đề thi và đáp án hsg môn vật lý

Ví dụ: Có thể dùng phương pháp khác như quấn dây mềm quanh hình trụ rồi thả rơi (như Hình 10), đo thời gian và khoảng cách rơi để suy ra gia tốc hình trụ rồi tìm ra I 0. Phương pháp nà[r]

1 GIẢI ĐỀ THI HSG VẬTLÝ ĐỒNG THÁP VÒNG

2012 Câu (4 điểm)

a.Nếu m đứng yên với M, ta coi chúng vật nên gia tốc aM F M m 

 (1)

Đối với m: N mgT ma(2) Chiếu (2) theo phương lực T: T- mgsin = macosα

Thay aM F

M m 

 ; T = F

Tìm : F mg sin m(M m)g sin m cos M m m cos

M m

  

 

   

 

b.Tìm gia tốc nêm aM

Các lực đặt lên vật hình vẽ

Gọi a’ gia tốc tương đối vật m nêm, gia tốc vật m đất là:

M

aa ' a  Các gia tốc hướng hình vẽ Viết phương trình

M

N mg T m(a ' a )  (*)

M

N ' Mg Q T ' F      Ma (**) Chiếu vế phương trình (*) xuống phương trùng với lực T N : T- mgsin = m(a’+aMcos) (1) N- mgcos = - m( aMsin) (2) Chiếu vế phương trình (**) xuống phương trùng với aM



: F- Tcos + N’sin= MaM (3) Giải hệ , với T = F, N’=N ta có :aM F(1 cos ) mg sin2 cos

M m sin

    



 

- Nhận xét: Quỹ đạo vật m đoạn thẳng trùng với véctơ a, hợp với phương ngang góc β ( β <α)

- Góc β xác định từ sơ đồ hình bên :

M

acos a 'cos a

Với gia tốc thu từ phương trình nêu

F





Hình T

N a '

M

a  T '

Q N Mg mg

F



Hình

a N T

mg

M

a

a a '

β α

2

Câu (4 điểm)

Câu (3 điểm)

a Ở vị trí cân bằng, lị xo dãn (M m)g k   

Chu kì T M m k   

Ngay trước va chạm, vật có vận tốc 2gh

Sau va chạm, hệ có vận tốc v1: (m M)v 1m 2gh 

m 2gh v

m M 

 Hệ có động

1

1

(m M)v

2  Cũng sau va chạm, hệ vật đĩa cịn cách vị trí cân mg

k Đó li độ x1 hệ vịng đĩa có vận tốc v1 Vậy lượng dao động đĩa :

2

2 2

1

m 2gh

1 k k mg A

E (m M)v x (m M)( ) ( ) k

2 2 m M k

      

 Từ đó: A mg 2kh

k (m M)g

 



b) Công suất sinh bới lực kéo Fv kxx '

  

P Đạo hàm vế theo t để tìm cực đaị: d

k(x ') kxx "

dt    

P

Thay x’=v; x’’ = -2x Ta có : 2

v   x 0 Mặt khác

2 2

(m M)v kx kA

2 2



  Từ : x A



Vận tốc hệ cơng suất lực F có độ lớn tương ứng

k A

v x

m M

  

 ;

2 max

A k A kA k

k

m M m M

2

 

 

P với A mg 2kh

k (m M)g

 



Lập phương trình:

Ta có: pV1RT1 (1) ; pV2 RT2 (2)

V1V2hs (3) pV2 hs



 (4) Theo nguyên lí I :

1

i

dQ R T pdV

   (5) với i =

Tính C1: Lấy vi phân phương trình để tìm pdV1 theo dT1 V dp pdV1  1RdT1(1’)

N D

M

B A

C

h L

3

Câu (3 điểm)

V dp2 pdV2 RdT2(2’)

dV1dV2 0(3’)

2

dV dp

V p

   (4’)

Từ phương trình tìm pdV theo dT1 1:

Từ (4’) (2’): (1 )pdV2 RdT2 (5’)

Từ (1’) (2’) :

1 2

1 2

RdT pdV RdT pdV dp

V V V V

    (6’);

thay dV2 = -dV1 RdT2 (1 )pdV2   ( 1)pdV1 vào (6’) tìm được:

1

1

RdT pdV

V

V 

 

Do

dQdUpdV1

1

1

RdT i

RdT

V

1 V 

 

1

2

dQ i

C R( )

V

dT 1

V

  

 

Khí lưỡng nguyên tử có i =5; i i 

   ;

V h

V  L h nên

1

5 35L

C R( ) R

7 h

2 10L 4h

1

5 (L h)

  

 



Tính C2: Khí ngăn đoạn nhiệt nên dQ = 0, nhiệt dung C2 =

A Cường độ điện trường điểm cách O khoảng r : 2

0

4 q E

r 

 ;

Từ định luật Ơm suy mật độ dịng điểm :

2

E q

j

4 r

 

  

2

0

( ) 4 E q dq

I r r j r

dt

 

 

    

0

dq dt q   

0

t

q(t) q e 

 

B Tính R Q: Một lớp chất mỏng hình cầu dày dr, nơi có bán kính r, có điện trở làdR dr2

4 r  



a b

4

Câu (4 điểm) Do

b b

2

a a

1

R dR dr ( )

4 r a b

 

   

 

 

0

0

t

q dq

I e

dt



 

   Nhiệt tỏa dt

2t

2

0

q

dQ RI dt R( ) e dt 



 



2t 2

2

0

0

q q 1

Q RI dt R( ) e dt ( )

8 a b

  



   

 

 

a Dùng công thức lưỡng chất phẳng :

1 2

1

n n (n n )

d d R



  (1)

( c/m (1) sau: n1 i = n2 r: n1 (+ ) = n2 (-) Thay

1

h d

  ; h

R

  ; biến đổi ta có (1) Học sinh không chứng minh viết dùng công thức không bị trừ điểm)

Đối với thấu kính: áp dụng (1) cho hai lần khúc xạ, tìm được:

1)

1 2

1

(n n

n n (n n )

d d ' R R

 

   (2)

Với số liệu cho1 1,3 0,7

d d '  14  20 (3)

Nếu chùm sáng tới thấu kính (từ phía

n1) chùm song song, ta coi

d1=  Thay vào (3) tìm

'

d 26 cm Vậy tiêu điểm F2 cách quang tâm 26 cm : OF2 =

'

d 26 cm hay f2 = 26cm Tương tự: OF1 = f1 = 20 cm

b.Dựng ảnh : vẽ hai tia

- Tia tới từ B song song với trục chính, tia ló qua F2 -Tia tới từ B qua F1, tia lósong song với trục Hai tia ló cắt ảnh B’

(chú ý: trường hợp tia qua quang tâm không truyền thẳng) c Xét hai tam giác đồng

dạng ABF1 OJF1:

1

OF

A ' B ' 20

0, AB AF 70 20  Số phóng đại 0,4

Nếu tia hướng tới M truyền thẳng, coi M vật ảo cho ảnh thật nằm trùng vị trí H×nh

A' B' B

A

F2

F1 , ,

O M

n2

J P

n1 I

S C S’

r i

n1 n2

d1 d1

h

H×nh

5

Câu Thực hành (2 điểm)

với vật

Thay d = - d’ vào 1,3

d d ' 20ta có d’ = -6 cm Vậy M cách O khoảng cm bên phải thấu kính

Phương án đo sau

Nối trục hình trụ với kim loại mảnh AD, BC (hoặc dây không dãn Ab, CD) có chiểu dài d cho hệ dao động tự quanh trục DC nằm ngang với biên độ nhỏ Coi lắc Vật lí với trục quay CD Gọi I0 mơ men qn

tính trục AB Theo đinh lí Stenơ, momen

quán tính trục CD là:

2

CD

I I md Do đó:

2

I md I

T 2

mgd mgd



   

Dùng thước đo chiều dài d, dùng đồng hồ đo chu kì dao động nhỏ T, cân khối lượng m vật ta tính mơ men qn tính:

2

0

T d

I mgd( )

4 g

 



Chú ý:

- Vì hình trụ khơng đồng chất nên khơng dùng công thức

2 G

R I m

2



- Cách cho điểm:

+ Nêu cở sở lí thuyết phép đo: cho 1,25 đ

+ Vẽ hình cách đo (đo đại lượng …) cho 0,75 đ

+ Nêu cách đo khác khả thi khơng xác cho 1,0 đến 1,5 điểm

Ví dụ: Có thể dùng phương pháp khác quấn dây mềm quanh hình trụ thả rơi (như Hình 10), đo thời gian khoảng cách rơi để suy gia tốc hình trụ tìm I0 Phương pháp xác khó đo xác thời gian rơi./

B

Hình A

d d

D C

Hình 10 F2

F1 , ,

O M

n2

P n1