11 binh thuan vật lí

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (188.47 KB, 44 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÌNH THUẬNTRƯỜNG THPT CHUYÊN TRẦN HƯNG ĐẠO

KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30 - 4 LẦN THỨ XXII – 2016ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN: VẬT LÝ; KHỐI: 11

[Bài 1]. [5 điểm]

Con lắc cầu gồm chất điểm khối lượng m được buộc bởi một sợi dây dài l vào một điểm cố định như

hình vẽ bên. Cho gia tốc trọng trường là g. Bỏ qua mọi lực cản và ma sát.

a. Con lắc thực hiện chuyển động tròn trong mặt phẳng nằm ngang với tốc độ góc 0 và sợi dây tạomột góc cố định 0 với phương thẳng đứng. Xác định góc 0.

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

b. Với trường hợp trong đó biên độ góc của dao động quanh vị trí 0 là nhỏ, tính tần số góc củanhững dao động nhỏ đó?

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

[Bài 2]. [5 điểm]

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Một quả cầu đặc, đồng chất, khối lượng m, chuyển động với vận tốc v0 đến va chạm vào mặt sàn

nằm ngang của một chiếc xe đang đứng n (hình vẽ). Thân xe có khối lượng M, hệ số ma sát trượtgiữa quả cầu và mặt sàn xe là . Xe chuyển động trên mặt phẳng ngang nhờ hai hình trụ trịn đồngchất, có cùng khối lượng M, đặt ở trục trước và sau của xe (hình vẽ). Ma sát giữa hai hình trụ và mặtphẳng ngang đủ lớn để giữ cho hai hình trụ luôn lăn không trượt. Bỏ qua ma sát ở trục quay của haihình trụ. Sau va chạm, vận tốc của quả cầu theo phương thẳng đứng giữ nguyên độ lớn nhưng bị đảochiều. Giả thiết rằng quả cầu bị trượt trong suốt thời gian va chạm.

a. Tìm vận tốc của xe sau va chạm theo , m, M, v0 và .

b. Hệ số ma sát trượt  giữa quả cầu và mặt sàn xe phải có giá trị nhỏ nhất là bao nhiêu để quả cầu

luôn bị trượt trong suốt thời gian va chạm?

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

[Bài 3]. [5 điểm]

Cho cơ hệ như hình vẽ. Rịng rọc có dạng một đĩa kim loại trịn đặc, đồng chất, bán kính R, có thểquay khơng ma sát quanh trục quay O nằm ngang. Kim loại dùng để chế tạo ròng rọc có khối lượngriêng  và điện dẫn suất . Vật treo có cùng khối lượng với rịng rọc và được gắn chặt vào đầu dây.

Cơ hệ được đặt trong từ trường đều B có phương nằm ngang và vng góc mặt rịng rọc (hình vẽ).

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Dây khơng bị trượt trên mặt rịng rọc, bỏ qua khối lượng dây và dây không bị giãn. Ban đầu, ngườigiữ cho dây căng và vật treo đứng yên. Sau đó thả nhẹ, để vật treo chuyển động với vận tốc ban đầubằng không. Giả thiết rằng sự phân bố các điện tích trên đĩa kim loại khi đĩa chuyển động xảy ra trongthời gian rất nhỏ, xem như tức thời.

a. Tìm hiệu điện thế giữa tâm O và mép rịng rọc tại thời điểm tốc độ góc của rịng rọc là . b. Tìm tốc độ góc của rịng rọc tại thời điểm t và từ đó suy ra tốc độ góc ổn định của rịng rọc.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

[Bài 4]. [5 điểm]

Cho mạch điện như hình vẽ. Các tụ có điện dung C1 = C2 = C4 = 3F; C3 = 6F. Nguồn điện có điệntrở trong khơng đáng kể và có hiệu điện thế U = 12V. Các điện trở có giá trị R1 = R2 = 1. Ban đầucác tụ khơng tích điện và ba khóa đang mở.

a. Đóng đồng thời khóa K1, K3. Tìm điện tích trên tụ C1, C2, C3 sau khi đóng K1, K3 một thời giandài.

b. Sau một thời gian dài, đồng thời mở khóa K1 và đóng khóa K2. Tính điện tích trên tụ C1, C2, C4

ngay sau khi đóng K2 và sau khi đóng K2 một thời gian t.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

[Bài 5]. [5 điểm]

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Một môi trường trong suốt tồn tại ở nửa không gian x 0trong hệ tọa độ Descartes, chiết suất củamôi trường biến đổi theo tọa độ y theo quy luật

 

2



22



n y n k a  y trong đó n0, k và a là các

hằng số dương. Xét một tia sáng tới nằm trong mặt phẳng Oxy, song song với Ox, đi đến mặt phân

cách của môi trường tại vị trí có tọa độ y = a như hình vẽ. Tìm phương trình quỹ đạo của tia sáng.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

1. Tính tỉ số giữa nhiệt dung đẳng áp CP và nhiệt dung đẳng tích CV của khối khí trên.

2. Giả sử có hai khối khí thuộc loại khí nói trên, ban đầu chúng có cùng thể tích V nhưng nhiệt độ là

T1 và T2. Dùng hai khối khí này (ở thể tích khơng đổi) làm nguồn nóng và nguồn lạnh của mộtđộng cơ nhiệt.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

a. Xác định phạm vi thay đổi của nhiệt độ cuối cùng Tf của hai nguồn.

b. Tf có giá trị bao nhiêu thì động cơ sinh cơng cực đại? Tính cơng cực đại đó.

(Có thể khảo sát động cơ nhiệt thuận nghịch hoặc không thuận nghịch trong bài toán này)

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

g

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Điều kiện cần có là 0 g

b. Gọi  là góc lệch giữa trục Ox với bán kính vng góc vẽ từ trục Oy đến chất điểm.

Do lực căng dây T đi qua Oy, trọng lực P song song Oy nên momen động lượng của chất điểm đốivới trục Oy được bảo toàn:



sin

 

. sin . '



2sin2 00

m l  l   const ml   ……….………..[0,5đ]



</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Lực căng dây vng góc với vận tốc của chất điểm nên cơng suất của nó bằng 0, cơ năng của chấtđiểm bảo toàn:

constl

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

gl

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

a. Chọn các chiều dương như hình vẽ.

Phương trình chuyển động của các hình trụ:

 



 

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

xf rMr

f rMr

(hai hình trụ lăn khơng trượt nên a2x 1.r2.r)

Phương trình chuyển động của khối tâm xe: F f1 f2 3Ma2x (2) ………..….[0,25đ]

Phương trình chuyển động của quả cầu: F ma 1x (3) …………...[0,25đ]

Từ (1), (2) và (3) ta được: ma1x4Ma2x 0

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Fdt m vvFdt mdv



</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Từ (4) và (7) ta được: 5 0

vR

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

/2 0

A xv  



</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

[Bài 7].Đáp án:

a. Khi đĩa quay, các electron tự do bên trong đĩa có cùng vận tốc vĩ mô với các phần tử của đĩa nên bị

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Lực Lorentz làm các electron tự do di chuyển ra ngồi mép đĩa, mép đĩa tích điện âm cịn ở phía trong

tích điện dương làm xuất hiện một điện trường E bên trong đĩa………[0,25đ]

Khi các quá trình dịch chuyển của electron kết thúc (thời gian của quá trình này rất nhỏ) thì lực điện

do điện trường E tác dụng lên các electron sẽ cân bằng với lực Lorentz:

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Xét trên đường trịn tâm O bán kính R, cường độ dịng điện tại vị trí này là:

I j SBr ra  I  aBr ………..………[0,25đ]

(a là bề dày của đĩa tròn)

Chia đĩa tròn thành những vành khăn mỏng, momen lực từ tác dụng lên một đoạn vành khăn có giá trịđại số: (chiều dương là chiều quay của đĩa)

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Phương trình chuyển động của đĩa và vật treo:

R ag TR aRmg Tm

dtdt

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">



</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

t   

 

2

2 g

Đáp án:

a. Chọn gốc thời gian ngay sau khi vừa đóng khóa K1

mạch đều bằng khơng, điện tích được phân bố ổn định

K

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Đoạn dây nối các bản tụ 1, 2 và 3 bị cơ lập nên theo định luật bảo tồn điện tích:

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Ngay sau khi mở K1 và đóng K2, do có điện trở R2 nên dịng điện qua tụ C2 vẫn cịn bằng khơng,điện tích trên tụ C2 nhất thời giữ giá trị như trước khi đóng K2……….………..…..[0,5đ]

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Tại thời điểm t > 0, các dòng điện có chiều như hình vẽ.

Đoạn dây nối các bản tụ 1, 2 và 4 bị cô lập nên theo định luật bảo tồn điện tích:

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Ta có: tan 1 12cos

k dxay

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

p const

dQ  A NVT dT

</div>Trang 41<div class="page_container" data-page="41">

Nhiệt dung đẳng áp của chất khí:

p constdQC