đề thi đáp án thi học sinh giỏi môn vật lí11

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH
ĐỀ CHÍNH THỨC
Họ và tên: …………………
Số báo danh:...........................

KÌ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2015 - 2016
Khóa ngày 23–3-2016
Môn: VẬT LÍ
LỚP 11 THPT (Vòng 2)
Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu 1 (2 điểm). Một giá nhẹ gắn trên một tấm gỗ khối lượng M đặt trên bàn
nhẵn nằm ngang có treo một quả cầu khối lượng m bằng sợi dây nhẹ, không dãn và

dài L như hình 1. Một viên đạn nhỏ cũng có khối lượng m bay với vận tốc V0 xuyên
vào quả cầu và vướng kẹt ở đó. Tìm giá trị nhỏ nhất của tốc độ viên đạn để sợi dây
quay đủ vòng mà không bị chùng lại trong hai trường hợp sau:
a) Tấm gỗ được giữ chặt.
b) Tấm gỗ được thả tự do.
Câu 2 (2 điểm). Một bình kín hình trụ chiều cao h, đặt thẳng đứng và được chia
làm hai phần nhờ một pittông cách nhiệt như hình 2. Pittông có khối lượng M=500g và
có thể chuyển động không ma sát trong xi lanh. Phần trên của bình chứa khí Hêli, phần
dưới của bình chứa khí Hiđrô. Biết hai khối khí có cùng khối lượng m và ban đầu ở
0
cùng nhiệt độ t0 = 27 C , lúc này pittông nằm cân bằng ở vị trí cách đáy dưới một đoạn
0,6h. Biết tiết diện bình là S = 1dm 2 .
a) Tính áp suất khí trong mỗi phần bình.
b) Giữ nhiệt độ không đổi ở một phần bình, cần nung nóng phần còn lại đến
nhiệt độ bằng bao nhiêu để pittông cách đều hai đáy bình.
Câu 3 (2 điểm). Cho mạch điện như hình 3, trong đó R1 = 15Ω,

R2 = 10Ω, R3 = 18Ω, R4 = 9Ω, hai đèn Đ1, Đ2 có điện trở bằng nhau. Biết
rằng khi mắc hai đầu A và B nguồn điện ε 1 = 30V , r1 = 2Ω hoặc nguồn điện
ε 2 = 36V , r2 = 4Ω thì công suất mạch ngoài vẫn bằng 72W và hai bóng đèn đều sáng bình thường.
a) Tính công suất và hiệu điện thế định mức của mỗi đèn. Dùng nguồn nào có lợi hơn?
b) Thay hai nguồn điện trên bằng nguồn điện mới ε 3 , r3 sao cho hiệu suất của nguồn bằng 50% và

hai đèn đều sáng bình thường. Tính ε 3 , r3 .
Câu 4 (2 điểm). Trong một thiết bị dùng để xác định thành phần các đồng vị (phổ kí khối lượng)
của nguyên tố kali. Các ion dương kali của hai đồng vị được tích điện như
 nhau và có nguyên tử lượng
A1=39, A2=41, được tăng tốc trong điện trường rồi đi vào từ trường đều B vuông góc với hướng chuyển
động của chúng. Trong quá trình làm thí nghiệm, do sự không hoàn hảo của thiết bị tăng tốc, hiệu điện thế
có trị số biến đổi từ U 0 − ∆U đến U 0 + ∆U . Muốn cho các chùm hạt đồng vị kali không chồng chéo
lên nhau thì độ sai lệch tương đối của hiệu điện thế ∆U /U 0 chỉ cho phép tối đa bằng bao nhiêu? Bỏ qua
tác dụng của trọng lực.
Câu 5 (1 điểm). Một điểm sáng A nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính
một đoạn 30cm, cho ảnh thật A’. Bắt đầu cho thấu kính chuyển động ra xa vật với vận tốc không đổi
v=5cm/s. Tính tiêu cự của thấu kính. Biết rằng sau khi thấu kính chuyển động được 2s thì ảnh bắt đầu đổi
chiều chuyển động.
Câu 6 (1 điểm). Cho các dụng cụ và linh kiện sau: 02 vôn kế khác nhau có điện trở chưa biết R 1 và
R2; 01 điện trở mẫu có giá trị R 0 cho trước; 01 nguồn điện một chiều chưa biết suất điện động và điện trở
trong; một số dây dẫn điện.
Yêu cầu:
Nêu phương án đo suất điện động của nguồn và điện trở R1, R2 của hai vôn kế. Có vẽ sơ đồ mạch điện
minh hoạ.
--------------- Hết----------------


SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH
HƯỚNG DẪN CHẤM

Câu

KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 11 – THPT
NĂM HỌC 2015 – 2016
MÔN: VẬT LÍ (Vòng 2)
Thời gian làm bài:150 phút – không kể thời gian giao đề
NỘI DUNG

a) Tấm gỗ đứng yên
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có vận tốc của hệ (viên đạn+quả
V
cầu) V = 0 .
2
+ Để dây quay đủ một vòng, tại điểm cao nhất tốc độ của hệ là V
2mV 2
T + 2mg =
⇒ Vmin = g .L
L
+ Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng
2
2mV02
2mVmin
= 4mgL +
⇒ V0 = 2 5 gL
8
2
1
(2đ) b) Tấm gỗ tự do
+ Tốc độ nhỏ nhất của quả cầu tại điểm cao nhất umin = g.L

+ Gọi u là vận tốc của tấm ván
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng
mV0' = M .u + 2m(u − gL )
(1)
+ Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng
2m(V0' ) 2
M .u 2 2m(u − gL ) 2
(2)
= 4mgL +
+
8
2
2
8m
+ Từ (1) và (2), ta có: V0' = 2 gL(5 +
)
M
m
a) Xét phần trên p1 0,4h.S = R.T0
(1)
4
m
Xét phần dưới: p2 0,6h.S = R.T0
(2)
2
p1 3
=
Từ (1) và (2), ta có:
(3)
p2 4

Mg
= 500 Pa
Mặt khác: p1 − p2 =
(4)
S
Từ (3) và (4), ta có: p1 = 1500 Pa; p2 = 2000 Pa;
b) Để pittông nằm cách đều hai đáy thì phải giữ nhiệt độ khí H 2, đồng thời
nung nóng khí He đến nhiệt độ T
2
,
,
(2đ) + Xét khí H2: p2V2 = p2V ⇒ p2 = 2400 Pa
Mg
,
,
= 1900 Pa
+ Xét khí He: ⇒ p1 = p2 −
S
p1V1 p1,V
=
⇒ T = 475 K ⇒ t = 2020 C
T0
T
3
a) r.I 2 − ε .I + P = 0

Điểm
0,25

0,25

0,5

0,25
0,25
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25

0,25
0,25
0,5


+ Trường hợp 1:
+ Trường hợp 2:

(2đ)

I 1 = 3 A ⇒ RN' 1 = 8Ω
I 2 = 12 A ⇒ RN' 2 = 0,5Ω
I '1 = 3 A ⇒ RN'' 1 = 8Ω

I '2 = 6 A ⇒ RN'' 2 = 2Ω
+ Do điện trở mạch ngoài không đổi nên RN = 8Ω, I = 3 A
+ Tính được Rđ = 12Ω
+ Đèn Đ1 U đ 1 = RN I = 24V , Pđ 1 = 48W , I đ 1 = 2 A
U
= 1A,U đ 2 = I đ 2 Rđ = 12V , Pđ 1 = 12W

+ Đèn Đ2 I đ 2 =
Rđ + R12 + R34
RN
RN
U
U
=
= 80%, H 2 = =
= 67%
+ Hiệu suất: H 1 =
ε 1 RN + r1
ε 2 RN + r2
Nguồn ε 1 lợi hơn
RN
U
=
= 50% ⇒ r3 = RN = 8Ω
b) H 3 =
ε 3 RN + r3
+ Hai đèn đều sáng bình thường: I = I đ 1 + I đ 2 = 3 A
⇒ ε 3 = ( RN + r3 ) I = 48V

0,5
0,25
0,25
0,25

0,25

0,25

0,25

+ Các ion chuyển động tròn đều
4
(2đ)

+ R=

mv
qB

(1)

0,25

mv 2
+
= qU
2
+ Từ (1) và (2), ta có: R =

0,5

(2)
0,25

1 2mU
B
q

+ Để thu được các quỹ đạo riêng biệt cho các ion kali với 2 loại đồng vị có khooie
0,5
(
U
+
∆
U
).
m
<
(
U
−
∆
U
).
m
lượng m1, m2 thì
0
1
0
2

⇒
5
1(đ)

∆U m2 − m1 A2 − A1
<
=

= 2,5%
U 0 m2 + m1 A2 + A1

30 f
+ Trước khi dịch chuyển thấu kính: d 0 ' =
30 − f
(30 + 5t ) f
+ Sau khi dịch chuyển thấu kính: d t ' =
30 + 5t − f
+ Độ dịch chuyển của ảnh:

0,5
E, r

V1 V 2


V

V1

(30 + 5t ) f
30 f 2
y = (d t + d t ' ) − (d 0 + d 0 ' ) = 5t +
−
30 + 5t − f 30 − f
5 f (30 + 5t − f ) − 5 f (30 + 5t )
+ Vận tốc của ảnh: v B = 5 +
(30 + 5t − f ) 2
+ Khi t=2s, ảnh đổi chiều chuyển động tức v B = 0 ⇒ f = 20cm

0,5

0,5

* Xác định suất điện động của nguồn điện.
mắc theo sơ đồ như hình vẽ:

Đọc số chỉ 2 vôn kế là U1 và U2, suy ra

U1 R1
=
(1)
U 2 R2

- Mắc riêng từng vôn kế theo sơ đồ như hình vẽ:

6
(1 đ)

Số chỉ 2 vôn kế là U1’ và U2’. Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch:
U'
U'
E = U1' + 1 .r và E = U 2' + 2 .r
(2)
R1
R2
E − U1' U1' R2
U1'U 2' (U1 − U 2 )
=

.
E
=
suy
ra
(3)
E − U 2' U 2' R1
U 2' U1 − U1'U 2
* Phương án xác định các điện trở.
Mắc mạch điện theo sơ đồ:
"
"
Số chỉ 2 vôn kế là U1 và U 2

U ' '1 U ' '2 U ' '2
=
+
R1
R0
R2

0,5

(4)

Thay (1) vào (4) suy ra R1 và R2, kết hợp với phương
trình 2 suy ra r.

* Ghi chú:
1. Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó.

2. Không viết công thức mà viết trực tiếp bằng số các đại lượng, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.
3. Ghi công thức đúng mà:
3.1. Thay số đúng nhưng tính toán sai thì cho nửa số điểm của câu.
3.3. Thay số từ kết quả sai của ý trước dẫn đến sai thì cho nửa số điểm của ý đó.
4. Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 3 lần trở lên thì trừ 0,5 điểm.
5. Điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 điểm.

0,5