Đề thi học sinh giỏi năm 2018 môn vật lý lớp 11 chuyên lê khiết, quảng ngãi

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ KHIẾT TỈNH QUẢNG NGÃI ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ THI MƠN VẬT LÍ - KHỐI 11 NĂM 2018 Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi có 02 trang, gồm câu) Câu (4,0 điểm) Tĩnh điện Hai kim loại phẳng A B đặt thẳng đứng, cố định, đối diện nhau, cách đoạn d Biết d nhỏ so với kích thước Hai A, B ban đầu chưa tích điện nối với cuộn cảm có độ tự cảm L hình Người ta đột ngột tách từ một điện tích dương q0 nằm lớp mỏng vật chất cho chuyển động tịnh tiến tồn với vận tốc v không đổi theo phương vuông góc với mặt bản, đến Tìm biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm thời gian lớp điện tích chuyển động khoảng hai A B L A B d Hình Câu (4,0 điểm) Điện từ a) Cho cấu bao gồm vòng dây cứng dẫn điện tốt với bán kính R1 kim loại cứng, đầu trượt bề mặt vòng dây ln tiếp xúc với vòng dây, đầu gắn cố định với trục quay thẳng đứng qua tâm vòng dây Vòng dây kim loại nằm mặt phẳng ngang Hai đầu trục quay gá hai ổ trục vòng bi cố định Trên trục kim loại có gắng ròng rọc bán kính R2 , khối lượng khơng đáng kể Cơ cấu đặt khơng gian có từ trường B vng góc với mặt phẳng vòng dây Người ta quấn vào ròng rọc sợi dây dài, mảnh, nhẹ, khơng dãn Đầu dây vắt qua ròng rọc khác nối vật nhỏ có khối lượng m Vòng dây, kim loại tạo thành mạch kín qua biến trở R nguồn điện có hiệu điện U khơng đổi hình 2a Ban đầu biến trở điều chỉnh để vật lên, sau thay đổi biến trở đến giá trị R0 để vật m nâng lên với tốc độ v không đổi Gia tốc trọng trường g Bỏ qua ma sát momen quán tính ổ trục Coi điện trở tiếp xúc, dây nối kim loại không Hình 2a đáng kể Tính R0 b) Cơ cấu vòng, hệ nguồn thay đĩa tròn nhơm có điện trở suất  , bán kính R1 , bề dày d Đĩa có trục quay thẳng đứng vng góc với bề mặt đĩa qua tâm đĩa, hai đầu trục quay gá hai ổ trục vòng bi cố định Chỉ phần diện tích nhỏ đĩa, hình vng có tiết diện S, chịu tác dụng từ trường B vng góc với bề mặt đĩa hình 2b Biết khoảng cách trung bình vùng từ trường tác dụng lên đĩa đến trục quay r Bỏ qua ma sát momen quán tính ổ trục Gia tốc trọng trường g Tính vận tốc lớn vật Hình 2b Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu (4,0 điểm) Quang hình Một cầu đặc, đồng chất, làm thủy tinh hữu có chiết suất 1,5 có bán kính 10 cm đặt khơng khí a) Đặt điểm sáng S cách tâm O cầu đoạn 50 cm Xác định ảnh S tạo cầu b) Người ta cắt cầu lấy hai chỏm cầu để nhận hai thấu kính mỏng, phẳng lồi với đường kính rìa cm cm S Các thấu kính áp sát đồng trục Trên trục cách hệ thấu kính m, có đặt nguồn sáng điểm S, E vng góc với trục hình Xác định vị trí đặt để E thu vệt sáng có diện tích nhỏ Tìm diện tích nhỏ vệt sáng Hình Câu (4,0 điểm) Dao động Cho vật có dạng nửa đĩa mỏng, phẳng, đồng chất, khối lượng m, bán kính R, tâm O a) Tìm vị trí khối tâm G vật b) Chứng minh momen quán tính vật trục quay qua O vng góc với mặt phẳng chứa vật I O  mR O m R Hình c) Đặt vật lên sàn ngang nhám hình Đẩy vật cho trục đối xứng nghiêng góc nhỏ so với phương thẳng đứng thả nhẹ cho vật dao động Cho vật không trượt sàn ma sát lăn không đáng kể Gia tốc trọng trường g Chứng minh vật dao động điều hồ tìm chu kì dao động Câu (3,0 điểm) Phương án thực hành Xác định hệ số ma sát nghỉ sợi sắt Cho dụng cụ sau : + Một sợi chỉ; + Một khối sắt hình trụ có trục cố định; + Giá để gắn cố định khối sắt hình trụ; + Thước đo độ để đo góc; + Một nặng; + Một lực kế; + Giấy kẻ ô milimét u cầu: a) Trình bày sở lí thuyết xác định hệ số ma sát nghỉ sợi sắt b) Vẽ sơ đồ thí nghiệm, nêu bước tiến hành, trình bày cách xử lí số liệu HẾT Người đề: Đinh Trọng Nghĩa Điện thoại: 0914 907 407 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MƠN VẬT LÍ KHỐI 11 (Đáp án gồm trang) Nội dung Câu () q1 v x Giả sử điện tích q0 tách từ A Tại thời điểm t, lớp mỏng điện tích q0 cách A đoạn x, điện tích A q1, B q2 Áp dụng định luật bảo tồn điện tích, có: (1) q1  q  q0  q  q0  q1 q2 q A L Điểm B 0,5 dx  q  q q q q  q  Ta có: u AB      x       d  x   20S 20S 2 0S   2 0S 2 0S 2 0S  u AB  Từ (1) (2) suy ra:  q 0d  q1d  q x   0S Đạo hàm hai vế theo thời gian, thu được: u 'AB   q '1 d  q x '  0S với q '1  i x '  v u AB  Li '  u 'AB  Li '' Mặt khác, ta có: Từ (4), (5) (6) đặt 2  (2) 0,5 (3) 0,5 (4) 0,5 (5) (6) d , đến: L0S ''  q v  q v  q v i ''   i      i    2  i    d  d  d     qv Đây phương trình vi phân, với nghiệm có dạng i   I0cos  t    d qv Khi t  i  u AB  Li '  , ta thu I0     d qv d Vậy i  1  cos  t   với t  d v 0,5 0,5 0,5 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu Điểm Nội dung v  R2 Độ lớn suất điện động cảm ứng cường độ dòng điện cảm ứng chạy kim loại BR12v d   B R1   , dt 2 R2 a) Vận tốc kim loại 2.a) I Hình 2a U   R0 U R0  0,5 BR v R2 (1) R0 Công suất toả nhiệt biến trở, công suất lực căng dây tác dụng lên vật m PR  I R0 , Pm  mgv Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta có UI  PR  Pm  UI  I R0  mgv (2) Thay (1) vào (2) biến đổi ta tìm 0,5 BR12  BvR12  U    2mgR2  R2  0,5 0,5 0,5 b) Bỏ qua trọng lực lực qn tính khối lượng êlectron q bé, êlectron chịu tác dụng lực điện lực Lo-ren-xơ F  eE  e vs  B 0,5 Khi quay đĩa, vùng có từ trường xuất điện trường xoáy Trên thực tế, êlectron mau chóng đạt tốc độ ổn định, hợp lực tác dụng lên êlectron gần 0, vr B F  eE  e vs  B   E  vs  B  E  vs B  R2 Cơng suất toả nhiệt vùng có từ trường 0,5   Hình 2b 2.b)     l l  vr  P  RI   ( JS0 )   ( ES0 )   E Sd   B  Sd S0 S0   R2  Dùng định lí động ta có v2 B2r dv 1 2 Sd  mv mgvdt  Pdt  d  mv   mgv   R2 dt 2  dv  nên Khi vmax dt B2r vmax mg  R22 mgvmax  Sd   vmax  2  R22 B r Sd 0,5 0,5 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu Nội dung O1 O2  S1   S2 Sơ đồ tạo ảnh: S  d1 d '1 d d '2 S O1 Ta có: d1  SO  R  40 cm n n 1   d1 d '1 R 1,5 1,5      d '1  60 cm 40 d '1 10 O2 3.a) d  2R  d '1  20  60  40 cm n 1 n 1,5 1  1,5 80       d '2   11, 43 cm d d '2 R 40 d '2 10 Đường kính rìa hai thấu kính phẳng lồi L1 L2 D1 D2 với D1  cm, D  1cm Hai thấu kính có tiêu cự f xác định: 1 10   n  1  f   20cm 1 f R n 1 Điểm 0,5 0,5 0,5 A S O S'2 B S '1 0,5 d1 Sơ đồ tạo ảnh : 3.b) L1 L2 S   S'1   S'2 d1 d '1 d d '2 Theo hình vẽ ta thấy vệt sáng hình tròn có đường kính nhỏ Dm  AB I với OI  Ta có: df 100.20 d '1    25 cm d1  f 100  20 df 25.20 100  d  d '1  25 cm, d '2   cm d  f 25  20 Dựa vào tính chất đồng dạng, ta có: D m d '1  D 25    m  (1) D1 d '1 25 Dm  d '2 D  (100 / 9)   m  (2) D2 d '2 100 / Từ (1) (2), giải thu được:  17, 65 cm Dm  0,59 cm Vậy đặt cách hệ thấu kính 17,65 cm thu vệt sáng hình tròn có D2m .0,592 diện tích nhỏ Smin    0, 273 cm2 4 0,5 0,5 0,5 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu Nội dung a) Do tính đối xứng, G nằm trục đối xứng Ox vật Chia vật thành nhiều lớp mỏng, lớp có kích thước dx  Rcos d 2Rcos Lớp có tọa độ x  R sin  có khối lượng m 4m dm  Rcos Rcos d  cos 2 d   R2 x dx 4.a) x  O  0,5  /2 m 4.b) Điểm 1 4m 4R 4R Vậy OG   xdm   R sin  cos 2 d  (cos3 )  m0 m0  3 3 b) Ghép hai nửa đĩa giống nhau, có khối lượng m, bán kính R thu đĩa có khối lượng 2m, bán kính R Mơ men qn tính đĩa trục quay qua tâm O đĩa vng góc với mặt đĩa 2mR Theo tính chất cộng mơ men qn tính, ta suy mơ men qn tính nửa đĩa trục quay qua tâm O vng góc với mặt phẳng chứa nửa đĩa 11 IO  2mR  mR 22 Cách khác: Chia câu a, momen quán tính dm trục quay qua O vng góc với mặt phẳng chứa đĩa 1 4m 4m 2 dI O  dm.r  dm.x  cos 2 d  R cos    cos 2 d  R sin   12 12   0,5 0,5   4mR  4mR IO    cos 4  cos 2 sin   d  mR 3   0 Với dao động bé (   1, sin    ) , phương trình O G R mg A 4.c) chuyển động quay hệ quanh trục quay qua A 4R mg   I A  3 4mgR      2  với   3 I A Ta có I O  I G  m(OG)2 , I A  I G  m( AG)2 0,5 0,5 Vì  nhỏ nên AG  R  OG , suy 3 I A   I O  m(OG )   m  R  OG   mR    3 Chu kì dao động hệ T  2   2     4,5  8 R 4g 0,5 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Nội dung Điểm a) Cơ sở lí thuyết: Vắt sợi qua khối sắt hình trụ, đầu nối với vật nặng, đầu giữ lực căng T Khi vật nặng trượt xuống dưới, ma sát sợi sắt ma sát nghỉ cực đại Xét phần sợi chắn góc d , điều kiện cân phần T   d   T    dT   Fms (1) 0,5 Câu 5.a) Mặt khác, áp lực hai lực căng lên trụ sắt N  T sin  d   Td Tại giới hạn trượt ta có Fms   N (3) Kết hợp (1), (2) (3) ta có Mg  T    T   e  (2) 0,5 (4) 0,5 Bằng cách đo quan hệ T   ta thu hệ số ma sát b) – Sơ đồ thí nghiệm: T ( )  d N T (  d ) 0,5 Lực kế đo lực căng dây Trọng vật 5.b) Mg - Cách tiến hành: Dùng lực kế để đo sức căng dây Dùng ê ke để tạo góc   0;  2;  ; 3 2; 2 ; 5 Thả lực kế yếu dần vật bắt đầu trượt xuống, ghi lại số lực kế - Cách xử lí số liệu: Từ (4) lấy Logarit Nepe ta ln T     ln( Mg ) Đặt X   ; Y  ln T Vậy quan hệ tuyến tính Vẽ đồ thị (Y, X) ta hệ số góc, ta suy hệ số ma sát nghỉ cần tìm Có thể làm ngược lại kéo cho vật trượt lên HẾT -Người đề: Đinh Trọng Nghĩa Điện thoại: 0914 907 407 0,5 0,5 ... chứa vật I O  mR O m R Hình c) Đặt vật lên sàn ngang nhám hình Đẩy vật cho trục đối xứng nghiêng góc nhỏ so với phương thẳng đứng thả nhẹ cho vật dao động Cho vật không trượt sàn ma sát lăn không... liệu HẾT Người đề: Đinh Trọng Nghĩa Điện thoại: 0914 907 407 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN VẬT LÍ KHỐI 11 (Đáp án gồm trang)... http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu Nội dung a) Do tính đối xứng, G nằm trục đối xứng Ox vật Chia vật thành nhiều lớp