k11 tqd dong thap 2018 vật lí

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (187.28 KB, 9 trang )

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

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG THÁP

TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN QUANG DIÊU

KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30 - 4 LẦN THỨ XXIVĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN VẬT LÍ. KHỐI 11

ĐỀ THICâu 1: CƠ HỌC (5 điểm)

1. Hai quả cầu nhỏ có cùng khối lượng m = 10g được nối với nhau

bằng một lị xo nhẹ, có chiều dài tự nhiên L= 10cm và độ cứng K =100N/m. Hai quả cầu này có thể trượt khơng ma sát trên mặt phẳngnằm ngang dọc theo hai thanh. Ban đầu lị xo khơng biến dạng, 2 quả

nằm ở A và O như hình vẽ. Truyền cho quả cầu ở O vận tốc v0 = 2m/s.Tính độ dãn tỉ đối lớn nhất của lị xo.

2. Giải lại bài tốn trên trong trường hợp các quả cầu có thể chuyểnđộng khơng ma sát trên mặt phẳng nằm ngang mà khơng có các thanhnhư hình vẽ.

Đáp án

1. Vì hai quả cầu cùng khối lượng nên khối tâm C của hệ hai quả cầu nằm tại là trung điểm của lò xo. Áp dụng định luật bảo tồn năng lượng ta có

4v

C

kllvml



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

Từ đó ta có:

 

0, 5

Từ đó ta có:



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

Câu 1. Treo hệ gồm hai vật m1, m2 giống hệt nhau có cùng khối lượng m và một quả cầu đặc đồngchất có khối lượng M, bán kính R vào hai rịng rọc cố định bằng hai sợi

dây mảnh, mềm, nhẹ, không dãn và đủ dài. Các sợi dây nối vào quả cầutại hai điểm ở hai đầu một đường kính song song với mặt phẳng nằmngang như hình 1. Hai rịng rọc giống hệt nhau có dạng hình trụ đặc,đồng chất, khối lượng m0, bán kính r và nằm trên cùng độ cao, cách nhaumột khoảng 2(L + R). Biết r và rịng rọc có trục vng góc với mặtLphẳng hình vẽ. Bỏ qua ma sát ở trục quay và lực cản khơng khí. Giả thiếtrằng dây khơng trượt trên rịng rọc. Gia tốc rơi tự do là g.

1. Xác định điều kiện cần thiết để hệ cân bằng và tính khoảng cách từ tâm hình học của M đến mặt

phẳng chứa hai trục của ròng rọc khi hệ cân bằng.

2. Từ vị trí cân bằng kéo vật M xuống phía dưới một đoạn nhỏ A theo phương thẳng đứng rồi bng

a) Tìm chu kì dao động của các vật.b) Tính vận tốc cực đại của M, m1 và m2.

Đáp án

1. Sử dụng điều kiện cân bằng kết hợp với tính đối xứng của cơ hệ ta có: T1T2 T1T2mgÁp dụng định luật II Newton cho M ta được: T 2 T2  PM 0

   Điều kiện cần thiết để hệ cân bằng: M 2m 0,25

Khoảng cách từ tâm hình học của M đến mặt phẳng chứa hai trục của ròng rọc

g

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

2. Chọn gốc thế năng là lúc hệ ở trạng thái cân bằng khi đó theo định luật bảo toàn cơ năng ta

hay vm M vM2m

Câu 3: ĐIỆN –TỪ (5 điểm)

Cho đĩa mỏng kim loại bán kính R, tích điện Q với mật độ điện mặt phân bố có dạng đối xứng là

 

 và r là khoảng cách từ vị trí ta xét tới tâm đĩa.

1. Hãy tính điện dung của đĩa?

2. Cho đĩa quay với tốc độ góc  khơng đổi xung quanh trục Oz đi qua tâm O và vng góc với mặt

đĩa. Giả sử rằng điện tích không phân bố lại. Xác định momen từ do đĩa tạo ra.Đáp án

1. Xét vành khăn nguyên tố tại bán kính r: dS2rdr 0,25

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

Điện thế do nó gây ra tại tâm:

r dr

r R

 

Mô men từ nguyên tố:

Câu 4: DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI (5 điểm)

Một gia đình sử dụng điện dùng dây đồng bán kính R và lớp vỏ bọc bằng nhựa bề dày là d.Biết hệ số dẫn nhiệt của nhựa là λ và hệ số dẫn nhiệt của đồng lớn hơn rất nhiều so với của nhựa. Hiệu điện thế của nguồn vào là U, công suất tiêu thụ là P, nhiệt độ môi trường là T. Cho điện trở suất của đồng là .

1. Tìm nhiệt độ của lớp vỏ có bán kính r thịa mãn R < r < R+d.

2. Biết nhiệt độ tối đa vỏ nhựa chịu được là T1, hỏi dây dẫn này truyền được công suất cực đại bằng bao nhiêu ? Biết hiệu điện thế vẫn là U.

Đáp án

1. Xét một đoạn dài Δl của dây.

Công suất tỏa ra trên đoạn dây này: 2 2

   

công suất này phải bằng công suất truyền qua lớp võ bán kính r rldrdT

suy ra:

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

S S’O

Vậy:

1ln2 1

Để sử dụng tối ưu, tức là tăng công suất lên người ta mắc hai dây pha và một dây trung hịacó thể tăng cơng suất lên 3 lần

Câu 5: QUANG HÌNH (5 điểm)

Xét một khối cầu thủy tinh tâm O, bán kính R và chiết suất n đặt trong khơng khí. (P) là một tiết diện thẳng chứa

đường kính AB, một điểm sáng S thuộc AB, S’là ảnh của S tạo bởi các tia khúc xạ qua mặt cầu(hình 5).

1. Gọi I là một điểm tới bất kì; SO x ;S'O x ' ; SI d ; SI ' d ' . Chứng tỏ rằng:

d nxd 'x '

2. Điểm sáng S cho ảnh rõ nét khi thỏa mãn

điều kiện tương điểm. Tuy nhiên, có hai vị trícủa S (khơng trùng với O) thỏa mãn điều kiệntương điểm một cách tuyệt đối với mọi tia sángphát ra từ S. Tìm hai vị trí đó.

Đáp án

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

+ Theo đinh luật khúc xạ ánh sáng thì

sinr = nsini thay vào (1)

Câu 6: NHIỆT HỌC (5 điểm)

Một máy nhiệt lí tưởng hoạt động theo các chu trình tuần hồn với nguồn nóng là khốinước có khối lượng m1 = 10kg ở nhiệt độ ban đầu t1 = 100oC, nguồn lạnh là một khối nước cókhối lượng m2 = 5kg và ban đầu là nước đá ở nhiệt độ t2 = 0oC. Giả sử trong mỗi chu trình nhiệtđộ nguồn nóng và nguồn lạnh thay đổi khơng đáng kể. Các chu trình đều cho hiệu suất cực đại.Bỏ qua tương tác nhiệt với môi trường bên ngồi. Biết nhiệt nóng chảy của nước đá λ = 3,34.105

J/kg và nhiệt dung riêng của nước là c = 4180J/kg.K.

1. Xác định nhiệt độ của nguồn nóng khi khối nước đá đã tan được một nửa.

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

2. Xác định cơng lớn nhất có thể nhận được và nhiệt độ cuối cùng của nguồn nóngĐáp án

1. Hiệu suất cực đại của máy nhiệt trong một chu trình cho bởi cơng thức:

H       Trong đó Q2 là nhiệt lượng mà tác nhân nhả cho nguồnlạnh dùng để làm tan nước đá và tăng nhiệt độ sau khi tan. nhiệt độ nguồn lạnh chưa thay đổi vàbằng T2=273K chừng nào mà khối nước đá chưa tan hết, trong khi đó nhiệt độ nguồn nóng giảmđi sau mỗi chu trình và tới thời điểm khi nước đá đã tan một nửa thì nhiệt độ nguồn nóng chỉ cịnT3<T1. Như vậy, nhiệt độ nguồn nóng giảm dần trong quá trình máy làm việc.

Xét tại thời điểm t nào đó, nhiệt độ nguồn nóng là T và sau khoảng thời gian rất nhỏ dt của máynhiệt độ nguồn nóng giảm một lượng dT. Nhiệt lượng dQ1 do nguồn nóng cung cấp cho tác nhântrong khoảng thời gian dt là:

(3)

Vậy khi nước đá tan một lượng m thì nhiệt độ của ước nóng là 

(4) thay số liệu vào (3) với m=m2/2 ta được T3=346,68K tức là t3=49,22oC.

2. Khi nước đá tan hết nhiệt độ của nước nóng là T4=322,22K, lúc này vẫn có sự chênh lệchnhiệt độ giữa nguồn nóng và nguồn lạnh, động cơ nhiệt tiếp tục hoạt động đến khi có sự cân bằngnhiệt giữa hai nguồn nóng và lạnh. Trong giai đoạn này nhiệt độ nguồn nóng giảm dần cịn nhiệtđộ nguồn lạnh tăng dần. Xét các thời điểm nhiệt độ nguồn nóng là T1' và T2'. Động cơ nhiệt nhậnnhiệt lượng dQ1 từ nguồn nóng làm nguồn này giảm nhiệt độ dT1' đồng thời nhả cho nguồn lạnhnhiệt lượng dQ2, nguồn này tăng nhiệt độ dT2'

Ta có: dQ1=-cmdT1'; dQ2=cmdT2'.



</div>