KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI THPT môn vật lý

S GIÁO D C VÀ À O T OỞ Ụ Đ Ạ
TP H CHÍ MINHỒ
K THI CH N I TUY N H C SINH GI I THPTỲ Ọ ĐỘ Ể Ọ Ỏ
N M H C 2014 – 2015Ă Ọ
MÔN V T LÝẬ
Ngày thi: 14/10/2014
Th i gian làm bài: 360 phútờ (không k th i gian phát )ể ờ đề
CHÍNH TH C ĐỀ Ứ
( thi g m 4 trang)Đề ồ
d
a
R
O
α
Bài 1: (4 i m)đ ể
Hình 1 mô t c u t o c a m t h th ng ép g công nghi p, con l n có bán kính ả ấ ạ ủ ộ ệ ố ỗ ệ ă R quay u quanhđề
tr c O. Mép d i c a con l n cách m t sàn n m ngang m t kho ng ụ ướ ủ ă ặ ằ ộ ả a. Khi a t m g vào thì l c do vànhđư ấ ỗ ự
con l n tác d ng lên t m g có tác d ng ép và kéo t m g qua khe h . Bi t h s ma sát tr t gi a t m gă ụ ấ ỗ ụ ấ ỗ ở ế ệ ố ượ ữ ấ ỗ
v i vành con l n và gi a t m g v i m t sàn l n l t là ớ ă ữ ấ ỗ ớ ặ ầ ượ µ
1
và µ
2
(µ
1
> µ
2
). L c ép c a h th ng lên t m g làự ủ ệ ố ấ ỗ
r t l n so v i tr ng l ng c a t m g . Khi b t u ti p xúc v i con l n, t m g có b dày ấ ớ ớ ọ ượ ủ ấ ỗ ắ đầ ế ớ ă ấ ỗ ề d.
a. Tìm i u ki n cho góc đề ệ α t m g c kéo qua khe h . Cho r ng trong su t quá trình ép, t m gđể ấ ỗ đượ ở ằ ố ấ ỗ
ch t nh ti n theo ph ng ngang và sau khi i qua khe h , b dày c a t m g gi m t ỉ ị ế ươ đ ở ề ủ ấ ỗ ả ừ d xu ng ố a.
b. Suy ra b dày l n nh t ề ớ ấ d

max
c a t m g có th i qua c h th ng ép.ủ ấ ỗ ểđ đượ ệ ố
Bài 2: (4 i m)đ ể
M
N
α
Hình 1
B
ur
M t thanh i n môi MN ng ch t, ti t di n u, kh i l ng ộ đệ đồ ấ ế ệ đề ố ượ m, chi u dài ề l, lúc u c t th ngđầ đượ đặ ẳ
ng sát vào t ng, u N c a thanh n m trên sàn. T ng và sàn u không có ma sát. Do b ng nh ,đứ ườ đầ ủ ằ ườ đề ị đụ ẹ
thanh b tr t xu ng trong m t ph ng th ng ng và u M luôn t a vào t ng. Gia t c tr ng tr ng là ị ượ ố ặ ẳ ẳ đứ đầ ự ườ ố ọ ườ g.
a. Hãy tính t c c a kh i tâm và c a hai u thanh M, N khi thanh h p v i sàn m t góc ố độ ủ ố ủ đầ ợ ớ ộ α.
b. Sau ó thanh c nhi m i n m t i n tích đ đượ ễ đệ ộ đệ Q > 0, phân b u và c t trong m t t tr ngố đề đượ đặ ộ ừ ườ
u có c m ng t đề ả ứ ừ
B
ur
n m ngang, vu ng v i thanh nh hình 2. Kéo u d i N c a thanh tr t tr nằ ố ớ ư đầ ướ ủ ượ ề
sàn, ra xa t ng v i t c không i ườ ớ ố độ đổ v sao cho thanh b tr t xu ng trong m t ph ng th ng ng.ị ượ ố ặ ẳ ẳ đứ
Tính l n c a l c t tác d ng lên thanh t i th i i m thanh h p v i sàn m t góc độ ớ ủ ự ừ ụ ạ ờ để ợ ớ ộ α.
Bài 3: (4 điểm)
Hai bình có thể tích V
1
và V
2
thông với nhau bằng một ống nhỏ có khóa K. Khóa này chỉ mở nếu
( )
1 2
Pap p p
≥ +

; với p
1
là áp suất của khí trong bình 1, p
2
là áp suất của khí trong bình 2, p là một hằng
số. Ban đầu bình 1 chứa một lượng khí lý tưởng ở áp suất p
0
, trong bình 2 là chân không. Nhiệt độ ban đầu
của hai bình là T
0
. Người ta nung nóng dần cả hai bình từ nhiệt độ T
0
lến đến nhiệt độ T.
a. T i nhi t nào thì khóa K m ?ớ ệ độ ở
b. Tính áp su t cu i cùng c a khí trong m i bình.ấ ố ủ ỗ
Bài 4: (4 i m)đ ể
M t ngu n sáng i m S t trên tr c chính c a m t th u kính h i t m ng có tiêu c ộ ồ để đặ ụ ủ ộ ấ ộ ụ ỏ ự f và cách th uấ
kính m t o n ộ đ ạ d. G i S’ là nh c a S qua th u kính.ọ ả ủ ấ
a. Cho th u kính t nh ti n d c tr c chính, r i xa S v i t c kh ng i là ấ ị ế ọ ụ ờ ớ ố độ ổ đổ v
0
. Ch n g c th i gian ọ ố ờ t = 0
là lúc th u kính b t u chuy n ng.ấ ắ đầ ể độ
- T i th i i m ạ ờ để t
1
nào t c c a S’ b ng không?ố độ ủ ằ
- T i th i i m ạ ờ để t
2
nào S’ tr v v trí ban u? Tính t c ở ề ị đầ ố độv
S’
c a S’ khi ó.ủ đ

b. Gi c nh th u kính. Cho S chuy n ng t r t xa, v i t c không i ữ ố đị ấ ể độ ừ ấ ớ ố độ đổ v, h ng v phía th uướ ề ấ
kính trên qu o là ng th ng t o góc ỹ đạ đượ ẳ ạ α v i tr c chính c a th u kính. Qu o c a S c t tr cớ ụ ủ ấ ỹ đạ ủ ắ ụ
chính t i m t i m cách th u kính m t kho ng b ng 2ạ ộ để ấ ộ ả ằ f phía tr c th u kính. Hãy tính t c nhở ướ ấ ố độ ỏ
nh t ấ v
min
c a S i v i nh th t c a nó.ủ đố ớ ả ậ ủ
Bài 5: (4 i m)đ ể
Hình 2
1. Hai t i n ph ng không khí gi ng nhau có i n dung ụ đệ ẳ ố đệ C
1
= C
2
= C, c tích i n n hi u i n thđượ đệ đế ệ đệ ế
U. Kho ng cách gi a hai b n t là ả ữ ả ụ d. N i hai t b ng hai s i dây d n n hình thành m t mách kínố ụ ằ ợ ẫ để ộ
thì tr ng m ch không xu t hi n dòng i n. N u cho m t b n c a t thúc nh t chuy n ng ra xa b nọ ạ ấ ệ đệ ế ộ ả ủ ụ ấ ể độ ả
kia v i t c ớ ố độv còn m t b n c a t th hai chuy n ng l i g n b n kia v i cùng t c ộ ả ủ ụ ứ ể độ ạ ầ ả ớ ố độv thì trong
m ch xu t hi n dòng i n có c ng ạ ấ ệ đệ ườ độI.
a. Tìm bi u th c tính i n tích c a hai t (ể ứ đệ ủ ụ q
1
, q
2
) theo th i gian.ờ
E, r
K
L
R
0
R
b. Tính chuy n ng độ ể độ v c a các b n t .ủ ả ụ
2. M t m ch i n g m có: ng dây có h s t c m ộ ạ đệ ồ ố ệ ố ự ả L và i n tr đệ ở R

0
; ngu n i n có su t i n ng ồ đệ ấ đệ độ E
và i n tr trong đệ ở r; i n tr đệ ở R, c m c nh hình 3. B qua i n tr dây n i và khóa K.đượ ắ ư ỏ đệ ở ố
a. óng khóa K. Tính c ng dòng i n n nh ch y qua ng dây.Đ ườ độ đệ ổ đị ạ ố
b. Tính nhi t l ng ệ ượ Q t a ra trên i n tr ỏ đệ ở R sau khi ng t khóa K.ắ
A
B
C
D
Bài 6: (4 i m)đ ể
M t khung dây d n kín, c ng, hình ch nh t ABCD (AB = ộ ẫ ứ ữ ậ l, BC = b), kh i l ng ố ượ m, c gi ngđượ ữ đứ
yên, m t ph ng khung n m trong m t ph ng th ng ng. Khung c t trong tr ng tr ng ặ ẳ ằ ặ ẳ ẳ đứ đượ đặ ọ ườ
g
ur
và từ
tr ng có vector c m ng t ườ ả ứ ừ
B
ur
vuông góc v i m t ph ng khung sao cho ch có c nh CD không n m trongớ ặ ẳ ỉ ạ ằ
t tr ng nh hình 4. th i i m ban u (ừ ườ ư Ở ờ để đầ t = 0) ng i ta th nh khung dây.ườ ả ẹ
Hình 3
a. Gi s khung có i n tr thu n ả ử đệ ở ầ R, t c m c a khung không áng k , chi u dài độ ự ả ủ đ ể ề b l n sao chođủ ớ
khung t t i t c gi i h n tr c khi ra kh i t tr ng. Tìm t c gi i h n đạ ớ ố độ ớ ạ ướ ỏ ừ ườ ố độ ớ ạ v c a khung, nhi tủ ệ
l ng ượ Q t a ra c nh AB c a khung v a ra kh i t tr ng.ỏ ạ ủ ừ ỏ ừ ườ
b. Gi s khung c làm t v t li u siêu d n và có t c m ả ử đượ ừ ậ ệ ẫ độ ự ả L. C ng gi thi t ũ ả ế b l n khungđủ ớ để
không hoàn toàn ra kh i t tr ng trong quá trình chuy n ng. Ch n tr c Oỏ ừ ườ ể độ ọ ụ x h ng th ng ng tướ ẳ đứ ừ
trên xu ng, g c O t i v trí ban u c a tr ng tâm c a khung. Vi t ph ng trình chuy n ng c aố ố ạ ị đầ ủ ọ ủ ế ươ ể độ ủ
khung theo th i gian.ờ
A
C

C
R
R
D
E
B
Hình 4
Bài 7: (4 i m)đ ể
Trong s m ch i n nh hình 5, m i i n tr có giá tr ơ đồ ạ đệ ư ỗ đệ ở ị R, m i t i n có i n dung ỗ ụ đệ đệ C. i n ápĐệ
vào u
v
là i n áp xoay chi u hình sin. i n áp ra đệ ề Đ ệ u
r
c t vào t i có t ng tr vô cùng l n.đượ đặ ả ổ ở ớ
a. Ch ng minh r ng i n áp ra ứ ằ đểđệ u
r
cùng pha v i i n áp vào ớ đệ u
v
thì dung kháng c a t i n ủ ụ đệ Z
C
= R.
b. Khi Z
C
= R, hãy tính t s ỉ ố
r
v
u
u
.
Bài 8: (4 i m)đ ể

Cho m t m ch dao ng g m t i n ph ng i n dung ộ ạ độ ồ ụ đệ ẳ đệ C
0
và m t cu n dây thu n c m có t c mộ ộ ầ ả độ ự ả
L. Trong m ch ang có dao ng i n t v i chu k ạ đ độ đệ ừ ớ ỳ T
0
. T i th i i m c ng dòng i n trong m ch tạ ờ để ườ độ đệ ạ đạ
c c i ự đạ I
0
thì ng i ta b t u i u ch nh kho ng cách gi a các b n t i n sao cho gi m c ng dòngườ ắ đầ đề ỉ ả ữ ả ụ đệ độ ả ườ độ
i n trong m ch sau ó có l n t l v i bình ph ng th i gian v i h s t l đệ ạ đ độ ớ ỉ ệ ớ ươ ờ ớ ệ ố ỉ ệ a. Ch n g c th i gian là lúcọ ố ờ
b t u i u ch nh t i n.ắ đầ đề ỉ ụ đệ
a. Thi t l p bi u th c i n tích c a t i n theo th i gian.ế ậ ể ứ đệ ủ ụ đệ ờ
b. H i sau m t kho ng th i gian ỏ ộ ả ờ t
1
b ng bao nhiêu (tính theo ằ T
0
) k t lúc b t u i u ch nh t i nể ừ ắ đầ đề ỉ ụ đệ
thì c ng dòng i n trong m ch b ng không?ườ độ đệ ạ ằ
c. Ng i ta ng ng i u ch nh i n dung c a t i n lúc c ng dòng i n trong m ch b ng không.ườ ừ đề ỉ đệ ủ ụ đệ ườ độ đệ ạ ằ
Hãy so sánh n ng l ng i n t trong m ch sau khi ng ng i u ch nh v i n ng l ng i n t bană ượ đệ ừ ạ ừ đề ỉ ớ ă ượ đệ ừ
u tr c khi i u ch nh.đầ ướ đề ỉ
Bài 9: (4 i m)đ ể
1. Ng i ta c a ôi m t th u kính h i t m ng (tiêu c ườ ư đ ộ ấ ộ ụ ỏ ự f = 25 cm) theo m t m t ph ng i qua quangộ ặ ẳ đ
tâm O và vuông góc v i b m t th u kính. Sau ó ng i ta tách hai n a th u kính sao cho hai quangớ ề ặ ấ đ ườ ử ấ
tâm O
1
, O
2
c a hai n a th u kính i x ng nhau qua tr c chính c a th u kính ban u và Oủ ử ấ đố ứ ụ ủ ấ đầ
1

O
2
= a =
1,5 mm. t khe h p F trên tr c chính ban u theo ph ng vuông góc tr c chính, cách hai n a th uĐặ ẹ ụ đầ ươ ụ ử ấ
kính m t o n ộ đ ạ d = 50 cm.
a. Chi u sáng khe F b ng b c x n s c có b c sóng ế ằ ứ ạ đơ ắ ướ
λ
thì trên màn E t sau hai n a th u kínhđặ ử ấ
m t o n ộ đ ạ L = 3,5 m ta quan sát c h vân giao thoa v i kho ng vân đượ ệ ớ ả i = 0,54 mm. Tính b cướ
sóng
λ
và s vân sáng quan sát c trên màn E. ố đượ
Hình 5
b. Chi u sáng khe F b ng ánh sáng tr ng (0,4 µm ế ằ ắ ≤
λ
≤ 0,75 µm) ng th i t khe c a ng chu nđồ ờ đặ ủ ố ẩ
tr c c a máy quang ph song song và cách vân trung tâm m t o n ự ủ ổ ộ đ ạ D
0
= 3,6 mm thì trên quang
ph thu c bao nhiêu v ch t i? S v ch t i ó thay i th nào n u gi m kho ng cách Oổ đượ ạ ố ố ạ ố đ đổ ế ế ả ả
1
O
2
?
2. M t qu c u b ng k m c t cô l p trong chân không và c tích i n n i n th ộ ả ầ ằ ẽ đượ đặ ậ đượ đệ đế đệ ế V
0
< 0( i nđệ
th vô cùng ế ở V
∞
= 0). Chi u chùm tia t ngo i có b c sóng ế ử ạ ướ

λ
vào qu c u. Bi t gi i h n quangả ầ ế ớ ạ
i n c a k m là đệ ủ ẽ
λ
0
>
λ
và i n dung c a qu c u là đệ ủ ả ầ C. Cho h ng s Planck là ằ ố h, t c ánh sángố độ
trong chân không là c, kh i l ng electron là ố ượ m
e
, i n tích electron là đệ e.
a. Các quang electron khi bay ra r t xa qu c u th i i m m i ti n hành thí nghi m có v n t cấ ả ầ ở ờ để ớ ế ệ ậ ố
c c i ự đạ v
max
b ng bao nhiêu?ằ
b. Tìm i n th c c i đệ ế ự đạ V
max
c a qu c u sau khi chi u liên t c chùm sáng trong m t th i gian dài.ủ ả ầ ề ụ ộ ờ
c. Tìm N
e
s electron quang i n ã r i kh i qu c u sau khi chi u liên t c chùm sáng trong m tố đệ đ ờ ỏ ả ầ ế ụ ộ
th i gian dài. ờ
Bài 10: (4 i m)đ ể
Trong hình 6 là s m ch i n dung o su t i n ng ơ đồ ạ đệ đểđ ấ đệ độ E c a m t ngu n i n không i theoủ ộ ồ đệ đổ
s ch c a các vôn k .ố ỉ ủ ế
E, r
V
1
E, r
V

2
V
1
R
R
K
K
a
b
D ng c thí nghi m:ụ ụ ệ
- 1 ngu n i n không iồ đệ đổ
- 2 vôn k có các i n tr ế đệ ở R
1
, R
2
ch a bi t, giá tr c a m t chia nh nh t là 0,5 Vư ế ị ủ ộ độ ỏ ấ
- 1 i n tr đệ ở R có giá tr khá l n ch a bi tị ớ ư ế
- 1 khóa K
- Các dây n iố
Ti n trình thí nghi m:ế ệ
- B c 1: M c m ch i n theo s 6a. óng khóa K, c s ch ướ ắ ạ đệ ơ đồ Đ đọ ố ỉ U
1
c a vôn k Vủ ế
1
.
- B c 2: M c m ch i n theo s 6b. óng khóa K, c s ch ướ ắ ạ đệ ơ đồ Đ đọ ố ỉ U
1
’, U
2
’ c a vôn k Vủ ế

1
và V
2
.
- L p l i các b c trên cho các l n o sau.ặ ạ ướ ầ đ
Chú ý: Các b c o c n c ti n hành nhanh, gi a m i l n l p b c c n cách nhau m t th i gianướ đ ầ đượ ế ữ ỗ ầ ặ ướ ầ ộ ờ
kho ng vài phút.ả
K t qu thí nghi m:ế ả ệ
L n oầ đ U
1
(V)
U
1
’
(V)
U
2
’
(V)
1 40 17,5 26,5
2 39,5 17,5 26
3 39 17 25
a. Hãy xây d ng:ự
- Công th c tính su t i n ng ứ để ấ đệ độ E theo các giá tr o ị đ U
1
, U
1
’ và U
2
’.

- Công th c tính sai s t ng i c a ứ ố ươ đố ủ E.
b. D a vào b n s li u th c nghi m, tính giá tr su t i n ng và bi u di n k t qu kèm sai s ự ả ố ệ ự ệ ị ấ đệ độ ể ễ ế ả ố
phép o.đ
c. Hãy gi i thích t i sao gi a hai l n l p b c c n cách nhau m t kho ng th i gian vài phút?ả ạ ữ ầ ặ ướ ầ ộ ả ờ
H TẾ
Hình 6