Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ. Vôn kế lí tưởng.. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f, được đặt trong khoảng giữa vật và màn. Trục chính của thấu kính v[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH ĐẮKLẮK TRƯỜNG THPT TRẦN ĐẠI NGHĨA
KỲ THI OLYMPIC 10-3 LẦN THỨ NĂM 2019 ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN: VẬT LÝ ; LỚP 11
(2)ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN
Câu (4,0 điểm)
Cho hệ hình 1: Nêm có khối lượng M, góc nghiêng α Hai vật có khối lượng m1 m2 (m1 > m2) nối với
bằng dây mảnh, nhẹ, không dãn, vắt qua ròng rọc nhẹ gắn với nêm Bỏ qua ma sát trục ròng rọc Nêm giữ cố định Cho hệ số ma sát hai vật với nêm k
a) Tìm giá trị cực đại αmax góc α để hai vật đứng yên
b) Góc α > αmax (ở câu a) Tính gia tốc hai vật
Đáp án câu ( 4,0 điểm ) 1.a (2,5 điểm)
Tính max để hai vật đứng yên
T1 = T2 = T
Vì m1 > m2 nên vật m1 có xu hướng trượt trước (Hình 1)
m1.g.sin α−T −Fms1=0 0,5 đ
m2.g sin α−T +Fms2=0
0,5 đ
⇒Fms1+Fms2=(m1−m2) g.sin α 0,25 đ
Mà Fms1+Fms2£ k m.( 1+m g c2) osa 0,25 đ
Suy ra:
tan α≤k ( m1+m2)
m1−m2 .0,5 đ
=>
tan αmax=k ( m1+m2)
m1−m2 (1) 0,5 đ
1.b ( 1,5 điểm)
α > αmax a1 = a2 = a
Chọn chiều dương hình 2:
m1g sin α −T − km1 g cos α =m1 a
−m2 g sin α +T − km2 g cos α =m2.a
¿
{¿ ¿ ¿
¿ 1,0 đ
=>
a=(m1−m2) g sin α−k (m1+m2) g cos α
m1+m2 (2) .1,0 đ
2
m1
m2 M α
Hình
m1
m2 M α
Hình (+)
m1
m2 M α
Hình (+)
(3)A
B M
Câu (3,0 điểm)
Một lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m = gam, mang điện tích q= 10 – 6 C sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn, chiều dài l = m Hệ đặt
vào điện trường E có chiều đường sức điện hình vẽ Biết E = 10 4 V/m α = 600, lấy g = 10 m/s2.
a) Tính góc φ (góc hợp dây treo phương thẳng đứng) sức căng Tc
dây treo hệ cân
b) Cho lắc dao động điều hòa với biên độ góc nhỏ quanh vị trí cân Tính chu kì dao động lắc
Đáp án câu ( 3,0 điểm )
a) (2 điểm)- Tính góc hợp dây treo phương thẳng đứng cầu cân bằng
+ Chọn hệ trục tọa độ xOy hình vẽ
+ Các lực tác dụng lên cầu gồm: trọng lựcP, lực căng Tc
và lực điện trường F .0,5 đ
+ Điều kiện cân bằng: P F T c0
(1) .0,25 đ + Chiếu (1) lên trục Ox Oy ta có
Chiếu lên Ox: Fsinα - T sinφ = 0c (2) Chiếu lên Oy: - P + T cosφ - Fcos = 0c (3) Từ (2) (3) ta có:
E sin sin
tanφ =
cos E os
q F
F P q c mg
6
6
10 10 sin 60 tanφ =
10 10 os60c 10
φ = 300
.0,75 đ - Lực căng dây:
0
q E.sin60 F.sinα
T 0, 017 N
sinφ sin30
c
0,5 đ
b) (1 điểm)- Trọng lực hiệu dụng tác dụng vào lắc: Phd F P
0,5 đ - Gia tốc trọng trường hiệu dụng:
2
P qE qE
g g 2g cosα
m m m
hd hd
- Chu kì dao động lắc:
2
hd 2
T 2π 2π 1,51s
g qE qE
g 2g cosα
m m l l 0,5 đ Câu (3,0 điểm)
Hai ray kim loại cứng AB CD đủ dài, đặt song song , cách khoảng L = 50cm mặt phẳng nằm ngang Hai đầu B C hàn với
(4)thanh kim loại cứng BC Thanh kim loại MN có khối lượng m = 5g, điện trở R= 0,5 trượt khơng ma sát dọc theo hai ray, ln tiếp xúc vng góc với chúng Hệ thống được đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,5T, thẳng đứng hướng lên (Hình 3) Bỏ qua điện trở chỗ tiếp xúc, hai ray BC
Hãy tính cơng suất học cần thiết để kéo MN trượt với tốc độ v0 = 2m/s dọc theo
các AB CD So sánh công suất với công suất tỏa nhiệt MN
Thanh MN trượt người ta ngừng tác dụng lực Sau MN cịn
có thể trượt thêm đoạn đường bao nhiêu?
Đáp án câu ( điểm ) 1 (3,0 điểm)
Suất điện động cảm ứng xuất thanh: E v BL
0,25 đ Khi MN chuyển động dịng điện cảm ứng xuất theo chiều từ MN.(nếu học sinh không nói chiều dịng điện mà vẽ chiều hình cho điểm) 0,25 đ - Cường độ dòng điện cảm ứng bằng:
0
E Bv L
I
R R
0,25 đ - Khi lực từ tác dụng lên MN hướng ngược chiều với v có độ lớn:
2 t
B L v
F BIL
R
0,25 đ - Do MN chuyển động nên lực kéo tác dụng lên phải cân với lực từ - công suất (công lực kéo) xác định:
2 2
0 t
B L v
P F.v F v
R
.0,25 đ Thay giá trị cho ta được: P = 0,5W 0,5 đ
- Công suất tỏa nhiệt MN:
2 2
2
n
B L v
P I R
R
0,25 đ Vậy công suất công suất tỏa nhiệt MN
2 (1,0 điểm)
Chọn chiều dương chiều chuyển động
Lực từ tác dụng lên thời điểm trước dừng lại 2
B L v
F iBL
R
0,25 đ Áp dụng định luật II Niu-tơn: F.dt dp mdv
→
2
B L v
dt mdv R
→ 2
mR
ds vdt dv
B L
0,25 đ
(5)Lấy tích phân hai vế:
0
s
0
2 2
0 v
mR mRv
s ds dv
B L B L
= 0,08m = 8cm 0,5 đ
(Lưu ý: Nếu học sinh giải theo cách sau cho ½ số điểm:
Sau ngừng tác dụng lực, chịu tác dụng lực từ Độ lớn trung bình lực là: 2
2
R v l B F
F t
- Giả sử sau trượt thêm đoạn đường S cơng lực từ là:
2
2
S R
v l B S F
A
- Động trước ngừng tác dụng lực là: 2 .
1mv2
Wđ
- Theo định luật bảo tồn NL, đến dừng lại tồn động chuyển thành công lực từ (lực cản) nên: 2
1 2
2 S
R v l B mv
Từ suy ra:
0 2
mRv
S 0,08m 8cm
B L
.)
Câu 4: (4 điểm)
Cho mạch điện hình vẽ (hình 2) Biết E1=6V, r1=1Ω,
r2=3Ω, R1=R2=R3=6Ω Vơn kế lí tưởng
a) Vơn kế 3V Tính suất điện động E2
b) Nếu nguồn E2 có cực dương nối với B, cực âm nối với
D vơn kế bao nhiêu?
Đáp án câu (4 điểm)
5
Hình 2
A B
C R1
R2
R3 V
D
E1,r1 E2,r2
A B
C R1
R2
R3 V
D
E1,r1 E2,r2
(6)+ Điện trở mạch là: R=
R2(R1+R3)
R2+R1+R3=4 (0,5 đ) + I đến A rẽ thành hai nhánh:
1
1
2
1
2
I R I
I
I R R (0,5 đ)
+ UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I = -3I (0,25 đ)
+ |UCD|=3V -3I = ±3 I = 1A, I = 3A (0,25 đ)
+ Với I= 1A E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = E2 = 2V (0,25 đ)
+ Với I = 3A E1 + E2 =8 = 24 E2 = 18V (0,5 đ)
b) Khi đổi chỗ hai cực hai nguồn mắc xung đối
Với E2 = 2V< E1: E1 phát, E2 thu, dòng điện từ cực dương E1 I= E1−E2
R+r1+r2=0,5 A U
CD = UCA + UAD =6 -3I = 4,5V (0,5 đ)
Với E2 = 18V > E1: E2 nguồn, E1 máy thu (0,25 đ) I= E2−E1
R+r1+r2=1,5 A (0,5 đ) UCD = UCA + UAD = R1I1 + E1 +r1I = +3I = 10,5V (0,5 đ)
Câu (3,0 điểm)
Một vật sáng AB đặt cố định , song song cách ảnh 1,8 m Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f, đặt khoảng vật Trục thấu kính vng góc với vật màn, điểm A nằm trục
a)Cho f= 25 cm Xác định vị trí thấu kính để có ảnh rõ nét
b)Xác định tiêu cự thấu kính để có vị trí ảnh rõ nét
Đáp án câu ( điểm )
a)Ta có: d + d’ = 1,8 (1) 0,5 đ + Cơng thức thấu kính:
1 1 '
f d d (2) 0,25 đ
+Từ (1) (2) ( ')d 21,8 ' 1,8d f (3) 0,5 đ0
+Với f = 0,25 m Giải (3) có nghiệm
' 1,5 ' 0,3
d m
d m
0,5 đ Vậy: Thấu kính đặt cách 1,5 m 0,3 m cho ảnh rõ nét 0,25 đ
(7)P
T
0 T0
2P0 1 2
3 4
2T0 P0
P(105Pa)
V(l)
0 3,12
2 1 2
3 4
12,48
6,24
V(l)
T(K)
3,12
1
2 3
4
12,48
6,24
300 600
150
b) ' 1,82 7, f .0,25 đ +Để có vị trí thấu kính cho ảnh rõ (3) phải có nghiệm kép
2
' 1,8 7,2f
.0,25 đ 0,45( )
f m
0,5 đ
Câu 6: (3 điểm)
Có g khí Heli (coi khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực
một chu trình – – – – biểu diễn giản đồ P- T hình bên Cho P0 = 105Pa; T0 = 300K
a) Tìm thể tích khí trạng thái 4.
b) Hãy nói rõ chu trình gồm đẳng trình Vẽ lại chu trình giản đồ P-V giản đồ V-T (cần ghi rõ giá trị số chiều biến đổi chu trình)
c) Tính cơng mà khí thực giai đoạn chu trình
Đáp án câu ( điểm )
a)Quá trình – có P tỷ lệ thuận với T nên q trình đẳng tích, thể tích trạng thái nhau: V1 = V4
Sử dụng phương trình C-M trạng thái ta có:
1 1 m P V RT
, suy ra:
1
1 RT m V
P
0,25 đ
Thay số: m = 1g; = 4g/mol; R = 8,31 J/(mol.K); T1 = 300K P1 = 2.105 Pa ta được:
3
1
1 8,31.300
3,12.10 2.10
V m
0,25 đ
b Từ hình vẽ ta xác định chu trình gồm đẳng trình sau:
1 – đẳng áp; – đẳng nhiệt; 0,25 đ 3 – đẳng áp; – đẳng tích 0,25 đ
Vì vẽ lại chu trình giản đồ P-V (hình a) giản đồ V-T (hình b) sau: 0,5 đ
(8)c.Để tính cơng, trước hết sử dụng phương trình trạng thái ta tính thể tích:
V2 = 2V1 = 6,24.10 – m3; V3 = 2V2 = 12,48.10 – m3
Cơng mà khí thực giai đoạn:
5 3
12 1( 1) 2.10 (6, 24.10 3,12.10 ) 6, 24.10
A p V V J
0,5 đ
5
3 23 2
2
lnV 2.10 6,24.10 ln 8,65.10
A p V J
V
0,5 đ
5 3
34 3( 3) 10 (3,12.10 12, 48.10 ) 9,36.10
A p V V J
0,5 đ
41
A trình đẳng áp