Ôn thi học sinh giỏi Vật lý 11 - Đề 10

Sở gd-đt Quảng Bình Kỳ thi chọn học sinh giỏi lớp 11- THPT Năm học 2008-2009 Đề chính thức Môn: vật lý – chuyên ( Thời gian làm bài : 150 phút – không kể thời gian giao đề) Câu 1(2,5 điểm): Một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 500g được buộc vào 2 sợi dây không giãn, khối lượng không đáng kể. Hai đầu còn lại buộc vào hai đầu một thanh thẳng đứng. Cho hệ quay xung quanh trục thẳng đứng qua thanh với vận tốc góc. Khi quả cầu quay trong mặt phẳng nằm ngang và các sợi dây tạo thành một góc 900( hình vẽ). Chiều dài của dây trên là a = 30cm, của dây dưới là b = 40cm. Cho gia tốc rơi tự do g = 10m/s2. Tính: a/ Lực căng các sợi dây khi hệ quay với = 8rad/s. b/ Vận tốc góc để dây trên bị đứt. Biết rằng dây bị đứt khi lực căng của nó T = 12,6N. Câu2:(2,5 điểm).Một mol khớ lớ tưởng thực hiện chu trỡnh 1-2-3-1. Trong đú quỏ trỡnh 1 - 2 được biểu diễn bởi phương trỡnh T=T1(2- bV)bV (với b là một hằng số dương). Qỳa trỡnh 2 - 3 có áp suất không đổi. Qỳa trỡnh 3 - 1 biểu diễn bởi phương trỡnh : T= T1b2V2. Biết nhiệt độ ở trạng thỏi 1 và 2 là: T1 và 0,75T1. Hóy tớnh cụng mà khối khớ thực hiện trong chu trỡnh đú theo T1. k3 R Bài 3:(3,0 điểm) Cho sơ đồ mạch điện như hỡnh vẽ. Ban đầu cỏc khúa k đều mở, cỏc tụ điện cú cựng điện dung C và chưa tớch điện.Cỏc điện trở giống nhau và bằng R.Nguồn cú hiệu C C C điện thế U. Đóng khúa k1, sau khi cỏc tụ đó tớch điện M N xong, mở k1 và sau đó đúng đồng thời cả hai khoá k2 và k3 k2 R a/ Tỡm nhiệt lượng tỏa ra trờn mỗi điện trở R từ khi k1 đúng k2 và k3 đến khi mạch điện đã ổn định. +U- b/ Xỏc định cường độ dũng điện qua cỏc điện trở vào thời điểm A B mà hiệu điện thế trờn hai bản của tụ điện ở giữa hai điểm MN có độ lớn bằng . Bỏ qua điện trở dõy nối và cỏc khúa k. Bài 4: (2,0điểm) Một tụ điện phẳng có hai bản nối với nhau bằng một dây dẫn, đặt trong một từ trường đều B hướng song song với hai bản. Một tấm kim loại có bề dày bằng 1/3 khoảng cách giữa hai bản tụ, diện tích bề mặt bằng diện tích của bản tụ, bay dọc theo bản tụ điện với vận tốc v vuông góc với B ( hình vẽ). Bỏ qua hiệu ứng ở mép tụ điện. Hãy tìm mật độ điện tích cảm ứng trên các bản tụ ở thời điểm khi tấm kim loại nằm hoàn toàn bên trong tụ điện. ế + B Đáp án vật lí lớp 11 – không chuyên Câu 1:( 2,5điểm) a/ Vẽ hình, biêủ diễn đúng các lực tác dụng vào vật. Xét trong hệ quy chiếu quay. Điều kiện cân bằng của vật : a b r ...................................0,25đ Chiếu lên phương các sợi dây: (1).........0,25đ (2)........0,25đ Với : ............0,25đ . Thay các giá trị của và = 8rad/s vào (1) và (2) ta được : = 9,14N....................................................0,5đ = 0,6N....................................................0,5đ Khi Ta = 12,6N dây trên sẽ đứt và vận tốc góc lúc đó sẽ là : ...................................................................0,25đ Thay số tính được : = 10rad/s...............................................................0,25đ Câu 2:( 2,5điểm) + Để tớnh cụng mà khối khớ thực hiện , ta vẽ đồ thị biểu diễn chu trỡnh biến đổi trạng thỏi của chất khớ trong hệ tọa độ hệ tọa độ (PV)...................................0,25đ. + Quỏ trỡnh biến đổi từ 1-2: Từ T=PV/R và T = T1(2- bV)bV => P= - Rb2T1V+2RbT1 ................................ ..... ...... (0,25đ) + Quỏ trỡnh 2-3 là quỏ trỡnh đẳng ỏp P2 = P3........................................(0,25đ) + Quỏ trỡnh biến đổi từ 3-1 Từ T=PV/R và T = T1b2 V2 => P= Rb2T1V .. ..............(0,25đ); Hình vẽ.......0.25đ P P1 1 P2 3 2 0 V V3 V1 V2 +Thay T=T1 vào phương trỡnh T = T1(2- bV)bV => V1= 1/b => P1= RbT1 ........ ........... ......................................................0,25đ +Thay T2= 0,75T1 vào phương trỡnh T = T1(2- bV)bV => V2= 3/2b=1,5V1 và V2=0,5V1(vỡ V2 > V1 nờn loại nghiệm V2 = 0,5V1) ......0,25đ + Thay V2 = 1,5/b vào P= -Rb2T1V + 2RbT1 => P2= P3 = 0,5RbT1=0,5P1 => V3 = 0,5V1 =1/2b . ................................. 0,5đ +Ta cú cụng A = 0,5(P1 - P2 ).(V2-V3) = 0,25RT1 ................. ........... ......... 0,25đ Câu 3:( 2,5 điểm) + Năng lượng của hệ hai tụ trước khi các bản chưa di chuyển: W1=2. C.U2= C.U2......................................................................0.25đ Điện tích hệ Q=2C.U......................................................................0.25đ +Khi hai bản của một tụ đã di chuyển đến khoảng cách bằng một nửa lúc đầu, địên dung của tụ này là 2C...............................................................................0.25đ + Gọi W2 là năng lượng của hệ, U1 là hiệu điện thế trên mỗi tụ lúc này: Q = Q1+ Q2 => 2C.U=(C+2C)U1= 3CU1 => U1=U......................................0.5đ W2 =C.U+2C.U=C.U+C.U=C.=..........................0.25đ + Độ biến thiên năng lượng của hệ bằng động năng mà hai bản tụ thu được. 2Wđ= W1-W2 ..................................................................................................0.5đ 2Mv2=. ......................................................................0.25đ => ..............................................................................................0.25đ Câu 4:( 2,5điểm) + Để thuận tiện ta chỉ xét vòng có bán kính R mà không đưa các chỉ số “1” và “2”. Theo điều kiện của đề bài , trong đó Bo và k đều là các hằng số..........0.25đ. + Nếu α là góc không đổi giữa pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây và cảm ứng từ B, thì từ thông gửi qua mặt phẳng khung dây là: Ф = ...................0.25đ. +Suất điện động cảm ứng trong vòng dây: ......................0,25đ + Dòng điện chạy trong vòng dây: ........................................0,5đ trong đó và ......................................................0,25đ + và ..............................................................0,5đ + Nhìn vào công thức ta thấy tất cả các đại lượng đưa vào công thức là như nhau đối với cả hai vòng dây.Do đó dòng điện cảm ứng trong hai vòng dây là giống nhau..0,5đ