Đề thi đề nghị thi học sinh giỏi giỏi vòng tỉnh môn Vật lý

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG THPTt.pCAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ ( HS giỏi VÒNG TỈNH 08-09) MÔN VẬT LÝ. Câu 1 (3 đ). Chuyển động của vật rắn. α b H2 m1 m2 H1 Cho hệ như H1. Tìm điều kiện để m1 chuyển động đi xuống ? Với điều kiện đó, hãy tính gia tốc góc của ròng rọc và lực căng trên các đoạn dây ? Biết momen quán tính của ròng rọc là I, hai vành trên ròng rọc là đồng tâm và có bán kính lần lượt là R và R/2. Câu 2 (3 đ). Cân bằng của vật rắn. Một quả cầu đồng chất khối lượng m = 3kg được giữ trên mặt phẳng nghiêng trơn nhờ một dây treo như H2 . Cho a = 300, lấy g = 10m/s2. Khi dây treo hợp với phương đứng một góc b thì lực căng dây là 10N. Xác định góc b và lực nén của quả cầu lên mặt phẳng nghiêng lúc này ? Câu 3( 3 đ ) Nhiệt Một mol khí thực hiện chu trình biểu diễn trong hệ tọa độ ( P, V ) như hình vẽ: đường thẳng 2 – 4 qua gốc O; 2 điểm 1 và 3 ở trên cùng một đường đẳng nhiệt. Cho: V1 = V4 = 8,31 lít P1 = P2 = 4.10 5 N/m2 P3 = P4 = Tính nhiệt độ của các trạng thái. Vẽ đồ thị biến đổi trên trong hệ tọa độ ( P, T ) Câu 4 (3). Tĩnh điện. Hai bản kim loại tích điện trái dấu,đặt song song và cách nhau d = 20cm,hiệu điện thế 2 bản là U =20V.Một electron được bắn từ bản dương về phía bản âm với vận tốc hợp với bản góc =300,độ lớn =2.106m/s (hình vẽ).Bỏ qua tác dụng của trọng lực. a/Lập phương trình quỹ đạo chuyển động của electron giữa 2 bản? b/Tính khoảng cách gần nhất giữa electron và bản âm? Cho khối lượng và điện tích của electron lần lượt là m = 9,1.10-31 kg; -e = -1,6.10-19 C. Câu 5A (3 điểm ).Dòng điện không đổi Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ( H.1),trong đó nguồn điện có suất điện động E,điện trở trong r =2 ();đèn Đ:12V-12W ;R1 = 16 ();R2 = 18 () ;R3 =24().Bỏ qua điện trở ampe kế và dây nối.Điều chỉnh để đèn sáng bình thường và đạt công suất tiêu thụ cực đại.Tính Rb, E và tìm số chỉ ampe kế? Câu 5 (3 đ). Dao động điều hòa. Một lò xo có độ cứng k = 54N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn vật M = 240g đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang như H3. Bi khối lượng m = 10g bay với vận tốc V0 = 10m/s theo phương ngang đến va chạm với M. Bỏ qua ma sát, cho va chạm là đàn hồi xuyên tâm. Viết phương trình dao động của M sau va chạm. Chọn gốc tọa độ là vị trí cân bằng của M, chiều dương là chiều va chạm, gốc thời gian là lúc va chạm. Câu 6( 3 đ ) Quang Ở đáy chậu có một bóng đèn S. Phía trên đáy chậu 60 cm đặt một thấu kính hội tụ tiêu cự 20 cm, trục chính thẳng đứng đi qua đèn. Đổ nước vào chậu thì thấy ảnh của bóng đèn di chuyển một đoạn cm. Cho chiết suất của nước là . Tính chiều cao lớp nước đã đổ vào chậu Câu 7 (2 điểm ): Thực hành. Làm thế nào xác định hệ số ma sát của một thanh trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế(hình vẽ)?Biết độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh bị trượt. SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG THPTt.pCAO LÃNH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Đáp án MÔN VẬT LÝ. Câu 1 (3 đ). Chuyển động của vật rắn. m1 m2 H1 Cho hệ như H1. Tìm điều kiện để m1 chuyển động đi xuống ? Với điều kiện đó, hãy tính gia tốc góc của ròng rọc và lực căng trên các đoạn dây ? Biết momen quán tính của ròng rọc là I, hai vành trênròng rọc là đồng tâm và có bán kính lần lượt là R và R/2. * Để m1 đi xuống : MP1 > MP2 m1g.> m2g.R m1 > 2m2 ( 0,5 đ) * Phương trình chuyển động của các vật : m1g – T1 = m1. (1) T2 – m2g = m2a (2) T1. - T2.R = Ig (3) ( 0,5 đ) Với a = gR m1g – T1 = (1’) 2T2 –2 m2g = 2m2gR (2’) T1 – 2T2 = 2 (3’) ( 1 đ) * Thế g vào (1’) và (2’) và biến đổi T1 = m1g ( 0,5 đ) T2 = m2g ( 0,5 đ) α b X Y o Câu 2 (3đ). Cân bằng của vật rắn. Một quả cầu đồng chất khối lượng m = 3kg được giữ trên mặt phẳng nghiêng trơn nhờ một dây treo như H2 . Cho a = 300, lấy g = 10m/s2. Khi dây treo hợp với phương đứng một góc b thì lực căng dây là 10N. Xác định góc b và lực nén của quả cầu lên mặt phẳng nghiêng lúc này ? Đáp án câu 2: Chiếu lên OX : -Psina + Tcos( 90 - b - a) = 0 (1) (0,5 đ) Chiếu lên OY : -Pcosa + Tsin( 90 - b - a) + N = 0 (2) (0,5 đ) Từ (1) cos(60 - b) = b = 300 (1 đ) Từ (2) N = 10N (1 đ) Câu 3: Nhiệt ( 3 điểm ) Một mol khí thực hiện chu trình biểu diễn trong hệ tọa độ ( P, V ) như hình vẽ: đường thẳng 2 – 4 qua gốc O; 2 điểm 1 và 3 ở trên cùng một đường đẳng nhiệt. Cho: V1 = V4 = 8,31 lit P1 = P2 = 4.10 5 N/m2 P3 = P4 = Tính nhiệt độ của các trạng thái. Vẽ đồ thị biến đổi trên trong hệ tọa độ ( P, T ) ĐÁP ÁN CÂU 3: ĐIỂM Ở trạng thái 1: P1V1= RT1 .. T3 = T1 = 400K... P4V4 = RT4 T4 = 100K .. Đường thẳng 2 – 4 đi qua gốc O nên: V2 = V3 = 4V1.. P2V2 = RT2 T2 = 1600K . Theo các kết quả câu a ta có: P1= 4.10 5 N/m2 P2 = P1 (1) (2) T1 = 400K T2 = 1600K P3 = 10 5 N/m2 P4 = P3 (3) (2) T3 = T1 T4 = 100K Đồ thị như hình vẽ: 0,25 đ 0,25đ 0,25đ 0,5 đ 0,25 đ 0,5đ 1đ Câu 4 (3đ ).Tĩnh điện. Hai bản kim loại tích điện trái dấu,đặt song song và cách nhau d = 20cm,hiệu điện thế 2 bản là U =20V.Một electron được bắn từ bản dương về phía bản âm với vận tốc hợp với bản góc =300,độ lớn =2.106m/s (hình vẽ).Bỏ qua tác dụng của trọng lực. a/Lập phương trình quỹ đạo chuyển động của electron giữa 2 bản? b/Tính khoảng cách gần nhất giữa electron và bản âm? Cho khối lượng và điện tích của electron lần lượt là m = 9,1.10-31 kg; -e = -1,6.10-19 C. Đáp án câu 4: a/Phương trình quỹ đạo: -Chọn hệ trục tọa độ vuông góc xOy(hình vẽ). -Chuyển động của electron trong điện trường gồm 2 chuyển động độc lập: + Theo phương Ox:Chuyển động thẳng đều. Vx =V0cos; x = V0cos.t (0,25đ) + Theo phương Oy:Chuyển động thẳng biến đổi đều. a =; V0y =V0sin; (0,25đ) y = at2 + V0y.t -Phương trình chuyển động y = - (0,5đ) è Quỹ đạo là 1 đường parabol bề lõm quay về y<0: y = -2,93 x2 +0,577x. (0,5đ) b/Tính khoảng cách gần nhất giữa electron và bản âm: Vy2 – V0y2 = 2ay (0,25đ) Lên đến vị trí cao nhất (Vy=0): 0 – ( V0sin)2 = .ymax (0,5đ) èymax = (0,25đ) èKhoảng cách gần nhất giữa electron và bản âm: hmin= d-ymax= 17,16 cm. (0,5đ) Câu 5A (3 điểm ): Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ( H.1),trong đó nguồn điện có suất điện động E,điện trở trong r =2 ();đèn Đ:12V-12W ;R1 = 16 ();R2 = 18 () ;R3 =24().Bỏ qua điện trở ampe kế và dây nối.Điều chỉnh để đèn sáng bình thường và đạt công suất tiêu thụ cực đại.Tính Rb, E và tìm số chỉ ampe kế? Đáp án câu 5A: R3b = (0,25 đ) R23b=R2 +R3b = . (0,25 đ) Ghép R23bvới (E,r) và R1 thành nguồn tương đương et, rt với : rt = (1) (0,25 đ) và et= rt.(2) (0,25 đ) Khi đó đèn Đ là mạch ngoài của nguồn(et, rt ). Để đèn sáng bình thường và đạt công suất tiêu thụ cực đại phải có: Iđ=1(A) và Rđ = 12 () = rt (0,25 đ) (1)Rb= 72() và (2)et= 2E/3. (0,25 đ) Định luật Ôm cho toàn mạch: I=1(A) =et=24 (V) (0,25 đ) E = 36(V). (0,25 đ) Dòng qua R2 : I2 = UAB / R23b với R23b = 36() (0,25 đ) è I2 =6/18 = 1/3(A) . (0,25 đ) Ib = I2= 1/12(A) (0,25 đ) èIA =Ib + Iđ = (A) . (0,25 đ). Câu 5 B(3 đ). Dao động điều hòa. Một lò xo có độ cứng k = 54N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn vật M = 240g đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang như H3. Bi khối lượng m = 10g bay với vận tốc V0 = 10m/s theo phương ngang đến va chạm với M. Bỏ qua ma sát, cho va chạm là đàn hồi xuyên tâm. Viết phương trình dao động của M sau va chạm. Chọn gốc tọa độ là vị trí cân bằng của M, chiều dương là chiều va chạm, gốc thời gian là lúc va chạm. Đáp án câu 5B: - Đl BT động lượng : mV0 = mV0’ + MV m(V0 – V0’) = MV (1) (0,5 đ) - Đl BT động năng : mV02 = mV0’2 + MV2 m(V02 – V0’2) = MV2 (2) (0,5 đ) Từ (1) và (2) V0 + V0’ = V V0’ = V – V0 (3) Thế (3) vào (1) 2mV0 = (m + M )V V = = 0,8 m/s (0,5 đ) Ta có : (0,25 đ) V = Vmax = wA A = 5,3 cm. (0,5 đ) Chọn t = 0 khi x = 0 và v > 0 = - (0,5 đ) Phương trình dao động là : x = 5,3 cos ( 15t - ) (cm). ( 0,25 đ) Câu 6: Quang ( 3 điểm ) Ở đáy chậu có một bóng đèn S. Phía trên đáy chậu 60 cm đặt một thấu kính hội tụ tiêu cự 20 cm, trục chính thẳng đứng đi qua đèn. Đổ nước vào chậu thì thấy ảnh của bóng đèn di chuyển một đoạn cm. Cho chiết suất của nước là . Tính chiều cao lớp nước đã đổ vào chậu ĐÁP ÁN CÂU 6 ĐIỂM * Khi chưa đổ nước vào: . * Khi đổ nước vào: Gọi x là chiều cao lớp nước đổ vào: . d1 d’1 d2 d’2 ... . ... Ảnh dời ra xa thấu kính x = 40 cm . 0,25 đ 0,25 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5đ Câu 7 (2 điểm ): Thực hành. Làm thế nào xác định hệ số ma sát của một thanh trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế(hình vẽ)?Biết độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh bị trượt. Đáp án câu 7:Thực hành. Để thanh chuyển động lên đều: FL = Pcos+ Psin (1). (0,25đ) Để thanh chuyển động xuống đều: FX = Pcos- Psin (2). (0,25đ) và (2) è sin = ; cos = èsin2 + cos2= 1. (20,25đ) è( )2 + ( )2 = 1 (0,5đ) è = (0,5đ) Đo FL, FX, P bằng lực kế và sử dụng công thức trên để suy ra ===================