khảo sát chọn đội tuyển HSG 12

SỞ GD& ĐT HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT TÙNG THIỆN
KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ
LỚP 12 NĂM HỌC 2011 - 2012
Thời gian làm bài:90 phút (không kể thời gian giao đề)
Bài 1: (5,0 điểm)
Một electron trong đèn hình của máy thu hình có năng lượng W = 12KeV. Ống phóng
được đặt sao cho electron chuyển động nằm ngang và theo hướng Nam - Bắc địa lý. Cho biết
thành phần thẳng đứng của từ trường Trái đất có cảm ứng từ B = 5,5.10
-5
T và hướng xuống
dưới. Bỏ qua tác dụng của trọng lực.
a) Dưới tác dụng của từ trường trái đất, electron bị lệch về hướng nào? Tính gia tốc của
electron dưới tác dụng của lực từ.
b) Khi chạm vào màn hình electron bị lệch đi một khoảng bao nhiêu so với phương ban
đầu. Biết rằng khoảng cách từ điểm phóng của electron đến màn hình là l = 20cm.
Bài 2: (5,0 điểm)
Một dây dẫn cứng có điện trở không đáng kể, được uốn thành khung ABCD nằm trong
mặt phẳng nằm ngang,có AB và CD song song với nhau, cách nhau một khoảng l=0,5m, được
đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B=0,5T hướng vuông góc với mặt phẳng của khung
như hình 1. Một thanh dẫn MN có điện trở R=0,5 có thể trượt không ma sát dọc theo hai cạnh
AB và CD.
a) Hãy tính công suất cơ học cần thiết để kéo thanh
MN trượt đều với vận tốc v=2m/s dọc theo các thanh AB và
CD. So sánh công suất này với công suất tỏa nhiệt trên thanh
MN và nhận xét.
b) Thanh đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực. Sau
đó thanh còn có thể trượt thêm được đoạn đường bao nhiêu
nếu khối lượng của thanh là m=5gam?
Bài 3 : (5,0 điểm).
Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính. Biết rằng khi đặt AB

ở hai vị trí cách nhau a = 4cm thì thấu kính đều cho ảnh cao gấp 5 lần vật. Tính tiêu cự của thấu
kính.
Bài 4 : (5,0 điểm).
Hệ hai thấu kính hội tụ O
1
và O
2
có cùng trục chính, được đặt cách nhau một khoảng L. Đặt
vật AB vuông góc với trục chính,trước thấu kính O
1
ta thu được ảnh A
2
B
2
của hệ trên màn.Giữ
nguyên vật AB và thấu kính O
1
,bỏ thấu kính O
2
đi, đẩy lùi màn ra xa thấu kính O
1
thêm 192 cm
thì thu được ảnh A
1
B
1
trên màn với A
1
B
1

= 5A
2
B
2
.Nếu giữ nguyên vật AB và thấu kính O
2
,bỏ
thấu kính O
1
đi, đẩy lùi màn ra xa thấu kính O
2
thêm 72 cm thì thu được ảnh A’B’ trên màn với
A’B’= A
2
B
2
.Xác định vị trí của vật AB,tiêu cự của hai thấu kính và khoảng cách L giữa hai
thấu kính.
Hết
A
B
C
D
v

M
N
Hình 1
B


SỞ GD& ĐT HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT TÙNG THIỆN
KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ
LỚP 12 NĂM HỌC 2011 - 2012
Thời gian làm bài:90 phút (không kể thời gian giao đề)
(Hướng dẫn chấm)
Bài 1: (5. điểm)
1) Hướng lệch và gia tốc của electron: (2,5 điểm)
Dùng quy tắc bàn tay trái- Electron lệch về hướng đông địa lý. 0, 5 đ
Lực Lorent tác dụng lên electron : F = evB
Với vận tốc được tính:
2 3 19
6
31
2W 2.12.10 .1,6.10
W 2,05.10 /
2 9,1.10
mv
v m s
m

    
0, 5 đ
Gia tốc:
2WF evB eB
a
m m m m
  
1.0 đ
Tính được:

19 5 3 19
14 2
31 31
1,6.10 .5,5.10 2.12.10 .1,6.10
6,4.10 /
9,1.10 9,1.10
a m s
 
 
 
0, 5 đ
2) Độ lệch của electron so với phương ban đầu : (2.5.điểm)
Bỏ qua ảnh hưởng của trọng lực, dưới tác dụng của lực Lorent electron xenm như tham gia
của 2 chuyển động có phương trình là:
2
2
2 2
x vt
at evB
y t
m




 


1.0 đ
Phương trình quỹ đạo :

2
2
; 0
2 2
evB x eB
y x x
m v mv
 
  
 
 
0, 5 đ
Khi electron chạm đến màn hình : x = l = 20 cm; thì độ lệch của electron so với phương ban đầu:
2
2
; 0
2 2
evB x eB
y x x
m v mv
 
  
 
 
0,5 đ
hay :
14
2 2 3
2 6 2
6,4.10

0,2 3,04.10 3
2 2(2,05.10 )
a
y x m mm
v

   
0,50 đ
Bài 2. (5. điểm)
Khi thanh MN chuyển động thì dòng điện cảm ứng trên thanh xuất hiện theo chiều MN.
Cường độ dòng điện cảm ứng này bằng:
.
R
Bvl
R
I 
E
0.5đ
Khi đó lực từ tác dụng lên thanh MN sẽ hướng ngược chiều với vận tốc v và có độ lớn:
.
22
R
vlB
BIlF
t

0.5đ
Do thanh chuyển động đều nên lực kéo tác dụng lên thanh phải cân bằng với lực từ.
Vì vậy công suất cơ học (công của lực kéo) được xác định:
.

222
R
vlB
vFFvP
t

0.5 đ
Thay các giá trị đã cho nhận được:
.5,0 WP 
0. 5đ
Công suất tỏa nhiệt trên thanh MN:
.
222
2
R
vlB
RIP
n

0. 5đ
Công suất này đúng bằng công suất cơ học để kéo thanh. Như vậy toàn bộ công cơ học sinh
ra được chuyển hoàn toàn thành nhiệt (thanh chuyển động đều nên động năng không tăng), điều đó
phù hợp với định luật bảo toàn năng lượng. 0.25đ
b) Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ. Độ lớn trung bình của
lực này là:
.
22
22
R
vlB

F
F
t

0.5đ
Giả sử sau đó thanh trượt được thêm đoạn đường S thì công của lực từ này là:
.
2
22
S
R
vlB
SFA 
0. 5đ
Động năng của thanh ngay trước khi ngừng tác dụng lực là:
.
2
1
2
mvW
đ

0. 5đ
Theo định luật bảo toàn năng lượng thì đến khi thanh dừng lại thì toàn bộ động năng này
được chuyển thành công của lực từ (lực cản) nên:
.
22
1
22
2

S
R
vlB
mv 
0. 5đ
Từ đó suy ra:
.8)(08,0
22
cmm
lB
mvR
S 
0.25đ
Bài 3: (5điểm) -
Cách giải
Điểm
Hai ảnh sẽ có một là ảo, cùng chiều vật, k > 0
0,5đ
Một ảnh là thật, ngược chiều vật, k < 0
0,5đ
Vị trí 1: d’ =
d.f
d-f
0,5đ
k
1
= -
d’
d
= -

f
d-f
= -5 (1)
0,5đ
Vị trí 2: k
2
= -
f
d-a-f
= -5 (2)
0,5đ
Từ (1): 6.f = 5.d
0,5đ
Từ (2): 4.f = 5.d - 20
0,5đ
Giải hệ được: f = 10cm
0,5đ
Bài 4: (5 điểm)
Nếu giữ vị trí vật AB và thấu kinh O
1
, bỏ O
2
đi màn lại dịch chuyển về phía sau
chứng tỏ đối với TKO
2
vật là vật ảo => d
2
< 0 0.5đ
và
192

'
22
 dd
;
5
1
2
'
2

d
d
0.5đ
=>d
2
=-240cm; d'
2
=48cm; f
2
=60cm 0.5đ
-Nếu bỏ TKO
1
đi: d'
3
=d'
2
+72=48+72=120cm=>d
3
=d
1

+L = 120cm 0,5đ
=>
22
3
3
''1
'
''
BAABBA
d
d
AB
BA

0.5đ
Mặt khác: d
1
+d'
1
= d
3
+d'
3
+192-72=360cm 0.5đ
5
'
1
111

d

d
AB
BA
0.5đ
=> d
1
=60cm; d'
1
=300cm 1, 0đ
=>f
1
=50cm
Vậy L= d
3
-d
1
=120cm-60cm=60cm 0,5đ
Hết