l) = (-l2 + 88l+ 2640)/ (11 8 -l) - Vậy điều kiện trở thành: (-l2 + 88l+ 2640)/ (11 8 -l)... → A2 B2 d1 d1’ d2 d2’ Với l = 68 cm, d1 = 88 - l = 20 cm; d1’ = d1f1/(d1 - f1) = -12 cm d2 = l - d1’ = 80 cm; d2’ = d2f2/(d2- f2) = 12 0 cm > A2B2 ảnh thật cách thấu kính L2 khoảng 12 0 cm * Độ