ĐỀ THI CUỘC THI VẬT LÝ PYCTO DÀNH CHO THPT vòng 1

Tạp chí Vật Lý & Tuổi Trẻ
CLB Vật Lý & Tuổi Trẻ
PHYSICS &YOUTH CLUB THEORETIC OLYMPIAD
ðề bài phần thi THPT
(Ngày thi 06/09/2009)




VÒNG I: VẬT LÝ ðẠI CƯƠNG

Bài 1: Nghịch lý năng lượng

Một ô tô kéo một thùng hàng M trên mặt ñất với vận tốc
cons
v t
=
r
, công suất của ô tô là: P=const. Tính
nhiệt lượng Q sinh ra do ma sát giữa thùng hàng và băng truyền trong thời gian t. Coi sức cản không khí
không ñáng kể.

Lời Giải: Gọi lực kéo của ô tô lên M là
F
ur
, lực ma sát giữa bánh xe và mặt ñất là
'
F
uur
, lự
c ma sát tr

ượ
t
gi
ữ
a M và m
ặ
t
ñấ
t là
1
F
uur
và
1
'
F
uur
(
1
F
uur

ñặ
t lên M,
1
'
F
uur

ñặ

t lên m
ặ
t
ñấ
t). Vì ô tô chuy
ể
n
ñộ
ng
ñề
u, nên l
ự
c kéo
cân b
ằ
ng v
ớ
i các l
ự
c ma sát ( F=F’= F
1
=F’
1
).
Trong h
ệ
qui chi
ế
u O g
ắ

n v
ớ
i m
ặ
t
ñấ
t, công c
ủ
a
ñộ
ng c
ơ
ô tô sau th
ờ
i gian t là : A = Pt =
. .
F v t
ur r

Trên m
ặ
t
ñấ
t:
1
F
uur
= -
1
'

F
uur
, t
ổ
ng h
ợ
p các l
ự
c ma sát lên m
ặ
t
ñấ
t b
ằ
ng không, do
ñ
ó
ñộ
ng n
ă
ng c
ủ
a qu
ả

ñấ
t
không thay
ñổ
i, v

ậ
y toàn b
ộ
công c
ủ
a
ñộ
ng c
ơ
ô tô bi
ế
n thành nhi
ệ
t trên m
ặ
t ti
ế
p xúc gi
ữ
a thùng hàng và
m
ặ
t
ñấ
t, ta có :
Q = A =
. .
F v t
ur r
(*)

Xét quá trình trên trong h
ệ
qui chi
ế
u O’ có v
ậ
n t
ố
c
'
v
ur
so v
ớ
i h
ệ
O, áp d
ụ
ng bi
ể
u th
ứ
c (*) ta có:
Q’=
(
)
' . . . '
F v v t F v t F v t
+ = +
ur r ur ur r ur ur

= Q +
. '
F v t
ur ur

T
ứ
c là Q’
≠
Q. Nh
ư
ng trong th
ự
c t
ế
, dù ta quan sát quá trình trên trong h
ệ
qui chi
ế
u nào thì nhi
ệ
t l
ượ
ng Q
c
ũ
ng không
ñổ
i, v
ậ

y cách gi
ả
i trên sai
ở
ch
ỗ
nào ?
(Phan Hồng Minh – Công ty Vinaphone)


Bài 2: Va chạm của quả bóng chuyền
M
ộ
t qu
ả
bóng chuy
ề
n, kh
ố
i l
ượ
ng m = 200g, th
ể
tích V = 8 lít
ñượ
c b
ơ
m
ñầ
y khí v

ớ
i áp su
ấ
t l
ớ
n h
ơ
n áp
su
ấ
t khí quy
ể
n m
ộ
t l
ượ
ng
∆
P = 0,2 .10
5
Pa. Qu
ả
bóng
ñượ
c ném lên
ñộ
cao 20m sau
ñ
ó r
ơ

i xu
ố
ng va ch
ạ
m
v
ớ
i m
ặ
t sàn r
ồ
i n
ả
y lên
ñộ
cao gi
ố
ng nh
ư
c
ũ
. Nhi
ệ
t
ñộ
c
ủ
a không khí xung quanh là T = 300K và nhi
ệ
t dung

riêng c
ủ
a không khí là C=0,7 KJ/(kg.K).
ð
ánh giá nhi
ệ
t
ñộ
l
ớ
n nh
ấ
t c
ủ
a khí trong qu
ả
bóng trong su
ố
t quá
trình va ch
ạ
m.


Bài 3: ðiện môi

H
ằ
ng s
ố

ñ
i
ệ
n môi
ε
c
ủ
a m
ộ
t ch
ấ
t
ñ
i
ệ
n môi
ñượ
c cho b
ở
i công
th
ứ
c Lorent:
0
( ) 1 1
( )
( ) 3
K
n

ε ω
ε ω
ε ω
−
⋅ =
+
trong
ñ
ó n là m
ộ
t s
ố
ch
ư
a bi
ế
t
còn K là h
ằ
ng s
ố
t
ỉ
l
ệ
c
ủ
a v
ậ
t li

ệ
u t
ươ
ng
ứ
ng, ph
ụ
thu
ộ
c vào t
ầ
n s
ố

c
ủ
a sóng
ñ
i
ệ
n t
ừ
trong môi tr
ườ
ng
ñ
ó. Nhi
ệ
m v
ụ

c
ủ
a b
ạ
n là ph
ả
i
ñ
i
tìm các thông s
ố
n và K c
ủ
a bi
ể
u th
ứ
c trên thông qua các b
ướ
c d
ướ
i
ñ
ây.

a) M
ộ
t nguyên t
ử
có th

ể
coi g
ầ
n
ñ
úng bao g
ồ
m m
ộ
t hình c
ầ
u
ñồ
ng
nh
ấ
t m
ậ
t
ñộ
electron (
ñ
ám mây electron) bán kính là R v
ớ
i t
ổ
ng
ñ
i
ệ

n
tích là -Ze

và m
ộ
t
ñ
i
ệ
n tích d
ươ
ng Ze
ở
tâm, trong
ñ
ó e là
ñ
i
ệ
n tích
nguyên t
ố
. Kh
ố
i l
ượ
ng c
ủ
a các nucleon l
ớ

n h
ơ
n r
ấ
t nhi
ề
u so v
ớ
i kh
ố
i
l
ượ
ng c
ủ
a electron m
e
. Trong m
ộ
t
ñ
i
ệ
n tr
ườ
ng
ñề
u E
0
thì

ñ
ám mây electron d
ị
ch chuy
ể
n nh
ỏ
so v
ớ
i tâm và
v
ẫ
n gi
ữ
hình d
ạ
ng c
ầ
u. Hãy tính
ñộ
d
ị
ch chuy
ể
n
ñ
ó.

b) Nguyên t
ử

ñượ
c
ñặ
t trong môi tr
ườ
ng
ñồ
ng nh
ấ
t có
ñ
i
ệ
n tr
ườ
ng bi
ế
n thiên
ñ
i
ề
u hòa theo ph
ươ
ng trình
( ) cos( )
E t A t
ω
=
. Tìm mômen l

ưỡ
ng c
ự
c c
ả
m
ứ
ng c
ủ
a nguyên t
ử

ñ
ó.

c) Gi
ả
s
ử
s
ố
nguyên t
ử
trong m
ộ
t
ñơ
n v
ị
th

ể
tích môi tr
ườ
ng là N. Tìm
ñộ
phân c
ự
c P c
ủ
a môi tr
ườ
ng.

d) Chú ý r
ằ
ng
ở
câu (c) ta m
ớ
i ch
ỉ
chú ý
ñế
n c
ườ
ng
ñộ

ñ
i

ệ
n tr
ườ
ng là do
ñ
i
ệ
n tr
ườ
ng ngoài E
ext
gây nên. Xét
m
ộ
t hình c
ầ
u nh
ỏ
ch
ứ
a r
ấ
t nhi
ề
u các nguyên t
ử
hình c
ầ
u trong m
ộ

t môi tr
ườ
ng r
ấ
t l
ớ
n. C
ườ
ng
ñộ

ñ
i
ệ
n
tr
ườ
ng t
ổ
ng c
ộ
ng E
total
trong hình c
ầ
u
ñ
ó là t
ổ
ng h

ợ
p c
ủ
a hai thành ph
ầ
n: c
ườ
ng
ñộ

ñ
i
ệ
n tr
ườ
ng do các ph
ầ
n
t
ử
bên trong gây nên E
self
và c
ườ
ng
ñộ

ñ
i
ệ

n tr
ườ
ng ngoài E
ext
. Cho r
ằ
ng
ñ
i
ệ
n tr
ườ
ng là
ñề
u trong hình c
ầ
u.
Hãy tìm m
ố
i quan h
ệ
gi
ữ
a E
ext
và E
total
và tìm giá tr
ị
c

ủ
a n và k trong bi
ể
u th
ứ
c Lorent

e) S
ử
d
ụ
ng các k
ế
t qu
ả
trong (d), gi
ả
i thích ng
ắ
n g
ọ
n các hi
ệ
n t
ượ
ng
ả
o
ả
nh.

***Hết***