Đề thi học sinh giỏi năm 2018 môn vật lý lớp 11 chuyên lào cai

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ KHỐI 11 TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH LAO CAI NĂM 2018 ĐỀ THI ĐÈ XUẤT Thời gian làm 180 phút (Đề có 05 câu, in 02 trang,Giáo viên đề: Phạm Văn Điệp – 0914815356) Câu 1: Tĩnh điện (4,0 điểm) B Hai hạt α A B, lúc đầu hạt A đứng yên, B bay từ xa tới với vận + m  v0 h  tốc v hình vẽ A + m Tính khoảng cách ngắn mà B tới gần A Xét hai trường hợp: a h = b h ≠ (Hạt α hạt nhân nguyên tử 24 He , mang điện tích +2e) Câu : Điện điện từ ( 5,0 điểm) Một kim loại OA khối lượng m, chiều dài a quay tự quanh trục thẳng đứng Oz Đầu A tựa vòng kim loại hình tròn, tâm O, bán kính a, đặt cố định nằm ngang Đầu O điểm vòng kim loại nối với điện trở R, tụ điện C, khoá K nguồn điện E tạo thành mạch điện hình vẽ Hệ thống đặt từ trường đều, khơng đổi có véc tơ cảm ứng từ B hướng thẳng đứng lên Bỏ qua điện trở OA, điểm tiếp xúc, vòng dây nguồn điện Bỏ qua tượng tự cảm, ma sát lực cản khơng khí Ban đầu K mở, tụ điện C chưa tích điện.Tại thời điểm t = đóng khoá K z a Thiết lập hệ thức tốc độ góc  OA điện tích q tụ điện sau đóng khố K b Tìm biểu thức  q theo thời gian t Cho biết mơmen qn tính OA trục quay Oz B A O R m.a Cho C K E Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 nghiệm phương trình vi phân y  A.e ax  dy  ay  d với y = y(x) dx (d a số) có dạng d a Câu 3: Quang hình(4,0 điểm) Một tia sáng chiếu từ khơng khí có chiết suất n0 = đến mặt phẳng phân cách x = ngăn cách khơng khí với mơi trường suốt có chiết suất biến đổi theo phương gần vng góc với mặt phân cách - hình vẽ Quĩ đạo tia sáng có dạng đường hình sin y(cm) 20 x (cm) a Viết biểu thức mô tả dạng quĩ đạo tia sáng b Tìm biểu thức chiết suất môi trường theo biến tọa độ Câu 4: Dao động (4 điểm) Hai vật A, B có khối lượng m = 0,2 kg, nối với A F B k lò xo khối lượng khơng đáng kể có độ cứng k = 20 N/m Hệ số ma sát vật với sàn μ = 0,2 Lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên vật 1,5 lần lực ma sát trượt Ban đầu vật A kéo lực F có phương nằm ngang, độ lớn 0,8N a.Viết phương trình chuyển động vật A vật B nằm yên b.Tìm thời gian từ lúc vật A bắt đầu chuyển động vật B bắt đầu chuyển động, vật A có vận tốc bao nhiêu? Câu : Phương án thực hành (3 điểm) Cho công thức xác định lực ma sát nhớt tác dụng lên bi nhỏ: F  6  v.r Trong đó: η hệ số ma sát nhớt chất lỏng, v tốc độ chuyển động bi so với chất lỏng, r bán kính bi Cho dụng cụ thí nghiệm: (1) Một ống thủy tinh hình trụ dài Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 (2) Một đồng hồ bấm giây (3) Một thước đo chiều dài (4) Một hộp đựng viên bi thép giống có khối lượng riêng ρt biết (5) Chậu đựng dầu thực vật có khối lượng riêng ρd biết Trình bày sở lý huyết, cách bố trí, bước tiến hành thí nghiệm để xác định hệ số ma sát nhớt dầu thực vật cho HDC VÀ BIỂU ĐIỂM ĐỀ XUẤT- ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI Các trường THPT chuyên khu vực Duyên hải - ĐBBB lần thứ XI -2018 MÔN VẬT LÝ LỚP 11 Hướng dẫn giải Thang điểm Câu 1: (4,0 điểm) z B + G yB x a Chọn hệ quy chiếu gắn với khối tâm G, + G chuyển động thẳng với vG  v0 + A yA 0,25 Lúc đầu: y B   y A  y B'   y A'  y 0,25   v B   v A  hạt lại gần v A  v A  vĐ  v A   G Đ G G v0 v v    vB  G 2 0,25 + Khi lmin: hạt không lại gần nữa: vA  vB  G 0,25 G + Áp dụng Định luật bảo toàn lượng: v02 v02 k 4e 16ke m  m   l  4 l mv 02 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 b h ≠ 0: + Chọn hệ quy chiếu gắn khối tâm G G chuyển động thẳng rA  rB  vA  vB G G 0,25 Lúc đầu: vA G v v  , vB   G 2 + Khi lmin phân tích vA vB thành hai thành phần: v// A , v A , v// B , v B G G G G G G 0,25  lmin  v/ / A  v/ / B  0; v A  v B G G G G 0,25 + Áp dụng định luật bảo toàn lượng: v v0 k (2e) m( )  m( )   mv 2 2 2 l (1) 0,5 +Áp dụng ĐL bảo tồn mơ men động lượng (lực tĩnh điện có giá qua G) 2.m v0 h l  2.m.v 2 (2) 0,5 0,25 +Từ (2)  v   v0 h 2l thay vào (1) có: mv 02 4ke v2h2 8ke   m  l  l 4l mv 02 h2  64k e m v04 0,5 Câu 2: (5,0 điểm) 1, Sau đóng K có dòng điện mạch tích điện cho tụ Khi OA chị tác dụng lực điện từ, làm quay quanh trục Oz Khi quay, suất suất điện động cảm ứng Gọi i dòng điện chạy qua OA Lực điện từ dF tác dụng lên đoạn dr Bidr Mômen lực từ tác dụng lên là: 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a M   Bir.dr=iB 0,5 a2 Phương trình chuyển động quay thanh: 0,5 d a d a  iB  ma  iB dt dt 2 I Suy ra: d  3B dq 2m 0,25 (1) Tích phân hai vế phương trình (1) ý t =   q = được:   3B 2mq (2) 0,5 2, Suất điện động cảm ứng xuất OA: EC   d Ba 2 Suy EC  dt 0,25 Áp dụng định luật Ôm: E – EC = uC + Ri 0,5 Ba 2 q dq Suy ra: E   R C dt Từ (2) (3) : Đặt t0  (3) dq q 3B a C E  (1  ) dt RC 4m R RC E I  2 3B a C R 1 4m Từ (4) ta tìm được: q  Q0e  t t0 (4) 0,5 0,25 (5) 0,5  I 0t0 Biết t = 0, q = suy Q0 = - I0t0 t   t0 Vậy ta có: q  I 0t0 1  e  t   3BI 0t0  t0  , Theo (2)   1  e   m   Câu 3: (4,0 điểm)     1,0 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a Quĩ đạo có dạng sin nên: y  5.cos(ax  b) 0,5 Khi x = y = 5cm nên b = Khi x = k10 y = nên chu kì tuần hòa 10cm 0,5  Vậy: y  5.cos( x)(cm) b Chia cho thành nhiều có bề dày dy mỏng cho có chiết suất coi không đổi 0,25 Theo định luật khúc xạ: n1 sin i1  n2 sin i2   nn sin in  const y B y Xét hai điểm A B đường truyền có: x  x A ; B  y  5cm y 0,25 α x x Theo ta có: 0,5 nA  1 (1) nA sin iA  nB sin iB Với   sin iB  ny iA  90 Tại vị trí B(x, y) bất kì.Tiếp tuyến với quĩ đạo tia sáng họp với trục Ox góc α Ta có: tan   dy     cos( x  ) dx 0,5 0,5 Mặt khác: siniB = cosα nên: sin iB  1  tan   1   cos (   x ) (2) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Từ (1) (2) ta có: n 1,0      cos ( x  ) sin ix Hay: n    cos (arcos y   ) Câu 4: (4,0 điểm) B k OB A F OA 0,25 * Xét vật chịu: Fmst = μmg = 0,2.0,2.10 = 0,4N Ma sát nghỉ cực đại : FM = 1,5.μmg = 1,5.0,2.0,2.10 = 0,6N Xét vật A : F = 0,8N > FM nên vật A bị trượt tác dụng F B nằm yên 0,25 Định luật II Newton: 0,25 F  Fms  Fđh  ma A  F  mg  kx A  mx "A  x”A+k/m xA- (F - mg)/k = (1) Đặt u = xA- (F - mg)/k 0,5 Khi (1)  u" u  có nghiệm u  A cos(t   )  xA = A cos (t + ) +(F - mg)/k = A cos (t + ) + (cm) (2) với   0,25 k 20   10(rad / s) m 0,2 Và v A  A sin(t   ) (3) Xác định biên độ A pha ban đầu φ 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Acos + = - Asin = Tại to = 0, xA = vA = nên  φ = π ; A = cm 0,25 Vậy phương trình chuyển động vật A x A  cos(10t   )  2(cm) Và phương trình vận tốc v A  20 sin(10t )(cm / s) Vật B bắt đầu chuyển động lực đàn hồi lò xo tác dụng vào lực ma sát nghỉ cực đại 0,5 Ta có Fđh  0,6 N  kx A  x A  0,03m  3cm Thời gian từ vật A bắt đầu chuyển động vật B chuyển động t1 5  x A  cos(10t1   )   vA>  10t1     t1  ( s) 15 Khi v A  20 sin(10t1 )  20 sin 10  15 0,5 0,5  10 (cm / s) Câu 5: (3,0 điểm) Cơ sở lý thuyết 0,25 Vật rơi môi trường chịu tác dụng lực cản tỷ lệ với tốc độ chuyển động vật Ban đầu vật rơi nhanh dần, nên tốc độ tăng dần, đến lực cản môi trường đủ lớn để cân với trọng lực lực đẩy Acsimet vật chuyển động Xét viên bi nhỏ bán kính r chuyển động dầu với tốc độ v: 0,25 + Phân tích lực: trọng lực P , lực đẩy Acsimet F A , lực ma sát nhớt F + Viên bi chuyển động nên ta có: 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 P  FA  F   F = P – FA r   d .g  6.v.r   r   d .g     v Nhận xét: Để đo η, ta cần đo bán kính r tốc độ chuyển động v viên bi 0,5 Tiến hành thí nghiệm a Bố trí thí nghiệm Hình 2: 0,5 b Tiến trình thí nghiệm: Bước 1: Đo bán kính r viên bi: - Xếp liên tiếp N viên bi sát vào cạnh thước, đo chiều dài L N viên bi, từ đó: r Bi S L 2N CĐ Hình Bước 2: 0,25 0,25 0,25 - Dùng bút đánh dấu vị trí ống thủy tinh, vị trí cách đủ xa gần đáy ống - Thả viên bi thép rơi vào dầu từ độ cao h xác định Mỗi viên bi chuyển động ống dầu, quan sát chuyển động viên bi: - Dùng thước đo quãng đường S hai vạch đánh dấu - Dùng đồng hồ đo khoảng thời gian t chuyển động tương ứng Chú ý: Khi tiến hành bước nhiều lần mức dầu nhiều cặp vị trí đánh dấu khác ống 0,25 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 10 ... sở lý huyết, cách bố trí, bước tiến hành thí nghiệm để xác định hệ số ma sát nhớt dầu thực vật cho HDC VÀ BIỂU ĐIỂM ĐỀ XUẤT- ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI Các trường THPT chuyên khu vực Duyên hải - ĐBBB... XUẤT- ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI Các trường THPT chuyên khu vực Duyên hải - ĐBBB lần thứ XI -2 018 MÔN VẬT LÝ LỚP 11 Hướng dẫn giải Thang điểm Câu 1: (4,0 điểm) z B + G yB x a Chọn hệ quy chiếu gắn với... Ban đầu vật A kéo lực F có phương nằm ngang, độ lớn 0,8N a.Viết phương trình chuyển động vật A vật B nằm n b.Tìm thời gian từ lúc vật A bắt đầu chuyển động vật B bắt đầu chuyển động, vật A có