Đề chọn đội tuyển quốc gia môn vật lý lớp 12 năm học 2014 2015 sở GDĐT bình thuận hệ không chuyên file word có lời giải chi tiết

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KÌ THI THÀNH LẬP ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 12 THPT

BÌNH THUẬN

DỰ THI QUỐC GIA
Năm học: 2014 – 2015
Ngày thi: 18/10/2014

ĐỀ CHÍNH THỨC
(Đề này có 01 trang)

Môn:

Vật Lý

Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Bài 1.(4 điểm)

Trong một mặt phẳng nghiêng góc  so với mặt phẳng nằm
ngang, có 2 thanh kim loại cố định song song cách nhau một khoảng ,
nối với nhau bằng một điện trở R; tất cả được đặt trong một từ trường đều không đổi B vuông góc
với mặt phẳng chứa hai thanh và hướng lên phía trên (như hình vẽ). Một thanh kim loại MN, có
khối lượng m, có thể trượt không ma sát trên hai thanh kia và luôn luôn vuông góc với chúng. Điện
trở của các thanh không đáng kể.
Người ta thả cho thanh MN trượt không có vận tốc ban đầu.
a. Mô tả hiện tượng và giải thích tại sao vận tốc v của MN chỉ tăng tới giá trị cực đại vmax .

Tính vmax (giả thiết hai thanh song song có chiều dài đủ lớn).
b. Thay điện trở bằng một tụ điện có điện dung C. Chứng minh rằng lực cản chuyển động tỉ
lệ với gia tốc a của thanh. Tính gia tốc này.
Cho gia tốc trọng trường bằng g.

Bài 2.(3 điểm)

Có một quả cầu đặc, đồng chất, bán kính R, khối lượng m. Hãy tính:
a. Momen quán tính của quả cầu đối với tâm 0.
b. Momen quán tính của quả cầu đối với trục đi qua tâm.

Bài 3.(3 điểm)

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

1


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Trình bày phương án thực nghiệm xác định giá trị của hai điện trở R1 và R2 với các dụng cụ
sau đây:
- 1 nguồn điện có hiệu điện thế chưa biết;
- 1 điện trở có giá trị R0 đã biết;
- 1 ampe kế có điện trở chưa biết;
- 2 điện trở cần đo: R1 và R2 ;
- Một số dây dẫn có điện trở không đáng kể.

Bài 4.(4 điểm)

Một khối cầu trong suốt bán kính R, chiết suất n, đặt trong không khí.
Bên trong khối cầu có một lỗ rỗng hình cầu chứa đầy không khí, bán kính lỗ rỗng
R
r  O1O2  . Điểm sáng S nằm ngoài quả cầu và trên đường thẳng đi qua O1O 2
2
và SO1  4 R, SO1  SO2 . Định vị trí ảnh S / của S qua quả cầu đối với O1 .

Bài 5.(3 điểm)

Một mol khí lưỡng nguyên tử hoạt động theo một chu trình kín được
mô tả bởi đồ thị T  V 2 như hình vẽ.
Hãy biến đổi chu trình trên thành đồ thị p-V.
Bài 6.(3 điểm)

Tính công cực đại mà một động cơ nhiệt có thể sinh ra nếu dùng nguồn nóng là một thỏi sắt
có khối lượng m = 1kg và nhiệt độ ban đầu T1 = 1500K, nguồn lạnh là nước biển ở nhiệt
độ T 0  285K . Nhiệt dung của sắt là c = 0,46J/g.K.
----------Hết---------(Giám thị coi thi không được giải thích gì thêm.)
Họ và tên thí sinh:....................................................................Số báo danh:......................

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

2


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KÌ THI THÀNH LẬP ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 12 THPT

BÌNH THUẬN

DỰ THI QUỐC GIA
Năm học : 2014 – 2015
Ngày thi: 18/10/2014
Môn : Vật Lý
Thời gian : 180 phút ( không kể thời gian phát đề )

ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM

Nội dung

Điểm

Bài 1. (4 điểm)

a. Mô tả hiện tượng và giải thích tại sao vận tốc v của MN chỉ tăng tới giá trị cực đại vmax .
Tính: vmax
- Khi thanh MN trượt xuống dưới tác dụng của trọng
lực, từ thông qua diện tích MRN có suất điện động cảm ứng e =
B v; với v là vận tốc trượt của thanh; dòng cảm ứng sinh ra có
chiều từ N đến M.

0,5 đ

- Trong mặt phẳng nghiêng góc  các lực tác dụng lên thanh MN là:
Thành phần Q của trọng lực, Q = mgsin  ; lực điện từ F = iB sinh ra do đoạn dây
MN có dòng điện i chuyển động trong từ trường B. Hai lực Q và F ngược chiều nhau.
- Mới đầu vận tốc trượt của thanh còn nhỏ, nên:

0,5 đ

2 2

B v
e
B v
=
và F = iB =
đều nhỏ, F < Q, hợp lực F và Q làm thanh có gia
R
R
R
tốc, và vận tốc v tăng. Khi v đạt vmax thì F = Q, thanh chuyển động đều.
i=

Ta có:
B 2 2 vmax
Rmg sin 
= mgsin   vmax =
R
B2 2

0,5 đ

b. Thay điện trở bằng một tụ điện có điện dung C. Chứng minh rằng lực cản chuyển động tỉ lệ

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

3


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

với gia tốc a của thanh. Tính gia tốc này.
- Thay R bằng tụ C thì dòng cảm ứng nạp điện vào tụ.

0,5 đ

Gọi q là điện tích tức thời của tụ, q = Ce.
- Lực cản F = iB

dq
.B
dt

=

= C. B . B .

dv
= C.B 2 .
dt

2

.a

Vậy F  C.B 2 . 2 .a tỉ lệ với a.

Để tính a của thanh ta viết phương trình chuyển động của thanh:

mg sin   C.B 2 . 2 .a  ma

g sin 
mg sin 
=
< g sin  . Gia tốc a nhỏ hơn gia tốc trượt khi không
2 2
CB 2 2
CB  m
1
m
có từ trường B, và phụ thuộc vào khối lượng m.
1,0 đ
 a=

Bài 2.(3 điểm)
a. Momen quán tính của quả cầu đối với tâm 0.
- Xét một lớp cầu mỏng có bán kính r (0 < r  R) và bề dày dr. Momen quán tính của
lớp cầu này đối với tâm 0 là:
d I0 =

m
V

m
4 R 3
3

2
 (dV )r =

R

 (4 r dr )r
2

2

0

1,0 đ

R

I0 =

3m
3
.4  r 4 dr = mR 2
3
4 R
5
0

b. Momen quán tính của quả cầu đối với trục đi qua tâm.

I0 =

m r

2

i i

=

 m (x

2
i

i

 yi2  zi2 )

Vì ba trục x, y, z tương đương, nên ta có thể viết:

I 0 = 3  mi xi2
Iz = Ix + I y =
Iz =

 m (x
i

2
i

 yi2 ) = 2  mi xi2

0,5 đ

2
2
I 0 = mR 2 .
3
5

Bài 3.(3 điểm)
* Làm 4 thí nghiệm:

1,0 đ

- Mắc nối tiếp R0 với ampe kế có điện trở RA rồi nối với 2 cực của

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

4


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

nguồn có hiệu điện thế U thì ampe kế có giá trị I 0 .
Ta có: R0  RA 

U
I0

0,5 đ

(1)

- Thay R0 bằng R1 :
Ta có: R1  RA 

U
I1

(2)

- Thay R1 bằng R2 :
U
Ta có: R2  RA 
I2

1,0 đ
(3)

- Thay R2 bằng R1  R2 :
Ta có: R1  R2  RA 

U
I

(4)

Lấy (4) trừ (3):

1 1 
R1  U   

 I I2 

(5)
0,5 đ

Lấy (4) trừ (2):

1 1 
R2  U   
 I I1 

(6)

Lấy (1) trừ (2):

0,5 đ

1 1
R0  R1  U   
 I 0 I1 
1 1
1 1 1 1
1 1 
R0 = U    + U    = U     
 I I2 
 I 0 I1 
 I 0 I I1 I 2 

(7)
0,5 đ

Chia (5) cho (7) ta được:
1 1

I I2
R1  R0
1 1 1 1
  
I 0 I I1 I 2

0,5 đ

Chia (6) cho (7) ta được:

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

5


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

R2  R0

1 1

I I1
1 1 1 1
  
I 0 I I1 I 2

Bài 4.(4 điểm)
Coi khối cầu như một quang hệ gồm thấu kính mỏng
L1 , L2 , L3 và bản mặt song song B như hình vẽ.
Tiêu cự của các thấu kính:

L1 :

L2 :

1
1
= (n – 1)
f1
R
1
2
1
= (n – 1)
= - (n – 1)
R
f2
R

2



 1
1
1

1 2
  = (n – 1)   
= (n – 1) 
L3 :
R R
f3
R R


 2

Sơ đồ tạo ảnh:

0,5 đ

Với:

d1  SO1  R  3R
d1/ =

d1 f1
3R
=
d1  f1
3n  4

0,5 đ

Độ dời ảnh S 1 qua bản mặt song song: d  R
Ta có: d 2 = R – ( d1/ + d ) = R –

d 2/ =

n 1
n

4R
3R
n 1
-R
= 3n  4
n
(3n  4)n

d2 f2
4R
= 2
d2  f2
3n  12n  8

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

6


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

d 3 = R - d 2/ = R -

d3/ =

(3n2  12n  4) R
4R
=
3n 2  12n  8
3n2  12n  8

(3n 2  12n  4) R
d3 f3
= 
d3  f3
n(3n 2  12n  4)  4

Vậy S ' nằm cách O1 một đoạn:

S ' O1 = R  d3/ = R 

=

(3n 2  12n  4) R
n(3n 2  12n  4)  4

3n3  15n 2  16n
R
3n3  12n 2  4n  4

Bài 5.(3 điểm)

0,5 đ

Biến đổi thành đồ thị p-V:
Trên đoạn 1  2,

V2
= const, từ đó V2  2V1 và p2  2 p
T

0,5 đ

1
1
1
Trên đoạn 2  3, T3  T2  T1 nên p3  p2 
p1
2
2
2
Ta lập bảng có các thông số trạng thái như sau:

Trạng
thái

Áp
suất

Thể tích

Nhiệt độ

1

p1

V1

T1

2

2 p1

2 V1

2 T1

3

1
p1
2

2 V1

T1

4

1
p1
2

V1

0,5 đ

1
T1
2

Ta vẽ lại chu trình theo sơ đồ p-V như hình vẽ.
0,25

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

7


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

đ

Bài 6.(3 điểm)
Với một nguồn nóng và nguồn lạnh đã cho thì hiệu suất cực đại, do đó công sinh ra cực đại,
ứng với chu trình Các-nô thuận nghịch.

0,25
Khi miếng sắt có nhiệt độ T dùng làm nguồn nóng cho chu trình Các-nô, nhiệt lượng đ
dQ1 mà tác nhân nhận được là do miếng sắt giảm nhiệt độ dT.

dQ1 = - mc dT

Hiệu suất của chu trình Các-nô: H =

T  T0
T

Công dA sinh ra:
dA/  HdQ1 

T  T0
dT
(mcdT )  mcdT  T0 mc
T
T

0,5 đ

0,25
đ

Công cực đại sinh ra ứng với sự giảm nhiệt độ của nguồn nóng từ T 1 đến T 0
/
max

A

T0

T0

T1

T1

  dA   mcdT   T0 mc
/

dT
T

0,25
đ

= mc(T0  T1 )  mcT0 (ln T0  ln T1 )
= mc(T1 T0 ) – mcT0 (lnT1  lnT0 )
= mc(T1 T0 T0ln

0,25
đ

T1
)
T0

= 0,46(1500 – 285 – 285ln

1500
).1000
285

1500

= 460(1215 – 285ln
)  341178,14 J
285

0,5 đ

0,25
đ

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

8


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

0,5 đ

0,5 đ

Lập
bảng
1,0 đ

Vẽ
đồ
thị
1,0 đ

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

9


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

0,5 đ

0,5 đ

0,5 đ

1,0 đ

0,5 đ

----------Hết----------

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

10


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

(Học sinh có thể giải theo cách khác)

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

11