Ôn thi học sinh giỏi Vật lý 11 - Đề 5

UBND TỈNH HÀ TĨNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Đề KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 11 THPT Môn thi: Vật lý Thời gian làm bài: 180 phút Bài 1: Một tấm ván có khối lượng nằm trên mặt phẳng ngang nhẵn và được giữ bằng một sợi dây không dãn. Vật nhỏ có khối lượng trượt đều với vận tốc từ mép tấm ván dưới tác dụng của một lực không đổi (Hình 1). Khi vật đi được đoạn đường dài trên tấm ván thì dây bị đứt. Hình 1 F m M a) Tính gia tốc của vật và ván ngay sau khi dây đứt. b) Mô tả chuyển động của vật và ván sau khi dây đứt trong một thời gian đủ dài. Tính vận tốc, gia tốc của vật và ván trong từng giai đoạn. Coi ván đủ dài. c) Hãy xác định chiều dài tối thiểu của tấm ván để m không trượt khỏi ván. Bài 2: Một xi lanh nằm ngang được chia làm hai phần bằng nhau bởi một pittông cách nhiệt. Mỗi phần có chiều dài lo = 30cm, chứa một lượng khí như nhau ở 27oC. Nung nóng một phần xi lanh thêm 10oC và làm lạnh phần kia đi 10oC. Hỏi pittông di chuyển một đoạn bằng bao nhiêu và về phía nào. Bỏ qua bề dày của pittông và sự trao đổi nhiệt giữa xi lanh với môi trường xung quanh. Bài 3: Có 24 pin giống nhau, mỗi pin có suất điện động e = 1,5 V, điện trở trong r = 1, được mắc hỗn hợp thành một bộ nguồn gồm x nhánh song song, mỗi nhánh có y nguồn nối tiếp. Bộ nguồn thu được dùng để thắp sáng bình thường cho một mạng gồm 5 bóng đèn giống nhau loại 3V-1,5W mắc nối tiếp. 1- Tìm cường độ dòng điện định mức của đèn, điện trở của mỗi đèn , điện trở của bộ đèn và hiệu điện thế đặt vào bộ đèn. 2- Xác định sơ đồ mắc bộ nguồn nói trên và vẽ sơ đồ cách mắc. Bài 4: Một thấu kính hội tụ mỏng có tiêu cự là 10cm, bán kính đường rìa là 0,5cm. Đặt một điểm sáng S đơn sắc trên trục chính phía ngoài tiêu điểm của thấu kính. Thấu kính có thể làm lệch tia sáng tới từ S một góc tối đa là bao nhiêu? Bài 5: Bốn điểm A, B, C, D trong không khí tạo thành hình chữ nhật ABCD cạnh AD = a = 3cm, AB = b = 4cm. Các điện tích q1, q2, q3 được đặt lần lượt tại A, B, C. Biết q2=-12,5.10-8C và cường độ điện trường tổng hợp tại D bằng 0. Tính q1, q3. Hướng dẫn giải Bài 1. * Xét chuyển động của m: Trước khi dây bị đứt: Ngay sau khi dây đứt: vật m vẫn trượt đều với vận tốc v * Xét chuyển động của M: Ngay sau khi dây đứt M chuyển động nhanh dần đều với: * Giai đoạn 1: + m chuyển động đều với vận tốc v, gia tốc am=0 + M chuyển động nhanh dần đều, vận tốc ban đầu =0, gia tốc Hình 1 F m M + Tấm ván đạt vận tốc v tại thời điểm * Giai đoạn 2: Vật m và M chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu và gia tốc: Quãng đường m đi được trên M kể từ khi dây đứt đến thời điểm t=to là: ® Bài 2. * Trước và sau khi di chuyển, pittông đứng yên, áp suất của khí hai bên pittông bằng nhau. Gọi S là diện tích tiết diện của pittông, po và p là áp suất của khí trước và sau khi di chuyển. * Đối với phần XL bị nung nóng: (1) Với: Vo = Slo, To = 27 + 273 = 300K, T1 = To + 10 = 310K. * Đối với phần XL bị làm lạnh: (2) Với T2 = To – 10 = 290K * Từ (1) và (2): (3) Vì T1 > T2 nên V1 > V2 è Pittông di chuyển về phần bị làm lạnh. * Gọi đoạn di chuyển của pittông là x, ta có: V1 = (lo + x)S, V2 = (lo – x)S Theo (3): Bài 3. *Dòng điện định mức: Iđ = Pđ/Uđ = 1,5/3 = 0,5A *Điện trở của mỗi đèn: Rđ = Uđ/Iđ = 3/0,5 = 6. *Điện trở của bộ bóng đèn: R = 5: Rđ = 5.6=30 *Hiệu điện thế đặt vào bộ đèn: U=5 Uđ = 5.3 =15V * Gọi x là số dãy mắc song song, y là số nguồn mắc nối tiếp trong mỗi dãy.(x,y nguyên dương) Ta có: xy =24 (1) * Định luật ôm toàn mạch cho : eb = U +Irb. Hay: ye = 15 + yr/2x 1,5y =15 +y/2x (2) * Giải (1) và (2) và loại nghiệm âm :x =2; y = 12 :có 2 dãy song song,mỗi dãy có 12 nguồn nối tiếp. * Vẽ sơ đồ: Bài 4. · Góc lệch cực đại nhận được ứng với tia sáng đến mép thấu kính. -Do điểm S nằm bên ngoài tiêu điểm F của thấu kính nên cho ảnh thật S’ ở bên kia thầu kính.(hình vẽ) - Gọi g là góc lệch của tia tới và tia ló, b là góc hợp bởi tia ló và trục chính Từ hình vẽ ta có: g = a + b · Theo giả thiết thì d, d’ >> r, khi đó a » tana = r/d ; b » tanb= r/d’ -J2 Suy ra : g = a + b = r/d + r/d’ = r= = rad = 2,90 Bài 5. Aq1 q2 B q3 D C Vectơ cường độ điện trường tại D: Vì q2 < 0 nên q1, q3 phải là điện tích dương. Ta có: C Tương tự: