Đề thi học sinh giỏi năm 2018 môn vật lý lớp 11 chuyên nguyễn trãi, hải dương

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 SỞ GD&ĐT HẢI DƢƠNG ĐỀ DỰ THẢO THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG THPT CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2018 NGUYỄN TRÃI MÔN VẬT LÝ – KHỐI 11 Thời gian làm : 180 phút Câu 1: Tĩnh điện (4đ) Hai kim loại rộng hình chữ nhật, diện tích S, chiều dài l đƣợc đặt song song cách khoảng d Các đƣợc tích điện đến hiệu điện U Một điện môi số  , bề dày d, bị hút vào khoảng không hai Chiều dài lớn l Hãy xác định phụ thuộc lực tác dụng lên điện môi vào x hai trƣờng hợp: a) Hai ngắt khỏi nguồn b) Hai nối với nguồn Hãy giải thích đâu có lực hút nói Câu 2: Điện điện từ (5đ) Trong khơng gian chân khơng anơt hình trụ rỗng bán kính R catơt dây đốt thẳng có bán kính nhỏ khơng đáng kể nằm trục anôt, ngƣời ta tạo điện trƣờng xuyên tâm E , hƣớng từ anơt đến catơt, có độ lớn khơng đổi từ trƣờng B có hƣớng trùng với trục catôt Bằng cách dùng hiệu ứng nhiệt, catôt phát electron với vận tốc ban đầu nhỏ không đáng kể Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a) Viết phƣơng trình vi phân hệ tọa độ trụ (r; ;z) mô tả chuyển động electron khoảng không gian catôt anơt b) Suy phƣơng trình quỹ đạo electron c) Tìm vận tốc dài electron thời điểm t Câu 3: Quang hình (4đ) Hình vẽ mơ hình đơn giản hệ thống dẫn tên lửa Cơ sở hệ hai thấu kính (TK) hội tụ L L2 có tiêu cự F1 F2 Khoảng cách hai tiêu điểm hai thấu kính b Trục TK thứ hai song song với trục TK thứ cách khoảng a Ánh sáng từ bia phát vào TK L1, TK L2 chiếu ảnh lên S a) Trong trƣờng hợp lý tƣởng tên lửa chuyển dộng thẳng tới bia, tia sáng song song với trục L1 Cần phải đặt cách quang tâm TK thứ hai khoảng f để nhận đƣợc ảnh rõ nét Ảnh nằm cách trục hệ (tức trục L1) khoảng r0 bao nhiêu? b) Thấu kính L2 quay với vận tốc góc cho trục vẽ lên vòng tròn bán kính a, nhƣng song song với trục TK thứ Khi đó, trƣờng hợp tên lửa bay thẳng tới bia, ảnh vẽ lên vòng tròn bán kính r0 Khi tên lửa bay lệch khỏi mục tiêu góc ảnh bị méo Coi góc α nhỏ, xác định khoảng cách cực tiểu cực đại từ tâm đến ảnh c) Chuyển động ảnh vẽ lên quỹ đạo nhƣ nào? Tại sao? Vẽ quỹ đạo chuyển động Coi mục tiêu lệch hẳn phía trục Oy Câu 4: Dao động (4đ) D a C k na A m F  F0cost B Cho hệ nhƣ hình vẽ Thanh cứng AC cố định, cứng AB nhẹ, quay tự quanh trục nằm ngang qua đầu A Lò xo nhẹ có độ cứng k đầu gắn vào giá cố định, đầu lại gắn chặt vào đầu B Khoảng cách từ điểm C gắn AC đến điểm D gắn lò xo a Vật nhỏ khối lƣợng m gắn chặt vào AB điểm M cách đầu A đoạn na với n1 Tại thời điểm t = 0, hệ Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 trạng thái cân bằng, AB nằm ngang ngƣời ta tác dụng vào đầu B AB lực cƣỡng F  F0cost theo phƣơng thẳng đứng Giả thiết q trình dao động nhỏ lò xo ln có phƣơng thẳng đứng Bỏ qua ma sát Tìm phƣơng trình dao động cƣỡng cầu Ta xét điều kiện gần cộng hƣởng, cách viết    0 Viết phƣơng trình dao động vật   0   0 tần số riêng hệ, Câu 5: Phương án thực hành (3đ) Một bóng đèn dây tóc vơnfram sáng Cơng suất điện tỏa đèn, phần phát dƣới dạng xạ (xem dây tóc nhƣ vật đen tuyệt đối) gọi công suất xạ nhiệt P bx, phần truyền môi trƣờng xung quanh dẫn nhiệt gọi công suất truyền nhiệt Pn Biết vật đen tuyệt đối có nhiệt độ T xạ nhiệt mơi trƣờng xung quanh có nhiệt độ T0 với công suất (cƣờng độ) Pbx   (T  T04 ) ,   5,6687.108W / m2 K số Stefan-Boltzmann Vật có nhiệt độ T có cơng suất truyền nhiệt mơi trƣờng xung quanh Pn  A T  T0  , A hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào diện tích chất bề mặt, T0 nhiệt độ mơi trƣờng xung quanh Vonfram có hệ số nhiệt điện trở   ( K 1 ) 273 Cho dụng cụ thí nghiệm:  01 bóng đèn, dây tóc Vonfram với thơng số định mức 12V-50W;  02 đồng hồ đo điện đa năng;  01 nguồn chiều 12V;  01 biến trở;  dây nối Chú ý: Chỉ cần đặt hiệu điện U ≥ 9V, đèn sáng nhiệt độ dây tóc T(K) >> T 0, với T0 nhiệt độ phòng P Trình bày sở lý thuyết, sơ đồ thí nghiệm, tiến trình thí nghiệm xác định tỷ số K  bx đèn dây tóc Pn hoạt động chế độ định mức Lập bảng biểu cần thiết, vẽ dạng đồ thị (nếu có) - Hết Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Thí sinh không sử dụng tài liệu Cán coi thi khơng giải thích thêm Họ tên thí sinh: ; Số báo danh: Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Đ P N Câu (4 1a ): a) Khi tụ ngắt khỏi nguồn, điện tích tụ khơng đổi bằng: Q  C0U Điện dung tụ điện môi chui vào đoạn x: C  Năng lƣợng tụ: W   SU 2d S S x  (l  x) l  l d d  0,5 1  (  1) x l 0,5 Khi điện môi dịch chuyển thêm đoạn x nhỏ, W biến thiên lƣợng: dW    SU (  1)ldx x 2dl[1  (  1) ]2 l 0,5 Đồng thời lực điện trƣờng thực công: dA  Fdx với dA= - dW Suy F= 1b  SU (  1)l 2dl[l  (  1) x ]2 b) Khi tụ không ngắt khỏi nguồn U = const, lƣợng điện trƣờng tăng 1 0S  x  (  1)  U điện môi vào sâu tụ điện: W  CU   2 d  l suy ra: dW  0,5 0,5  SU (  1)dx dl Khi điện dung C tăng, điện lƣợng chạy qua nguồn theo chiều lực lạ bằng: dq=UdC=U 0S ld (  1)dx 0,5 Công nguồn là: dA'=Udq  U 2 S (  1)dx ld Theo định luật bảo toàn lƣợng: dA'=dA+dW Suy ra: F= 0S (  1)U 2 ld 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 0,5 Câu (5 2a ): Chọn hệ trục tọa độ nhƣ hình vẽ đề a) Electron M catôt phát ra, hệ tọa độ trụ, có tọa độ OM (r , , z ) cảm ứng từ B có thành phần (0,0,B) Lực tác dụng lên M là: F   e  E  v  B Các thành phần lực hệ tọa độ trụ: Fr  e   E  r B  F  erB Fz  Theo định luật II Newton F  ma viết hệ tọa độ trụ ta có: F e ar  r  r  r  ( E  r B )(1) m m F d e a  (r 2 )    Br (2) dt m m az  z  0(3) b) Từ phƣơng trình suy 2b 2c 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 z  const Điều có nghĩa electron catơt vz  phát điểm trục x vẽ nên quỹ đạo phẳng mặt phẳng tiết diện thẳng vỏ trụ qua điểm đó, tức song song với mặt phẳng xOy e r2 +) Tích phân phƣơng trình (2) ta đƣợc: r 2  B  C Vì t = , r = suy m C = eB Suy   (4) 2m eB t Tích phân (4) ta đƣợc   (5) 2m e2 B eE r +) Thay (4) vào phƣơng trình (1) viết lại: r  4m m 4mE  a cos(t   ) Nghiệm tổng quát phƣơng trình có dạng: r (t )  eB 4mE Từ ĐKBĐ t  : r  0; r  suy    ; a  eB 8mE  sin ( ) Kết hợp với (5) suy r (t )  (7) eB 2 Đây phƣơng trình quỹ đạo electron tọa độ cực c) Từ (4) (7) suy thành phần v tọa độ cực : 0,5 0,5 0,5 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 4mE 2E 2E sin    sin  r  (1  cos  ) eB B B Vậy độ lớn vận tốc là: 4E   v  r  r 2  sin   B 2 r Câu (4 0,5 0,5 ): Khi tên lửa chuyển động thẳng tới bia, ảnh bia qua thấu kính L1 nằm tiêu điểm ảnh L1 3a 3b Khoảng cách từ S1 đến thấu kính L2 là: d  F2  b Để ảnh lên rõ nét ta đặt cách quang tâm thấu kính L2 khoảng là: d F ( F  b) F2 f  2  d  F2 b Khoảng cách từ ảnh đến trục hệ: f r0  a  a d2 Trong trƣờng hợp qua L1 ảnh S1 bị dịch khỏi tiêu điểm ảnh đoạn nhỏ: F1 tan   F1 Xét thời điểm thấu kính L2 quay đƣợc góc  , gọi khoảng cách từ S1 đến Fh trục L2 h, khoảng cách từ S2 đến quang tâm O2 Tọa độ ảnh b S2 là: F h a cos   F1 F FF y  a cos    (1  )a cos   b h b b F2 h a sin  F2 x  a sin    (1  )a sin  b h b Từ hai phƣơng trình suy ra: Khoảng cách từ ảnh đến tâm là: F FF FF F r  (1  ) a  ( )  2 (1  )a cos  b b b b Khoảng cách cực đại ứng với  =0 Khi đó: F FF rmax  (1  )a  b b Khoảng cách cực tiểu ứng với    Khi đó: F FF rmin  (1  )a  b b 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 FF  F  c) Phƣơng trình quỹ đạo ảnh là: x  ( y   )2  1   a 0,5 b b   FF Đây phƣơng trình đƣờng tròn có tâm ( x; y)  (0;  ) bán kính b  F  R  1   a b   3c 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu (4 ): Gọi l : độ biến dạng lò xo vật nằm cân Có: mg.na  k l.a  l  n - Khi có li độ góc mg k 1 0,5  Phƣơng trình ĐLH: mg.na cos  Fa cos   k  l  a  a cos  m  na   " Vì  2 0,5  nhỏ, lấy cos  Từ (1) (2) có "  F0 k   cost n2m n2ma Ta đặt 0  0,5 k đƣợc phƣơng trình:  "  02  F0cost n m  3 Đây phƣơng trình vi phân dao động cƣỡng + Nghiệm tổng quát phƣơng trình ( khơng có vế phải ) tƣơng 4a ứng 1   01cos 0t  1  (4) + Nghiệm riêng phƣơng trình khơng (3) Ta tìm nghiệm riêng dƣới dạng :    02 cos t    ,  02  giá trị mà ta phải tìm Ta có:  2'    02 sin t    ;  2"    02 2cos t    Thay vào (3) đƣợc:   02 2cos t  2   02 02cos t       02 02    cos t     Dùng  02  phƣơng F0 n ma 02    F0 cost n ma F0 cost n ma pháp 0,5 đồng hệ ; 2  Nghiệm tổng quát phƣơng trình dao động cƣỡng : thức đƣợc : Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369    01cos 0t  1   F0 n ma 02    cost (5) 0,5 - Điều kiện ban đầu:        v      Vậy :   Thay F0   01cos1  n ma           sin    01 F0 n ma 02      0   1    F0 A   n ma 02      cost  cos0t  (6) 0,5 ta có +       0    4b 2        1     20  0   2   + cost  cos0t  cos 0    t  cos0t   2sin  0  0,5    t  t sin     t  sin 0t Thay vào (6) :   Câu (3 F0  t sin 0t  2n ma0 0,5 ): Cơ sở lý thuyết Điện trở đèn theo nhiệt độ: R  R0 1   (T  T0 )    T0  nên ta có R  R0T 273 Khi đèn hoạt động chế độ định mức Pbx   S (T  T04 ) Do   (1) 0,5 Pn  A(T  T0 ) Mà T T0 nên ta có Pbx   ST Pn  AT Công suất tiêu thụ bóng đèn: P  UI  Pbx  Pn   ST  AT 0,5 (2) Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 UI   S ( Thay (1) vào (2) ta có:  I  R R U /I U /I )  A   S( )  A  R0  R0  R0  R0 0,5 A S U  4 ( )3  R  R0 I U  Đặt x    ; y  I ta đƣợc: y=ax+b I  A S ;a  4 Trong đó: b  R  R0 P S S R S U a U T  ( )  ( )  ( ) phụ thuộc vào U Tỷ số K  bx  Pn A A  R0 A R I b I 0,5 Lắp ráp thí nghiệm 0,5 Thay đổi giá trị biến trở Với giá trị biến trở, đọc số U vôn kế, I ampe kế ghi vào bảng số liệu a U Kết đo: K  ( )3 b I 0,5 Vẽ đồ thị, xử lí sai số NGƯỜI SOẠN Phạm Mạnh Cường - 0971658519 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 ... http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Thí sinh khơng sử dụng tài liệu Cán coi thi khơng giải thích thêm Họ tên thí sinh: ; Số báo danh: Tải file Word website http://dethithpt.com... Trình bày sở lý thuyết, sơ đồ thí nghiệm, tiến trình thí nghiệm xác định tỷ số K  bx đèn dây tóc Pn hoạt động chế độ định mức Lập bảng biểu cần thi t, vẽ dạng đồ thị (nếu có) - Hết ... 3c 0,5 Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Câu (4 ): Gọi l : độ biến dạng lò xo vật nằm cân Có: mg.na  k l.a  l  n - Khi có li độ góc mg k 1 0,5  Phƣơng