Đề kiểm tra chất lượng đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 11 - Năm học 2018-2019 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề kiểm tra chất lượng đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 11 - Năm học 2018-2019 (Có đáp án)

1. ĐỀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 11 NĂM HỌC 2018 – 2019 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề (Ngày thi 29/11/2018) Họ và tên thí sinh Số báo danh . Câu 1. (2 điểm): Một tàu điện đi hết khoảng cách giữa 2 ga kế tiếp nhau trong một thời gian nhất định, đồng thời ban đầu nó chuyển động nhanh dần đều, sau đó chuyển động đều và cuối cùng chậm dần đều. Biết tổng thời gian tăng tốc và giảm tốc là ∆t = 2 phút, còn tốc độ cực đại của tàu là v 0 = 5m/s và khoảng cách giữa 2 ga là S = 1500m. Tính tốc độ trung bình của tàu? Câu 2. (2 điểm): Một con lắc đơn gồm vật nặng m = 0,2kg, dây treo nhẹ, không dãn có chiều dài l = 1m được treo ở A cách mặt đất H = 4,9m, Truyền cho m một vận tốc ban đầu theo phương ngang để có động năng Wđ. Con lắc chuyển động đến vị trí dây treo lệch góc α 0 = 60 so với phương thẳng đứng thì dây treo bị đứt, khi đó m vó vận tốc v 0 = 4m/s. Bỏ qua mọi lực cản và ma sát, cho g = 10m/s2. 1. Xác định Wđ? 2. Sau bao lâu kể từ lúc dây đứt, m sẽ rơi đến mặt đất? B Câu 3. (2 điểm): Một chiếc thang đồng chất có chiều dài AB = l = 2,7m, trọng lượng P. Đầu A của thang tựa vào sàn nhà nằm ngang, đầu B của thang tựa vào tường thẳng đứng. Khối tâm G của thang ở cách đầu A một đoạn 0,9 m. Thang cân bằng ở vị trí hợp với sàn nhà một góc 600 như G (hình3). Gọi µ là hệ số ma sát giữa thang với sàn, bỏ qua ma sát giữa thang và tường. A 1. Tìm giá trị nhỏ nhất của µ để thang còn chưa bị trượt. 2. Cho 0,32 . Một người có trọng lượng P1 3P trèo lên thang. (Hình3) Hỏi người đó trèo được một đoạn tối đa bằng bao nhiêu (so với đầu A) để thang còn chưa bị trượt. Câu 4.(2 điểm): Một lượng chất khí lý tưởng xác định, thực hiện chu p(atm) 3 trình ABCA trên giản đồ p - V như đồ thị (hình 4). Biết nhiệt độ ban C đầu của khối khí là 27oC. 1. Xác định các quá trình biến đổi khí và các thông số (p,V,T) còn lại A của các trạng thái A, B, C? 1 B V(l) 2.Trong quá trình biến đổi trạng thái từ C đến A tìm nhiệt độ lớn nhất O mà khối khí đạt được? 25 60 Hình 4 Câu 5. (2 điểm): Truyền cho quả cầu khối lượng m, mang điện tích q (q> 0) vận tốc đầu u0 thẳng đứng hướng lên. Quả cầu nằm trong điện trường đều nằm ngang có cường độ điện trường E. Bỏ qua sức cản không khí và sự phụ thuộc của g vào độ cao. Hãy viết phương trình quỹ đạo của quả cầu và xác định vận tốc cực tiểu của nó trong quá trình chuyển động? Trang 1
2. Câu 6. (2 điểm). Cho hai điểm A, B cùng thuộc một đường sức của điện trường do một điện tích điểm Q đặt tại điểm O gây ra, đặt trong không khí. Biết cường độ điện trường tại 6 6 A có độ lớn E1 = 9.10 V/m, tại B là E2 = 4.10 V/m. A ở gần B hơn O. Tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm M là trung điểm của AB? Câu 7. (2 điểm). Electron trong nguyên tử Hêli chuyển động quanh hạt nhân theo quỹ đạo tròn có bán kính R=2,12.10-10m. 1. Tìm tốc độ dài của electron và năng lượng của nó. 2. Tìm độ lớn cường độ dòng điện do chuyển động của electron tạo ra. Cho điện tích nguyên tố e=1,6.10-19C, khối lượng của electron là m 9,1.10 31 kg . Câu 8. (2 điểm ). Cho các dụng cụ sau: Điện trở đã biết trị số R0, điện trở chưa biết Rx, hai ampe kế có điện trở rất nhỏ, nguồn điện một chiều, các dây nối, khóa K và chốt cắm có điện trở không đáng kể. Coi giá trị các điện trở là không đổi. Hãy đề xuất phương án xác định công suất tiêu thụ trên Rx. Câu 9. (2 điểm ). Cho mạch điện như hình vẽ ( hình 9). Nguồn có ξ = 10,5V; r = 1 . Đèn Đ ghi (3V 3W ) ; R1 = 45 ; R2 = 3 , bình điện phân đựng dung dịch CuSO 4 có anôt bằng đồng, có điện trở R3 = 5 . Điện trở ampe kế không đáng kể. (Biết ACu = 64; n = 2). 1. Xác định trạng thái sáng của đèn Đ. 2. Tính khối lượng Cu bám vào catôt trong thời gian 16 phút 5 giây. 3. Tính cường độ dòng điện qua ampe kế. Câu 10.( 2 Điểm ). Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 10), nguồn điện có suất điện động ξ =360V, điện trở trong không đáng kể. Bỏ qua điện trở các dây nối và các khóa. Hai tụ có , điện môi là không khí. Chiếu tia Rơnghen (tia X) vào khoảng 6 giữa hai bản cực của tụ C 1 để ion hóa khí. Biết mỗi giây tạo ra được 12.10 ion dương, mỗi ion dương mang điện tích là 1,6.10-19C. 1. K mở, tính hiệu điện thế U1, U2 giữa hai bản của mỗi tụ điện: a. Trước khi chiếu tia X. b. Sau khi chiếu tia X 16 phút 40 giây. 2. Đóng khóa K, xác định R sao cho hiệu điện thế trên tụ C 2 giữ không đổi trong khi chiếu tia X. E.r + - ξ,r Đ R1 R M A B K A N R2 R3 Hình 9 Hết (Giám thị coi thi không giải thích gì thêm) Trang 2
3. HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 11 - LẦN 1 NĂM HỌC 2018 – 2019 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Câu Nội dung Điểm Câu1 - Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian cho tàu 0,25 2 đ - Gọi t0 , t1 , t là thời gian (với t0 nd đ, (t1-t0) đều, (t-t1) nd đ ) - Tính quãng đường - ndđ S1= v0t0/2, . 0,25 - đều S2=v0(t1-t0)=v0(t-∆t), . 0,25 - cd đ S3=v0(t-t1)/2 0.25 - khoảng cách 2 ga S= S1+S2+S3 giải ra t= 360s . 0,5 Tố độ trung bình: vtb= S/t = 1500/360 = 4,2m/s 0,5 Câu 2 1. Chọn Wt = 0 tại VTCB 0 2 đ Tính được: Wđ = + mgl(1 – cos60 ) . 0,5 0,5 Thay số tính được : Wđ = 2,6J 2. Chọn hệ trục Oxy(Ox nằm ngang, Oy thẳng đứng) 0,5 x = (v0cosα).t, y = - (v0sinα).t = H – l + l(1 – cosα) . Khi chạm đất : y = 4,4m => t =1,35s, t = - 0,65s <0 (loại) 0,5 Câu 3 1. Chọn hệ trục tọa độ x’Oy’ như hình vẽ. 2 đ Điều kiện cân bằng lực cho thang: (Vẽ y’ P NB NA FmsA 0  Hình NB 0,25) Chiếu lên trục Oy’, ta có: NA = P (1) B 0,25 Chiếu lên trục Ox’, ta có: NB FmsA (2)  NA Chọn trục quay tại A, theo quy tắc mô G men lực, ta có : M(P) M(NB ) x’ A FmsA  P AB 1 P. .cos N .AB.sin ; N P.cot (3) ; 0,25 3 B B 3 1 Từ (2) và (3), ta có: F N P.cot msA B 3 Để thang không bị trượt thì : FmsA .NA 1 1 1 .P.cot .P  cot  cot 3 3 min 3 0,25 Vậy, giá trị nhỏ nhất của hệ số ma sát là: min 0,192 2. Chọn hệ trục tọa độ xOy như hình vẽ. Gọi khoảng cách từ vị trí người đến A là x. Do thanh nằm cân bằng, ta có: P P1 NB NA FmsA 0 Trang 3
4. Chiếu lên trục Oy’, ta có: NA = P + P1 (1) y’  Chiếu lên trục Ox’, ta có: NB FmsA 0 ; NB (Vẽ B hình NB FmsA (2’) Chọn trục quay tại A, theo quy tắc mô men 0,25) lực, ta có : M(P) M(P1) M(NB ) G 0,25 AB  P. .cos P .x.cos N .AB.sin  NA 3 1 B P1 1 x x’ NB P.cot P1. .cot (3') A FmsA  3  P Từ (2’) và (3’), ta có: 1 x FmsA NB P.cot P1. .cot 3  0,25 Để thang không bị trượt thì 1 x FmsA .NA P.cot P1. .cot (P P1) 3  3(P P1).tan P (12 tan 1) x ( ) x ; 3.P1 9 (12 tan 1) x  1,695m max 9  Vậy người đó trèo được tối đa một đoạn 1,695m . 0,25 Câu4 1. Quá trình biến đổi từ trạng thái A với T A = 300K sang trạng 2 đ 0,25 thái B là quá trình đẳng áp. => pA = pB = 1atm và => VA = VB. = 25. = (lít) Quá trình biến đổi từ trạng thái B sang trạng thái C là quá trình đẳng tích. => V = V = 25 (lít) và => p = p . = (atm) B C C B 0,25 Quá trình biến đổi từ trạng thái C sang trạng thái A là quá trình biến đổi mà áp suất biến thiên theo một hàm bậc nhất với thể tích : p = a.V + b Ta có: => 0,25 => Biểu thức: p = - 0,05 .V + 3 (atm) Nên: pA = 1atm = - 0,05.VA + 3 => VA = 40 ( lít ) 0,25 Và pC = -0,05.VC + 3 => pC = - 0,05 .25 + 3 = 1,75 atm o Vậy: TB = = 187,5 K => tB = -85,5 C 0,25 o Và TC = pC.TB = 1,75.187,5 = 328,125K => tC = 55,125 C 2. Xét một trạng thái bất kỳ trên quá trình biến đổi từ C sang A ta luôn có: = => p.V = .T mà p = - 0,05 .V + 3 0,25 => (- 0,05 .V + 3)V = .T => T = -0,375.V2 + 22,5V 0,25 Do hàm bậc 2 có hệ số a = - 0,375 < 0 nên: Trang 4
5. o TMax = = 337,5K => tMax = 64,5 C 0,25 Câu 5 * Viết pt quỹ đạo: 2đ - Trong hệ Oxy, m tham gia đồng thời 2 c/đ biến đổi đều: +. Ox: c/đ ndđ với a = . Ptcđ: x = , ptvtốc: v = (2) x 0,25 +. Oy: c/đ cdđ với v0y = u0, ay = - g (au vmin = , 0,5 Câu 6 - Cường độ điện trường tại A và B là: 2đ O A M B Q Q Q E = k => OA2 = k => OA = k 1 2 0,25 OA E1 E1 Q Q Q 2 0,25 E2 = k2 => OB = k => OB = k OB E2 E2 Q OA + OB - Cường độ điện trường tại M: EM = k ; với OM = OM2 2 1 Q Q => OM = (k + k ) 0,5 2 E1 E2 Q Q => EM = k2 = k = OM 1 Q Q Q2 k + k + 2 k2 4 E E E E 1 2 1 2 4k Q = 4 = 1 1 1 1 1 1 0,5 k Q + + 2 + + 2 E1 E2 E1E2 E1 E2 E1E2 4 4E1E2 2 = 2 1 1 E + E + 1 2 E1 E2 4.9.106.4.106 Thay số: => EM = 2 = 5760000V/m 0,5 9.106 + 4.106 Câu 7 2e 2 mv 2 2k 1.F F k v e = 1,54.106 m/s 2đ đ ht R 2 R mR 0,5 mv 2 2e 2 Năng lượng của electron : W k = -1,0910 18 J 2 R 0,5 Trang 5
6. 2 R 2 R mR 2. Chu kì quay của electron : T v e k 0,5 q 2e 2e 2 k + Cường độ dòng điện : I 3,7.10 4 (A) 0,5 t T 2 R mR Câu 8 Do hai đồng hồ chỉ được dùng 2đ chế độ ampe kế nên để đo công Vẽhình (nêu suất trên Rx thì cần phải đo I và cách mắc) đo R x. Có thể mắc mạch điện 1,0đ theo sơ đồ như hình vẽ. -Đóng K, chờ cho mạch ổn định, đọc số chỉ của hai ampe kế A1 và A2, có giá trị lần lượt là I0 và Ix. Ta có: 0, 5 - Công suất tỏa nhiệt trên Rx là: 0,25 -Từ (1) và (2) ta được: 0,25 Câu 9 1. Uđm = 3 V và Pđm = 3W 2 2đ U Ð R Ð R2 RÐ = = 3 Ω RAN = = 1,5 Ω P RÐ R2 R1R3 RNB = = 4,5 Ω RAB = RAN + RNB = 6 Ω 0,25 R1 R3 I = E /( R + r) = 1,5 A . AB 0,25 Trạng thái sáng của đèn: Uđ = UAN = I.RAN Thay số tính được: Uđ = 2,25 V IA = Iđ - I1 0,25 U đ Với Iđ = = 0,75 A Thay số ta có: IA = 0,6 A R đ 0,25 Câu 10 1. K mở. với 2đ a.Trước khi chiếu tia X, gọi hiệu điện thế trên các tụlần lượt là U1 và U2, ta có: 0,25 Mặt khác: Giải ra ta được : 0,25 Trang 6
7. b.Khi chiếu tia X vào giữa hai bản của tụ C 1. Sau mỗi giây, tia X tạo ra được điện tích: Sau thời gian , điện tích được tạo ra: Điện tích này đi đến các bản tụ làm thay đổi điện tích trên các 0,25 tụ, thay đổi hiệu điện thế trên các tụ. Do Nên: Đặt ta có: 0,25 Vì 0,25 Vậy 0,25 2. Đóng K, chiếu tia X vào tụ C1, có dòng điện chạy qua R. Hiệu điện thế trên tụ C2 là hiệu điện thế trên R: Với i là dòng điện tức thời qua các điện trở 0,25 + không đổi trong quá trình chiếu tia X: 0,25 Chú ý: Học sinh làm theo cách khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa Trang 7