Đề và đáp án thi học sinh giỏi - Môn Vật lý - Lớp 11

SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ ---------------------- ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI - MÔN VẬT LÝ - LỚP 11 NĂM HỌC : 2008 – 2009 ------------------------------ Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1: (2,5 điểm) m1 m2 Hai vật có khối lượng m1 = 150 kg và m2 = 100 kg được nối bằng dây vắt qua dòng dọc đặt ở đỉnh một mặt phẳng nghiêng góc 30o so với đường nằm ngang (H. 1). Vật m1 trượt trên mặt phẳng nghiêng với hệ số ma sát k. Thả cho hệ thống chuyển động, m2 đi được quãng đường h = 0,8 m thì có vận tốc v = 0,5 m/s (Lấy g = 10 m/s2) Tính hệ số ma sát k ? Tính lực căng của dây ? (H. 1) Bài 2: (2,5 điểm) Người ta dùng bơm tay để bơm không khí vào một cái săm. Xilanh của bơm có chiều cao h = 40 cm và đường kính d = 5 cm. Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 6 lít không khí có áp suất 5. 105 N/m2 ? Biết thời gian mỗi lần bơm là 1,5 giây và áp suất ban đầu của săm bằng áp suất khí quyển bằng 105 N/m2. Coi nhiệt độ không khí là không đổi. A A M N B R1 R2 R3 R4 Bài 3: (2,5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ (H. 2). Mỗi nguồn điện có suất điện động E , điện trở trong r = 4. Các điện trở R1 = R2 = R2 = 40, R4 = 30. Ampe kế có điện trở Ra 0 và chỉ 0,5A. a) TínhE ? b) Nếu thay ampe kế bằng tụ điện có điện dung C = 10F thì điện tích trên tụ là bao nhiêu? (H. 2) Bài 4: (2,5 điểm) e n A H Cho bản hai mặt song song có bề dày e = 6 cm, chiết suất n = 1,5 (H. 3). Tính khoảng cách vật - ảnh trong các trường hợp: A và bản đều đặt trong không khí. A và bản đều đặt trong nước (chiết suất n’ = 4/3). A đặt trong nước, mặt kia của bản tiếp giáp với không khí. ( Cho AH = 20 cm ) (H. 3) ------ Hết------ Họ và tên thí sinh:Số báo danh: (Lưu ý: Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ ---------------------- HƯỚNG DẪN CHẤM HỌC SINH GIỎI - MÔN VẬT LÝ - LỚP 11 NĂM HỌC : 2008 – 2009 ------------------------------ Bài Mục Lời giải Điểm 1 a + Gọi T là độ lớn của lực căng. a là gia tốc của hai vật. Ta có phương trình chuyển động của hai vật: Vật 1: T – P1 – Fms = m1. a (1) Trong đó P1 = m1.g.Sin = Vật 2: m2.g – T = m2. a (2) Cộng (1) và (2) ta được: g. (m2 - ) – Fms = (m1 + m2). A (3) + Mặt khác ta có: v2 = 2.a.h a = = 0,156 m/s2 + Thay giá trị của a, m1, m2 vào (3) ta được: Fms = 211 N và k = 0,16. 0,25 0,5 0,25 0,5 0,25 0,5 b + Thay giá trị của a, m2 vào (2) ta được: T = m2 (g - a) = 984N 0,25 2 + Lượng không khí mỗi lần bơm vào săm có thể tích: Vo = .h và suất bằng áp suất khí quyển po. + Lượng không khí này vào săm chiếm thể tích V và có áp suất p. Do nhiệt độ không khí không đổi nên: p.V = po.Vo p = .po + Sau n lần bơm áp suất, do không khí mới bơm vào gây ra trong săm áp suất np. Ta có: np = n.h.po . +Áp suất tổng cộng của không khí trong săm:p’ = np + po = n.h.po + po n = + Thời gian bơm là: t = 1,5n = 1,5. t = 1,5. = 46 s 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 3 3 a + E b = 5E ; rb = = = 10 Do ampe kế có điện trở không đáng kể, ta có thể chập A và B ta được mạch ngoài mắc: R4 // (R2 nt (R1 // R3)) + R13 = = = 20 R123 = R13 + R2 = 20 + 40 = 60 R = = = 20 + UAM = E b – I.rb = I.R = 20I E b = I.(R + rb) = 30.I (1) I13 = I2 = = ; U13 = UAN = I13.R13 = + I1 = = mà Ia = I – I1 Ia = I - I = = 0,6 A + Thay vào (1) ta có E b = 30.I = 30.0,6 = 18V E = = 3,6V 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 b + Khi thay ampe kế bằng tụ điện thì mạch ngoài được mắc như sau: R1 nt (R2 //(R3 nt R4)) + R34 = R3 + R4 = 30 + 40 = 70 RNM = = 25,45 R = R1 + RMN = 40 + 25,45 = 65,45 + I = = 0,24A UNM = I.RNM = 0,24 . 25,45 = 6,1V + I34 = = 0,087A mà UAB = UAN + UNB = I.R1 + I34.R3 UAB = 0,24 . 40 + 0,087 . 40 = 13V + Điện tích trên tụ là: q = C.UAB = 10 . 13 = 130C 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 4 a + Công thức về khoảng cách vật – về bản mặt song song cho: AA’ = e.(1 - ) = 6. = 2(cm) 0,5 b + Tương tự ta có: AA’ = e.(1 - ) = 6. = = 0,67(cm) 0,5 c + Coi bản song song là hệ gồm hai lưỡng chất phẳng song song (L1) và (L2) ta có sơ đồ tạo ảnh: e n A H A2 I A1 A A1 A2 + Xét lần lượt mỗi ảnh tạo ra, ta có: = HA1 = .HA HA1 = .20 = 22,5 (cm) + = IA2 IA2 = = 19 (cm) AA2 = IA – IA2 = 26 – 19 = 7(cm). Chùm tia ló phân kì. Vậy ảnh ảo, cách mặt thứ hai 19 (cm). 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25