ĐỀ HSG VẬT LÍ 11

TRƯỜNG THPT NGUYỄN DU ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI 2021 - 2022 TỔ LÍ - HĨA - ANH Mơn: Vật lí - Lớp 11 Thời gian: 180 phút (Khơng kể thời gian phát đề) Họ tên:………………………………………………….Lớp:…………… Câu (3 điểm) Một cầu nhỏ A có khối lượng 3m buộc vào đầu sợi dây, lúc đầu A giữ độ cao h = 0,2m so với mặt phẳng ngang Trên mặt phẳng ngang có đặt khối gỗ B có khối lượng 2m đứng yên.Thả cho A chuyển động không vận tốc đầu đến va chạm đàn hồi với B Vật B chuyển động không ma sát tới va chạm với vật C có khối lượng m đứng yên Coi va chạm B C mềm Hãy xác định vận tốc hệ B C sau va chạm Cho g = 10m/s2 Câu (3 điểm) Một vật M có khối lượng m = 2kg buộc vào đầu lị xo L có độ cứng k = 200N/m Vật M chuyển động mặt phẳng ngang Kéo M tới vị trí lị xo giãn đoạn 6cm thả nhẹ cho vật dao động Người ta thấy vị trí lị xo có độ nén 3cm vật có vận tốc khơng Cho g = 10m/s Tính hệ số ma sát vật M mặt phẳng ngang? Xác định vị trí mà vật có vận tốc khơng? Câu (4 điểm) Thanh kim loại CD chiều dài l  20 cm khối lượng 100g đặt vng góc với hai ray song song nằm ngang nối với nguồn điện Hệ thống đặt từ trường hướng thẳng đứng xuống B = C 0,2T Hệ số ma sát CD ray 0,1 Bỏ qua điện trở ray, điện trở nơi tiếp xúc dòng điện cảm ứng mạch D A B a) Biết ray trượt sang trái với gia tốc a = 3m/s Xác định chiều độ lớn dòng điện I qua CD b) Nâng hai đầu A,B ray lên để ray hợp với mặt phẳng ngang góc 300 Tìm hướng gia tốc chuyển động biết bắt đầu chuyển động không vận tốc đầu Câu (4 điểm) Có 12 pin giống nhau, pin có E  1,5 V, r  0,  mắc thành y dãy song song dãy có x pin ghép nối tiếp Mạch ngồi có R  0,6  Giá trị x y để công suất tiêu thụ R lớn nhất? Tính giá trị lớn đó? Câu (3 điểm) Ảnh thật S’ điểm sáng S cho TKHT có tiêu cự f =10cm hứng E vng góc với trục S’ cách trục h’ =1,5cm; cách thấu kính d’ =15cm a Tìm khoảng cách từ S đến thấu kính đến trục b Thấu kính đường trịn bán kính R = 6cm Dùng chắn nửa hình trịn bán kính r = R Hỏi phải đặt chắn cách thấu kính đoạn để S’ biến E Câu (3 điểm) Tính khối lượng khí oxi đựng bình thể tích 10 lit áp suất 150atm nhiệt độ 0oC Biết kiện chuẩn khối lượng riêng oxi 1,43 kg/m3 HƯỚNG DẪN GIẢI Lời giải Điểm Câu Áp dụng định luật bảo toàn lượng cho vật A trước va chạm ta có: 0,75 3mgh  3mv � v  gh  2m / s Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho va chạm A B: 3mv  3mvA  2mvB �  3vA  2vB (1) Áp dụng bảo toàn động cho va chạm A B 1 3mv  3mvA2  2mvB2 � 12  3vA2  2vB2 2 0,5 (2) Từ (1) (2) suy ra: vB  2, 4m / s 0,5 Áp dụng bảo toàn động lượng cho va chạm B C ta có: 0,75 2mvB  (m  2m)v ' � v '  Câu 0,5 2vB  1, 6m / s W0  k  l02  Cơ ban đầu vật: Cơ ví trí lị xo nén cm: W1  k  l12  0,25 0,25 Công lực ma sát: Ams  Fms S  t N S   mgS 0,25 Theo bảo toàn lượng biến thiên cơng lực ma 0,5 1 W0  W1  Ams � k  l02   k  l12    mg.S 2 sát nên ta có: �   0,15 0,5 Vị trí vật dừng lại vọ trí lị xo dãn đoạn l2 0,25 Áp dụng định luật bảo toàn lượng ta lại có: 0,5 W1  W2  A 'ms � 1 k  l12   k  l22    mg.( l1  l2 ) 2 � l2  Vậy vật dừng lại lần vị trí lị xo khơng biến 0,5 dạng Câu 3a r r r r P Các lực tác dụng lên ray: , N , F , Fms r r r r r P  N  F  F  ma ms Theo định luật Niu tơn ta có: (*) Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động, chiếu (*) lên chiều dương ta được: F  Fms  ma 0,25 0,25 0,5 � IBl sin    mg  ma � I  10 A Câu 3b 0,5 Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta dòng điện I từ vào 0,5 Chiếu biểu thức (*) lên trục Ox, ta được: P sin   F cos   Fms  ma 0,5 0,5 Vẽ hình: � mg sin   IBl cos    mg cos   ma � a  7, 6m / s 0,5 0,5 Câu Ta có xy  12 0,25 0,25 Mặt khác: P  I R Pmax I max Cường độ dòng điện qua R là: I  Áp định lý 0,5 1,5 x 1,5  0, x x  0,  x 60 60 Cauchy cho mẫu: 0,5 0, x  x 60 , ta có: 0, x 0, x  �  0,01 x 60 x 60 0,5 0, x   0, 01 Mẫu đạt giá trị nhỏ là: x 60 Khi 0, x  �x6 � y 2 x 60 0,5 max Câu 5a dụng xE 1,5 x  xr 0, x R 0,  y y  1,5  7,5 A � 0, 6  60 max  max Khoảng cách từ S tới thấu kính:  33, 75W R I P 0,5 0,5 1 d ' f   �d   30cm f d d' d f Khoảng cách từ S tới trục chính: 0,5 I k  Câu 5b d ' h' dh '  �h  3cm d h d' A’ B’ chắn, l khoảng cách từ A’B’ tới thấu kính Trường hợp 1: Màn chắn đặt trước thấu kính Hình vẽ: d d’ S 0,5 A A’ S’ B’ B Xét hai tam giác đồng dạng: SAB SA’B’ ta có: AB d 2R 30  �  � l  15cm A' B ' d  l R 30  l 0,5 Trường hợp 2: Màn chắn đặt sau thấu kính d d’ A S 0,5 A’ S’ B’ B Xét hai tam giác đồng dạng: S’AB S’A’B’ ta có: AB d' 2R 15  �  � l  7,5cm A ' B ' d ' l R 15  l Câu Biết 0  m m  V0 V suy 0V0  V Vì nhiệt độ khơng đổi nên: p0V0  pV 0,5 (1) (2) Từ (1) và(2) suy ra:  0 p 1, 43.150   214,5kg / m3 p0 m  214, 5.10 2  2,145kg 0,5 0,5 ... 0,5 Vị trí vật dừng lại vọ trí lị xo dãn đoạn l2 0,25 Áp dụng định luật bảo tồn lượng ta lại có: 0,5 W1  W2  A 'ms � 1 k  l12   k  l22    mg.( l1  l2 ) 2 � l2  Vậy vật dừng... B C ta có: 0,75 2mvB  (m  2m)v ' � v '  Câu 0,5 2vB  1, 6m / s W0  k  l02  Cơ ban đầu vật: Cơ ví trí lị xo nén cm: W1  k  l12  0,25 0,25 Công lực ma sát: Ams  Fms S  t N S ... lượng riêng oxi 1,43 kg/m3 HƯỚNG DẪN GIẢI Lời giải Điểm Câu Áp dụng định luật bảo toàn lượng cho vật A trước va chạm ta có: 0,75 3mgh  3mv � v  gh  2m / s Áp dụng định luật bảo toàn động lượng