DE THI HSG CAP TRUONG 11VONG 1

TRƯỜNG THPT

ĐỀ CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG VẬT LÍ
Thời gian: 180 phút
M
=
10
kg
Bài 1 (2,5 điểm). Một tấm ván có khối lượng
nằm trên mặt phẳng ngang nhẵn và được giữ
bằng một sợi dây không dãn. Vật nhỏ có khối lượng m = 1kg trượt đều với vận tốc v = 2m / s từ mép tấm
ván dưới tác dụng của một lực không đổi F = 10 N (Hình 1). Khi vật đi được đoạn đường dài l = 1m trên
tấm ván thì dây bị đứt.
a) Tính gia tốc của vật và ván ngay sau khi dây đứt.
m F
M
b) Mô tả chuyển động của vật và ván sau khi dây đứt trong một thời gian
đủ dài. Tính vận tốc, gia tốc của vật và ván trong từng giai đoạn. Coi ván
Hình 1
đủ dài.
c) Hãy xác định chiều dài tối thiểu của tấm ván để m không trượt khỏi
ván.
Bài 2. (2,0 điểm). Cho quang hệ đồng trục gồm hai thấu kính, thấu kính phân kỳ L 1 có tiêu cự f1 = - 30
cm và thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự f2 = 48 cm, đặt cách nhau một khoảng l. Đặt trước L1 một vật sáng
AB = 1 cm, vuông góc với trục chính và cách L2 một khoảng bằng 88 cm.
a) Với l = 68 cm, hãy xác định vị trí, tính chất và độ lớn của ảnh cho bởi quang hệ ?
b) Muốn cho ảnh của vật cho bởi quang hệ là ảnh thật thì l phải thoả mãn điều kiện gì ?
Bai 3.(2,5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ bên: R 1=r, R2 = 2r,
A
R3=3r. Lúc đầu K đóng, khi dòng điện trong mạch đã ổn định người
R1

R2
ta thấy Vôn kế chỉ Uv = 27(V). R V = ∞
+
a) Tìm suất điện động của nguồn điện
K
D
b) Cho K mở, khi dòng điện đã ổn định, xác định số chỉ của Vôn kế - E,r
G
lúc này.
R3
V
C
c) Xác định chiều và số lượng Electron đi qua điện trở R 1 sau khi K
mở. Biết C = 1000(µF)

B

Bài 4. (1,5 điểm) Một xilanh nằm ngang, bên trong có một pittông ngăn xi lanh thành hai phần: Phần bên
trái chứa khí tưởng đơn nguyên tử, phần bên phải là chân không. Hai lò xo có độ cứng k 1 và k2 gắn vào
pittông và đáy xilanh như hình vẽ. Lúc đầu pittông được giữ ở vị trí mà cả hai lò xo đều chưa bị biến
dạng, trạng thái khí lúc đó là (P1, V1, T1). Giải phóng pittông thì khi pittông ở vị trí cân bằng trạng khí là
(P2, V2, T2) với V2 = 3V1. Bỏ qua các lực ma sát, xilanh, pittông,
k
k
các lò xo đều cách nhiệt. Tính tỉ số

P2
T2
và
P1

T1

1

2

Bài 5. (1,5 điểm). Một dây dẫn cứng có điện trở rất nhỏ, được uốn thành khung phẳng ABCD nằm trong
ur
mặt phẳng nằm ngang, cạnh AB và CD đủ dài, song song nhau, cách nhau
A
B B M
một khoảng l = 50 cm. Khung được đặt trong một từ trường đều có cảm
r
ứng từ B = 0,5 T, đường sức từ hướng vuông góc với mặt phẳng của
v
khung (H.2). Thanh kim loại MN có điện trở R= 0,5 Ω có thể trượt không
C
D
N
ma sát dọc theo hai cạnh AB và CD.
H.2
1. Hãy tính công suất cơ cần thiết để kéo thanh MN trượt đều với tốc độ
v=2 m/s dọc theo các thanh AB và CD. So sánh công suất này với công suất tỏa nhiệt trên thanh MN.
2. Thanh MN đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực. Sau đó thanh còn có thể trượt thêm
----------------------------Hết---------------------------


ĐÁP ÁN ĐỀ CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG VẬT LÍ
Thời gian: 180 phút
BÀI 1

* Xét chuyển động của m:
Trước khi dây bị đứt: F − Fms = 0 → Fms = F
Ngay sau khi dây đứt: vật m vẫn trượt đều với vận tốc v → am = 0
* Xét chuyển động của M:
Ngay sau khi dây đứt M chuyển động nhanh dần đều với: aM =

Fms F
=
= 1m / s 2
M M

* Giai đoạn 1: 0 ≤ t ≤ to
+ m chuyển động đều với vận tốc v, gia tốc am=0
+ M chuyển động nhanh dần đều, vận tốc ban đầu =0, gia tốc aM =
+ Tấm ván đạt vận tốc v tại thời điểm to =

F
= 1m / s 2
M

v
Mv
=
= 2s
aM
F

* Giai đoạn 2: to ≤ t
Vật m và M chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu vo = 2m / s và gia tốc:
a=

F
10
=
≈ 0,9m / s 2
M + m 10 + 1

Quãng đường m đi được trên M kể từ khi dây đứt đến thời điểm t=to là:
1
Mv 2 →
Mv 2
10.22
2
Δl = vt − aM t =
2
2F

lmin = l + Δl = l +

2F

= 1+

2.10

= 3m

BÀI 2
L
L

a. Sơ đồ tạo ảnh: AB → A1 B1 → A2 B2
d1
d1’
d2
d2’
Với l = 68 cm, d1 = 88 - l = 20 cm; d1’ = d1f1/(d1 - f1) = -12 cm
d2 = l - d1’ = 80 cm; d2’ = d2f2/(d2- f2) = 120 cm > 0
A2B2 là ảnh thật cách thấu kính L2 một khoảng 120 cm.
* Độ phóng đại: k = d1’d2’/d1d2 = -9/10 < 0
ảnh A2B2 ngược chiều và có độ lớn: A2B2 = k AB = 0,9 cm
b. Ta biết TKPK L1 cho vật thật AB một ảnh ảo A1B1, do đó d1’ < 0. Vị trí A1B1 đối với L2: d2 = l - d1’
> 0, nghĩa là A1B1 là vật thật đối với L2. Muốn A2B2 là ảnh thật thì ta phải có điều kiện d 2 > f2 hay l d1’ > f2 (1)
- Theo đề bài: d1 = 88 - l ⇒ d1’ = -30(88 -l)/(118 -l)
⇒ l - d1 = l + 30(88 -l)/(118 -l) = (-l2 + 88l+ 2640)/(118 -l)
- Vậy điều kiện trên trở thành: (-l2 + 88l+ 2640)/(118 -l) > 48.
Vì 0 ≤ l ≤ 88 ⇒ 118 − l > 0
nên muốn (2) thoả mãn thì ta phải có: l2 - 136l + 3024 < 0 ⇒ 28 cm < l < 108 cm.
Suy ra: 28 < l ≤ 88 (theo đề bài)
1

BÀI 3

a)

2

Khi K đóng:

U AD = I1r = I 2 .2r

I = I1 + I 2 , U AD = I1R 1 = I 2 R 2 hay

Xét cho toàn mạch: E = I.r + U AB = I.r + I1.r + I.3r

Mà I =

U DB U Vv 9
=
= Giải ra E = 42(V)
3r
3r
r

b) Khi K mở: Khi dòng đã ổn định

+
M
P

R1
K

E, r
F R2
R5
C
D R

N
Q

R4
I1 = 0;I' =

E
7
= ,
R2 + R3 + r r

Hình 2

U C = U AB = I' .(R 2 + R 3 ) = 35(V)

Trước khi K mở điện tích trên tụ .
Sau khi K mở, điện tích trên tụ điện Q 2 = C.U ' = +35.10−3 (C)
Lượng điện tích đã đi qua R là Electron đi từ G qua R1 sang A.
Số lượng electron đi qua R1 là: n e =

Q 2 − Q1
= 5.1016
e

BÀI 4
Khi pittông độ biến dạng của mỗi lò xo là x
x=

V2 − V1 2V1
=
S

S

Khi áp lực nên hai mặt pittông bằng nhau
P2 S − k1 x = k 2 x ⇒ P2 = S

( k1 + k 2 )
(k + k )V
= 2 1 22 1
S
S

(1)

Phương trình trạng thái:
P2V2 P1V1
P
PV
P
T
3P
=
⇒ 2 = 1 1 = 1 ⇒ 2 = 2
T2
T1
T2 T1V2 3T1
T1
P1

(2)

Hệ không trao đổi nhiệt:

Q = ∆U + A = 0 ⇒ A = −∆U

2

2(k1 + k 2 )V12
1
1
 2V1 
2
 =
 A = ( k1 + k 2 ) x = ( k1 + k 2 )
2
2
S2
 S 

 ∆U = 3 nR (T − T ) = 3 ( P V − P V ) = 3 (3P − P )V
2
1
2 2
1 1
2
1
1

2
2
2

2( k1 + k 2 )V12 3
⇒
= ( P1 − 3P2 )V1
2
S2
(3)
2( k1 + k 2 )V1 3
9
⇒
= P1 − P2
2
2
S2
P2
3
9
3
= .
Thế (1) vào (3) ⇒ P2 = P1 − P2 ⇒
2
2
P1 11

Từ (2)

T2
9
=
T1 11

BÀI 5

Khi thanh MN chuyển động thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trên thanh theo chiều từ M→N.
- Cường độ dòng điện cảm ứng bằng: I =

E Bvl
=
. .. ....... ..... . . . .. ..
R
R



- Khi đó lực từ tác dụng lên thanh MN sẽ hướng ngược chiều với v và có độ lớn:
B 2l 2 v
Ft = BIl =
. .... ..... ..... ..... ..... ......
R

- Do thanh MN chuyển động đều nên lực kéo tác dụng lên thanh phải cân bằng với lực từ.
-

công

suất

cơ

(công

của

lực

kéo)

được

xác

định:

... ... ... .... ....................... ................... ....
P = 0,5W . ...... ............. ........
Thay các giá trị đã cho ta được:
B 2l 2 v 2
- Công suất tỏa nhiệt trên thanh MN: Pn = I 2 R =
. ... ..... .....
R
Vậy công suất cơ bằng công suất tỏa nhiệt trên MN

P = Fv = Ft v =

B 2l 2v 2
.
R


Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ. Độ lớn trung bình của lực
này là:

F =

Ft
B 2l 2 v
=
. .... ....... ....... ....
2
2R

- Giả sử sau đó thanh trượt được thêm đoạn đường S thì công của lực từ này là:
B 2l 2 v
A = FS =
S . ..... ..... ..... ......
2R

1 2
- Động năng của thanh ngay trước khi ngừng tác dụng lực là: Wđ = mv .
2
- Theo định luật bảo toàn NL, đến khi thanh dừng lại thì toàn bộ động năng này được chuyển
1 2 B 2l 2v
S.
thành công của lực từ (lực cản) nên: mv =
2
2R
mvR
Từ đó suy ra: S = 2 2 = 0,08(m) = 8cm. …………. ………………
B l