Đáp án chọn đội tuyển HSG Vật lí lớp 12 Đắk Lắk 2015-2016 ngày 1 - Học Toàn Tập

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (294.67 KB, 4 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Câu 1. (4,0 điểm)

Chọn trục Ox theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống, gọi O là vị trí cân bằng của thanh.

Khi thanh dẫn điện chuyển động cắt các đường cảm ứng từ thì thanh dẫn điện trở thành nguồn điện
có suất điện động

EvB . (1) (0,5đ)

Suất điện động này tích điện cho tụ điện:

qCECvB (2) (0,25đ)

Vận tốc v của thanh dẫn điện biến thiên, tạo ra dòng điện chạy qua thanh dẫn:
q

I CB a

t


 

 , với a là gia tốc của thanh. (3) (0,5đ)
Dòng điện trong thanh dẫn điện bị từ trường tác dụng một lực:

2 2

dt

F BIl B Ca (4) (0,5đ)

Khi thanh ở vị trí cân bằng lực tác dụng lên thanh là:

0
2

P k l (5) (0,5đ)
Khi thanh dẫn điện có li độ x thì lực tác dụng vào nó là:

2 2
0

2 ( )

F P k   l x B Ca (6) (0,25đ)

2 2 '' 2 2 ''

2 2

F  kx B Camx   kx B Cx (7) (0,5đ)



2 2



2 2
2
2

m B C x kx

k

x x

m B C

   

  


(8) (0,5đ)

'' 2

x  x

   với 2k2 2

m B C



 (9) (0,5đ)
Vậy thanh dao động điều hòa với tần số .

Câu 2. (5,0 điểm)

1. Lập biểu thức tính áp suất khí trong săm sau n lần bơm trong hai trường hợp: (3,75đ)
a. Khi thể tích vịi bơm là nhỏ

- Sau lần bơm thứ nhất, áp suất khơng khí trong săm là p1. Q trình là đẳng nhiệt nên:

p1V2 = p0(V1 + V2) (10) (0,25đ)

hay: 1

1 0

1 V

p p

V

 

   

  (11) (0,25đ)

sau lần bơm thứ hai, áp suất khơng khí trong săm là p2, tương tự ta có:

p2V2 = p0(2V1 + V2) (12) (0,25đ)

hay: 1

2 0

1 2V

p p

V

 

   

  (13) (0,25đ)

suy ra sau n lần bơm, áp suất khí trong săm là:
1

1
n

V

p p n

V

 

   

  (14) (0,25đ)

Áp dụng số: 6 0 1 580 0 1

5800 10

n
p  p  n  p   

    (15) (0,25đ)

b. Khi thể tích của vòi bơm là V3 = 11,6 cm3

- Sau lần bơm thứ nhất, áp suất khơng khí trong săm bây giờ là p1’:

Ta có: p1’(V2 + V3) = p0(V1 + V2 + V3) (16) (0,25đ)

C

x v

B


</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Suy ra: ' 1
1 0
2 3
1 V
p p
V V
 
   

 

Gọi p2’ là áp suất khơng khí trong săm sau lần bơm thứ hai. Khi bắt đầu bơm lần thứ hai thì lượng khí

trong săm có thể tích V2 và áp suất là p1’; lượng khí trong thân bơm và vịi bơm có áp suất p0 và thể tích là

V1 + V3. Cuối q trình bơm lần thứ hai thì lương khí trong săm và vịi bơm có cùng áp suất là p2’ cịn thể

tích là V2 + V3. Theo định luật Bơi Ma –ri -ốt, ta có:

p2’(V2 + V3) = p1’V2 + p0(V1 + V3) (17) (0,25đ)

thay biểu thức của p1’ ở trên vào:









1 2

2 2 3 0 2 0 1 3 0 2 1 3

2 3 2 3

1 V VV

p V V p V p V V p V V V

V V V V

   

            

 

   

Biến đổi, ta có:





' 1 1 2 1 2

2 0 2 0

2 3 2 3 2 3 2 3

1 V V V 1 V 1 V

p p p

V V V V V V V V

    

         

      

 

(18) (0,25đ)
Sau lần bơm thứ ba, áp suất khí trong bình là p3’:

p3’(V2 + V3) = p2’V2 + p0(V1 + V2) (19) (0,25đ)

Suy ra công thức tương tự như đối với p2’:

' 1 2 2

3 0

2 3 2 3 2 3

1 V 1 V V

p p

V V V V V V

    
  
     
 
  
    
 
(20) (0.25đ)
…...

1

1 2 2

2 3 2 3 2 3

' 1 1 ...

n
n

V V V

p p

V V V V V V


    
  
      
 
  
    
 
(21) (0,25đ)
Đại lượng trong dấu ngoặc là một cấp số nhân, có dạng:

1 1
1 ...
1
n
n q
q q
q
 
   

 (22) (0,25đ)

Hay:

2 3 2 3

2 2 2

2 3 2 3 2 3 2 3

2 3

1 ... 1

n

n n

V

V V V V

V V V

V V V V V V V V

V V
     


        
       
 
          
   
 
(23) (0,25đ)

Thay vào biểu thức của pn’, ta có:

1 2 3 2 1 2

0 0

2 3 3 2 3 3 2 3

' 1 1 1 1

n n

n

V V

V V V V

p p p

V V V V V V V V

          
     
       
   
  
         
   
(24) (0,25đ)

Hay: ' 0 1 50 1 0,998





0(51 50.0,998 )

n n

n

p p     p  (25)

2. So sánh pn với pn’: (0,25đ)

Từ câu 1, ta thấy ngay: pn’ < pn. (26) (0,25đ)

3. Áp suất lớn nhất có thể đạt được trong săm xe đạp: (1,0đ)

Áp suất lớn nhất có thể đạt được khi số lần bơm là rất lớn n → ∞; từ cơng thức tính pn’ suy ra:





max n 0 0

p p ’ n p 1 V 51p

V

 

      

  (27) (1,0đ)

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Liên hệ giữa C0 và C1

Theo giả thiết ta có:

Z



R r

 

2 ZLZC0



2= ZC0 (28)
Hay:



 



2 2

0 0

L C C

R r  Z Z Z (29) (0,25đ)

Khi C thay đổi (tức thay đổi ZC) thì UC sẽ đạt được trị số cực đại, nếu ZC thỏa mãn diều kiện:

Z ZC L 



R r



2ZL2

Tức ta có:





2 2

C L L

Z Z  R r Z (30) (1,5đ)

Biến đổi hệ thức điều kiện:

Z ZC1 L 



R r



2ZL2 Z ZC1 L2Z ZL C0ZC20 



R r



2ZL22Z ZL C0ZC20 (31) (1,5đ)
Suy ra: Z ZC1 L2Z ZL C0ZC20 



R r

 

2 ZLZC0



2 Z2 ZC20 (32) (0,5đ)
Từ đó: Z ZC1 L2Z ZL C0  0 ZC12ZC0  0

1
2

C

C  : (33) (0,25đ)

Câu 4. (5,0 điểm)

1. Xác định vị trí, tính chất của ảnh S’ của S qua thấu kính: (1,0đ)

Sơ đồ tạo ảnh: SLS' (34) (0,25đ)
Ta có: ' 30.25 150

30 25
df

d cm

d f

  

  (35) (0,5đ)

Vậy: Ảnh S’ của S là ảnh thật trên trục chính, cách thấu kính 150 cm. (0,25đ)
2. Khi đặt thêm gương cầu lóm và thay thấu kính L bởi thấu kính L1: (4,0đ)

a. Tính tiêu cự của thấu kính L1:

Sơ đồ tạo ảnh: 1 1

1 2 3

L G L

S S  S S (36) (0,25đ)

Để S3 trùng với S thì S2 phải trùng với S1, tức là ảnh của S1 cho bởi gương (tức là S2) lại

trùng với S1. Từ sự tạo ảnh qua gương cầu lõm, ta thấy ảnh qua gương trùng với vật khi hoặc là vật nằm tại

tâm C của gương (tức là S1 phải nằm tại tâm C của gương), hoặc là vật nằm tại đỉnh của gương (tức là S1

nằm tại đỉnh gương). (0,25đ)

Vậy thấu kính phải cho ảnh thật của S nằm tại tâm C của gương, hoặc nằm tại đỉnh của gương (tại S’).
Để vật thật tạo ảnh thật qua thấu kính, ta phải có tiêu cự khơng lớn hơn một phần tư khoảng cách vật ảnh
(vật màn):

1 1

d d

f   (37) (0,5đ)

- Khi ảnh S1 nằm tại tâm C của gương, ta có:

d1 + d1’ = 150 + 30 – 2.42 = 96 cm (38) (0,5đ)

suy ra: 96 24
4

f   cm (39) (0,25đ)

- Khi ảnh S1 nằm tại đỉnh gương thì: d1 + d1’ = 150 + 30 = 180 cm (40) (0,25đ)

Suy ra: 180 45
4

f   cm (41) (0,25đ)

Vậy ta chọn: f 24cm (42) (0,25đ)
Khi f < 24 cm: ta có 4 vị trí của L1( hai vị trí ảnh nằm tại tâm gương và 2 vị trí ảnh nằm tại đỉnh gương) cho

ảnh trùng với vật.

Theo giả thiết có ba vị trí của L1, do đó hai trong bốn vị trí đã trùng nhau.

H 2 V

A B

C
R L,r

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Vậy có thể chọn f = 24 cm. (43) (0,25đ)
b. Ba vị trí của thấu kính L1:

- Khi ảnh S1 nằm tại tâm gương, d1 + d1’ = 96 cm => d1 = d1’ = 48 cm (44) (0,5đ)

- Khi S1 nằm tại đỉnh gương (trùng với ảnh S’): d1 + d1’ = 180 cm (45) (0,25đ)

Ta có: ' 12 1 12 1

1 1 1 1

1 1 1 1 1

180 4320 180 4320 0

180 d d d d

f d d d  d         (46) (0,25đ)
Phương trình cho nghiệm:

2
1

' ' 90 8100 4320

90 61, 482
1

b b ac

d

a

    

    (cm) (47) (0,25đ)

d1 = 151,482 cm; d1 = 28,518 cm. (48)

Câu 5. (2,0 điểm)

Thiết lập công thức: (49) (0,5đ)

Ta có: L ZL


 với

2 2

2 2 L = d

L d

Z r

Z Z r




  

2 2

(1)

xc mc
xc mc

U U

I I

L



   

   
   



Cách bố trí thí nghiệm: (50) (0,5đ)

Bố trí thí nghiệm như hình vẽ

Phương án thí nghiệm: (51) (1.0đ)

- Mắc nối tiếp ampe kế điện động vào cuộn dây.
- Mắc song song vôn kế điện động vào cuộn dây.
- Mắc toàn bộ hệ thống trên vào nguồn điện xoay chiều.

- Đóng khóa K ghi lại chỉ số cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều trên ampe kế và vôn
kế. Tiến hành lần lượt đo cường độ dịng điện và hiệu điện thế ít nhất ba lần, sau đó lấy giá trị trung bình
của ba lần đo và thay vào biểu thức (1).

- Mắc nối tiếp ampe kế một chiều vào cuộn dây.
- Mắc song song vôn kế một chiều vào cuộn dây.
- Mắc toàn bộ hệ thống trên vào nguồn điện một chiều.

- Đóng khóa K ghi lại chỉ số cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều trên ampe kế và vôn
kế. Tiến hành lần lượt đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế ít nhất ba lần, sau đó lấy giá trị trung bình
của ba lần đo và thay vào biểu thức (1).

L;r
A

V

Hình 6b
K

Hình 6a
L;r
xc

A

</div>