Ôn thi học sinh giỏi Vật lý 11 - Đề 2

ĐỀ 02 Bài 1. Các electron được tăng tốc từ trạng thái nghỉ trong một điện trường có hiệu điện thế U = 103(V) và thoát ra từ điểm A theo đường Ax. Tại điểm M cách A một đoạn d = 5(cm), người ta đặt một tấm bia để hứng chùm tia electron, mà đường thẳng AM hợp với đường Ax một góc a = 600. a) Hỏi nếu ngay sau khi thoát ra từ điểm A, các electron chuyển động trong một từ trường không đổi vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. Xác định độ lớn và chiều của véc tơ cảm ứng từ để các electron bắn trúng vào bia tại điểm M? b) Nếu véc tơ cảm ứng từ hướng dọc theo đường thẳng AM, thì cảm ứng từ B phải bằng bao nhiêu để các electron cũng bắn trúng vào bia tại điểm M? Biết rằng B ≤ 0,03 (T). Cho điện tích và khối lượng của electron là: -e = -1,6.10-19(C), m = 9,1.10-31(kg). Bỏ qua tác dụng của trọng lực. Bài 2 A B E L Một vật sáng AB hình mũi tên đặt song song với một màn E như hình bên. Khoảng cách giữa AB và E là L. Giữa AB và E có một thấu kính hội tụ tiêu cự f. Tịnh tiến thấu kính dọc theo trục chính AE người ta thấy có hai vị trí của thấu kính đều cho ảnh rõ nét của AB trên màn. a/ Tìm điều kiện của L để bài toán thỏa mãn. b/ Biết khoảng cách giữa hai vị trí của thấu kính là a. Tìm tiêu cự f của thấu kính theo L và a. Áp dụng bằng số L = 90cm, a = 30cm. c/ Vẫn thấu kính và màn E như trên, thay AB bằng điểm sáng S đặt trên trục chính của thấu kính và cách E một khoảng 45cm. Xác định vị trí đặt thấu kính để trên màn thu được vùng sáng có kích thước nhỏ nhất. Bài 3: A B A Một thanh AB đồng chất khối lượng m = 20kg dựa vào tường trơn nhẵn dưới góc nghiêng . Hệ số ma sát giữa thang và sàn là a) Thang đứng yên cân bằng, tìm các lực tác dụng lên thanh khi b) Tìm các giá trị để thang đứng yên không trượt trên sàn c) Một người có khối lượng m = 40kg leo lên thang khi . Hỏi người này lên tới vị trí M nào trên thang thì thang sẽ bị trượt. Biết rằng thang dài l = 2m. Lấy g = 10m/s2. Bài 4: A V R3 R1 R2 R A B (E,r) Một bình hình trụ kín đặt thẳng đứng, có một pittông nặng cách nhiệt chia bình thành hai phần. Phần trên chứa 1mol và phần dưới chứa 2mol của cùng một chất khí. Khi nhiệt độ hai phần là T0 = 300K thì áp suất của khí ở phần dưới bằng ba lần áp suất khí ở phần trên. Tìm nhiệt độ T của khí ở phần dưới để pitông nằm ngay chính giữa bình khi nhiệt độ phần trên không đổi Bài 5:Cho mạch điện: Trong đó:E = 80V, R1 = 30 W, R2 = 40 W, V A R3 = 150 W R + r = 48W, ampe kế chỉ 0,8A, vôn kế chỉ 24V. Tính điện trở RA của ampe kế và điện trở RV của vôn kế. Khi chuyển R sang song song với đọan mạch AB. Tính R trong hai trường hợp: Công suất tiêu thụ trên điện trở mạch ngoài đạt cực đại. Công suất tiêu thụ trên điện trở R đạt cực đại. Bài1: a)(1 điểm) H O a M x A Å · · · Vận tốc của e ở tại A là: suy ra v » 1,875.107m/s +) Khi e chuyển động trong từ trường chịu tác dụng của lực Lorenxơ, có độ lớn FL = evB, để e bắn vào bia tại M thì có hướng như hình vẽ. Þ có chiều đi vào. Vì nên lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm, làm e chuyển động tròn đều, bán kính quỹ đạo là R = OA =OM. Ta có FL = maht = R = Ta có AH = OAcos300 d/2 = R./2 R = d/ B = mv/(de) » 3,7.10-3T. b) Véc tơ hướng theo AM. Phân tích: với = v.sin = 1,62.107m/s, =v.cos=0,938.107m/s + ) Theo , dưới tác dụng của lực Lorenxơ làm e chuyển động tròn đều với bán kính R= chu kì quay T = 2= . M x A · +) Theo , thì e chuyển động tịnh tiến theo hướng của , với vận tốc = vcos. +) Do đó, e chuyển động theo quỹ đạo xoáy trôn ốc với bước ốc là: = T. +) Để e đập vào bia tại M thì: AM = d = n= n T= n B=n.6,7.10-3 (T) S S' O I M N Vì n < 4,48 n = 1, 2, 3, 4. Vậy: n = 1 thì B = 6,7.10-3T; n = 2 thì B = 0,0134T n = 3 thì B = 0,0201T; n = 4 thì B = 0,0268T Bài 2 (2,5đ) a/ ; Để có hai vị trí của thấu kính đều cho ảnh rõ nét trên của AB trên màn. thì pt phải có 2 nghiệm => Δ > 0 => L > 4f. b/ Nghiệm A B A Thay số f = 20cm.c/ , Theo Côsi MNmin khi = 30cm. Bài 3 a) Thang cân bằng: Chiếu lên Ox, Oy (hình vẽ): Mặt khác: b) Tính để thang không trượt trên sàn:Ta có: Vì Mặt khác: A B A c) Đặt AM = x Ta có: Chiếu lên Ox, Oy (hình vẽ): Mặt khác: Thang bắt đầu trượt khi: (2). Từ (1) và (2): x = 1,3m Bài 4: Gọi p1, V1 và p2, V2 ; p’1, V’1 và p’2, V’2 tương ứng là thể tích và áp suất của phần trên và phần dưới trước và sau khi thay đổi nhiệt độ Khi chưa thay đổi nhiệt độ: Mặt khác: (P,S : trọng lượng và tiết diện của pittông) Sau khi thay đối nhiệt độ phần dưới, pittông ở chính giữa: + Phần trên nhiệt độ không đổi: + Phần dưới nhiệt độ thay đổi từ T0 đến T: Ta vẫn có: Bài 5. Gọi I là cường độ dòng điện trong mạch chính: Ta có: E = I (r + R) + R2 (I – IA) + UV 80 = 48I + 40 (I – 0,8) + 24 Þ I = 1A UAB = (I – IA) R2 + UV = 32V Ta có: a. Khi chuyển R sang song song với đoạn mạch AB thì mạch ngoài có điện trở (1) Công suất P của điện trở mạch ngoài: P = E . I – rI2 Hay : rI2 – E.I + P = 0 D = E2 – 4.r.P ³ 0 A V R3 R1 R2 R A B (E,r) Mặt khác ta có: P = Pmax khi RN = r (2) Từ (1) và (2): Þ R = 32W b. Gọi: I’ là cường độ dòng điện qua R I3 là cường độ dòng điện qua mạch AB có chứa R1, R2, RA,R3 Ta có: Với (E’, r’): nguồn tương đương Công suất tiêu thụ trên R cực đại khi: R = r’ Và do đó: R = 48 – 32 = 16W