Đề kiểm tra chấtt lượng đội tuyển học sinh giỏi Lớp 11 môn Vật lý - Năm học 2018-2019

Nội dung text: Đề kiểm tra chấtt lượng đội tuyển học sinh giỏi Lớp 11 môn Vật lý - Năm học 2018-2019

1. ĐỀ KIỂM TRA CHÁT LƯỢNG ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 11 Năm học 2018- 2019 Môn: VẬT LÝ Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề). (Ngày thi: 8/12/2018) Họ và tên thí sinh: SBD: Câu 1. ( 2 điểm ) Trong kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh tổ chức tại trường THPT Hà Trung một nhóm học sinh đến từ trường THPT Bỉm Sơn gồm 3 người. Do chỉ có 1 chiếc xe máy điện, hai mũ bảo hiểm và chấp hành đúng luật an toàn giao thông nên 3 bạn giải quyết bằng cách hai người đi xe khởi hành cùng lúc người đi bộ, tới vị trí thích hợp bạn ngồi sau xuống xe tiếp tục đi bộ, người đi xe quay về đón bạn đi bộ. Ba bạn đến địa điểm thi cùng lúc. Cho biết địa điểm xuất phát cách điểm thi 9km, các chuyển động là thẳng đều, tốc độ các bạn đi bộ như nhau và bằng 1/5 lần tốc độ đi xe. a - Vẽ đồ thị các chuyển động trên cùng hệ trục tọa độ ( x,t ). m2 b - Xác định vị trí người đi xe quay lại đón bạn đi bộ. Câu 2.( 2 điểm ) Cho hệ vật như hình vẽ 1. Cho biết khối lượng các vật m 1 =0,5kg; m2 = 1kg. Hệ số ma sát giữa vật 2 và mặt bàn µ = 0,2 dây nối khối lượng không đáng kể và không dãn, lấy g = 10m/s2. a - Khi bàn đứng yên thả tay khỏi vật 2 cho hệ chuyển động. Tính gia m1 tốc các vật. b - Cho bàn chuyển động thẳng nhanh dần đều xuống dưới với gia tốc a0 đồng thời thả tay khỏi vật 2 thì gia tốc các vật so với bàn chỉ bằng nửa gia tốc khi bàn đứng yên. Tính gia tốc a0. Câu 3.( 2 điểm ) Hình vẽ 1 Một cầu thủ ghi bàn thắng bằng một quả phạt đền cách khung thành l = 11m, bóng bay sát xà ngang vào gôn. Biết xà ngang cao 2,44m. Giả sử bóng bay trong mặt phẳng vuông góc với xà ngang , bỏ qua sức cản không khí, lấy g = 9,8m/s2. a - Lập phương trình quỹ đạo của quả bóng . b - Tính vận tốc ban đầu tối thiểu của quả bóng trong trường hợp trên. Câu 4.( 2 điểm ) Một pittông nặng đứng cân bằng trong một xi lanh. Khối khí ở phía 3V0 trên và dưới tittông cùng loại, có khối lượng và nhiệt độ như nhau. Thể tích khí phía trên gấp 3 lần thể tích khí phía dưới ( hình vẽ 2). Xác định tỉ số thể tích khí ở hai phần xi lanh nếu nhiệt độ các phần đều tăng hai lần. V0 D Hình vẽ 2 Câu 5.( 2 điểm ) Một thanh đồng chất AB, khối lượng phân bố đều có trọng lượng P 1 = 10N, chiều dài 1,2m và tại đầu B treo một vật có trọng lượng P 2 = 10N. Thanh được giữ nằm ngang nhờ bản lề ở đầu A và dây treo CD. Cho biết dây treo hợp với thanh một góc α = 30 0 và đầu C của dây α C cách B một đoạn 0,3m ( hình vẽ 3 ). A B Tính lực căng dây treo và phản lực của bản lề. P Hình vẽ 3 2
2. Câu 6. ( 2 điểm ) Cho hệ như hình vẽ 4, trong đó lò xo có độ cứng K = 100N/m, một đầu cố định một đầu gắn với một vật khối lượng m = 100g. Bỏ qua ma sát và K m khối lượng lò xo. Tác dụng vào vật m một lực F0 không đổi có độ lớn F0 1N . a - Khi m có vận tốc bằng 0 thì lò xo có độ dãn bao nhiêu. b - Khi lực đàn hồi lò xo cân bằng với ngoại lực thì vận tốc vật m là bao nhiêu. Hình vẽ 4 Câu 7. ( 2 điểm ) Cho sơ đồ mạch như hình vẽ 5, nguồn điện có suất điện động K E = 6V, điện trở trong r = 2Ω. Điện trở của đèn R 1 = 3Ω, điện trở R 2 = A 2Ω; điện trở Ampe kế và dây nối không đáng kể. E,r a - Ban đầu khóa K đóng, di chuyển con chạy C khi điện trở của phần AC bằng 6Ω thì Ampe kế chỉ 5/3 A. Tính điện trở toàn phần của biến R1 trở. R2 b - Mở khóa K rồi mắc một biến trở khác vào chỗ của biến trở đã cho. Di chuyển con chạy C người ta nhận thấy: Khi điện trở của phần AC có giá trị 1Ω thì đèn tối nhất. Tính điện trở toàn phần của biến trở. A C B Hình 5 Câu 8. ( 2 điểm ) Một tụ điện phẳng có diện tích bản tụ S = 200cm 2, điện môi trong tụ là tấm thủy tinh dày 1mm, hằng số điện môi ɛ = 5 được tích điện với hiệu điện thế U = 300V. Tính độ biến thiên năng lượng của tụ và công cần thực hiện khi rút tấm thủy tinh ra khỏi tụ trong hai trường hợp: a - Tụ vẫn nối với nguồn điện. b - Ngắt tụ ra khỏi nguồn. Câu 9. ( 2 điểm ) Một đoạn dây đồng BC nằm ngang như hình vẽ 6 được treo ở hai đầu sợi dây dẫn AB và CD (hoàn toàn mềm dẻo và có khối lượng không đáng kể ). Đặt hệ thống A D  trên vào trong từ trường đều có cảm ứng từ B chiếm toàn bộ không gian chứa BC và cả vùng BC sẽ di chuyển đến. Cho dòng điện không đổi có cường độ I chạy trong dây theo chiều ABCD. Cho khối lượng trên mỗi đơn vị chiều dài dây BC là -2 mo = 1,5.10 kg/m; B = 0,04T;  g = 10m/s2, hãy xác định phương chiều của B sao cho: a - Đoạn dây BC bị đẩy lên cao. Tính cường độ dòng điện I nhỏ nhất để hiện I tượng xảy ra. Hình 6. b - Đoạn dây BC bị lệch một góc so với mặt phẳng ABCD ban đầu dưới tác B C dụng của lực từ nằm ngang. Tính nếu I = 1A? Câu 10. ( 2 điểm )Phương án thí nghiệm: Cho các dụng cụ: Một nguồn điện không đổi (có điện trở trong r ), và 2 vôn kế khác nhau có điện trở hữu hạn, dây dẫn có điện trở không đáng kể. Bằng kiến thức đã học, hãy trình bày phương án xác định suất điện động của nguồn điện bằng một số tối thiểu mạch điện chỉ dùng các dụng cụ trên. Hết (Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Thí sinh không được sử dụng tài liệu)
3. SỞ GD&ĐT THANH HÓA ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2018 – 2019 MÔN VẬT LÝ Thời gian làm bài:180 phút Câu1 (2đ) a - Đồ thị của các chuyển động. Gọi 0 là vị trí xuất phát, T là điểm thi,B là điểm xe quay lại, A là điểm xe đón người đi bộ. Đồ thị 0.25đ các chuyển động như hình vẽ. x(km) N T M B 2 1,3 0,75đ 1,2 1 A 3 P t(h) T 0 b - Xác định vị trí người đi xe quay lại. - Do vận tốc đi bộ như nhau, vận tốc xe không đổi và tới điểm thi cùng lúc nên 0MPN là hình bình hành. - Người thứ 1 chỉ đi xe nên có đồ thị 0MPN, người thứ 2 đi xe OM và đi bộ MN, người thứ 3 đi bộ 0P và đi xe PN. - Gọi t1 là thời gian người thứ 1,2 đi xe, t2 là thời gian người thứ 2 đi bộ v1, v2 là vận tốc đi xe và đi bộ Ta có: Thời gian chuyển động của người thứ 2: OB BT OA AB BT t = t1 t2 v1 v2 v1 v2 Thời gian chuyển động của người thứ 1: 0,25đ OB BA AT OA 2AB BT t v1 v1 Vì 0A = BT , v1 = 5v2 suy ra: 0,25đ
4. OA 2AB BT OA AB BT 2OA 2AB OA AB OA t 0,25đ v1 v1 v2 5v2 5v2 v2 AB OA 4 Ta có : S = OT = OA+AB+BT = 6OA =9 OA 1,5km 0,25đ Suy ra vị trí người đi xe quay lại đón người đi bộ cách nơi xuất phát: OB = OA+AB= 5OA = 7,5km Câu 2: (2đ) N 0 m T x Fms 2 T y m P2 1 P1 Hình vẽ a- Tính1 gia tốc các vật Chọn hệ 0xy như hình vẽ, mốc thời gian lúc thả vật. 0.25đ Phân tích các lực tác dụng lên hệ 2 vật như hình vẽ: Áp dụng định luật 2 Niuton cho các vật: 0,25đ P1 T m1a P2 T Fms m2a Chiếu nên hệ tọa độ 0xy ta được: P T m a 1 1 0,25đ T F m2a Suy ra: 0,25đ g m1 m2 m a 2 2 m1 m2 s b- Khi thang máy chuyển động thẳng nhanh dần đêu xuống dưới 0,25đ Chọn 0xy gắn với bàn, ngoài các lực trên các vật còn chịu tác dụng lực quán tính hướng thẳng đứng lên trên Ta có: P1 T Fqt1 m1a P2 T Fms Fqt 2 m2a 0,25đ Chiếu nên 0xy ta được:
5. P1 T Fqt1 m1a 0,25đ T Fms m2a P2 N Fqt 2 0 Suy ra: P1 Fms Fqt1 m1a m2a N P Fqt 2 m1  m2 g m2a0 m1a0 a m1 m2 m 0,25đ a 5 0 s2 Câu 3: a - Lập phương trình quỹ đạo của bóng. (2đ) 0,25đ Chọn 0xy như hình vẽ + Chuyển động của bóng là chuyển động ném xiên 0.25đ x v0cos .t y v0 sin .t + Phương trình quỹ đạo: 0,5đ 1 2 2 y x.tan 2 g.x 1 tan 1 2v0 b - Tìm vận tốc ban đầu tối thiểu v0min của bóng. Tại thời điểm bóng bắt đầu vào gôn x l, y h 0,25đ 2 2 2 1 gl 2 1 gl 2 gl h l.tan 2 1 tan 2 tan l.tan h 2 (1) 2 v0 2 v0 2v0 Đặt X tan phương trình có nghiệm khi: 0,25đ 2 2 2 2 2 gl gl 2gh g l l 4 h 2 2 0 2 4 1 2v0 2v0 v0 v0 Khi v0min : 0,25đ 2 2 2gh g l 4 2 2 2 2 4 1 v0min 2gh.v0min g l 0 v0min v0min
6. Phương trình trên có nghiệm: 0,25đ 2 2 m v0min gh g h l 11,59 s Câu 4: Tác dụng lên pittong gồm 3 lực như hình vẽ. (2đ) Khi pittong cân bằng: 3V0 F1 F2 P 0 F2 F2 F1 P p2 p1 S mg 0.5đ mg p p const 2 1 S F1 Gọi p01; p02 là áp suất ban đầu của phần khí trên và dưới Do nhiệt độ 2 phần như nhau P V0 mg p .3V p V p 3p p p 2 p 0,5đ 01 0 01 0 02 01 02 01 S 01 + Áp dụng phương trình trạng thái cho khối khí phía trên: PV p .3V 2 p V 1 1 01 0 01 1 2T0 T0 P1 3V0 Vì nhiệt độ 2, khối lượng 2 phần như nhau: 0,5đ V1 P2 P1 2 p01 2 p01 V1 P1V1 P2V2 1 1 1 V2 P1 P1 P1 3V0 V P P 2 p 2 p V 4V V 1 V 2 1 2 01 1 01 1 2 1 0 1 1 1 2 V1 P2 P2 P2 3V0 3V0 3 V0 Từ 1,2 ta có: 1 V V 1 1 1 1 13 1 0,5đ 3 V0 V0 V 1 1,9 V2 Câu 5: + Phân tích và biểu diễn các lực tác dụng vào thanh trên hình vẽ (2đ) + Đk cân bằng của thanh: 0,5đ P1.OA P2 .AB T.d 10.0,6 10.1, 2 T.0, 45 T 40N 0,5đ + Vì hợp lực P1 và P2 đặt tại C có độ lớn P = 20N + Vì 0,5đ P 20N ;T 40N ; 300 Fhl P T có giá qua A và: 40 3 40 3 0,5đ F N N N hl 2 2
7. Câu 6: Chọn mốc thế năng trọng trường tại mặt bàn. (2đ) + Áp dụng ĐLBT năng lượng: 0,5đ 1 2 K. l0 K. l0 F0. l0 l0 F0 0 2 2 l0 0 0.5 đ 2F l 0 0,02m 0 K b - Vận tốc của vật: Gọi ∆l là độ dãn lò xo khi lực đàn hồi cân bằng với ngoại lực. Ta có: F 0,5 đ l 0 k Áp dụng ĐLBT: 1 1 F 1 mv2 K. l 2 F . l K. l 2 v 0 0,316m / s 0,5đ 2 2 0 K.m 100.0,1 Câu 7: a, Khi K đóng S (2đ) K A E,r R1 R2 C A B Hình 5 Sơ đồ mạch: R1 / /RBC / /RAC nt R2 9R 36 17R 60 R ; R 0,25đ N 4R 12 tm 4R 12 Áp dụng ĐL Ôm cho mạch kín: 0,25đ
8. E 32R 96 I 17R 60 17R 60 0,25đ 4R 12 48 I BC 17R 60 0,25đ 5 Mặt khác: I I I A BC 3 Thay các biểu thức I và IBC ta được R = 12Ω b - Khi K mở. Sơ đồ mạch: RBC ntR1 nt RAC  / / R2 Đặt điện trở toàn phần của biến trở là R; RAC x RBC R x 3 3 x x2 R 1 x 6R 21 0,25 đ R R x 2 tm x 6 x 6 8 x 6 0,25đ I x2 R 1 x 6R 21 UCD 24 0,25đ I1 2 x R1 x R 1 x 6R 21 Đèn tối nhất khi I1 nhỏ nhất hay mẫu số lớn nhất khi: 0,25đ R 1 x 1 R 3 2 Câu 8: a - Khi tụ vẫn nối với nguồn điện (2đ) Gọi điện dung của tụ khi có tấm thủy tinh là C và khi không có tấm thủy tinh là C0 thì ta có C = 3C0 0.25 đ + Năng lượng của tụ khi có tấm huyểnthủy tinh và khi rút tấm thủy tinh ra khỏi tụ: 1 1 W CU 2 C U 2 1 2 2 0 1 W C U 2 0,25đ 2 2 0 Suy ra độ biến thiên năng lượng của tụ 7 W W2 W1 318.10 J - Khi rút tấm thủy tinh ra khỏi tụ ta cần thực hiện một công A, công này có giá trị bằng độ biến thiên năng lượng của hệ tụ và nguồn. Một phần công này làm năng lượng tụ biến thiên một lượng 1 W 1  C U 2 2 0 0.25 đ Khi tấm thủy tinh rút khỏi tụ điện dung giảm, điện tích tụ giảm. Một phần điện tích ∆Q di chuyển ngược chiều nguồn điện. Công di chuyển các điện tích này là: ' 2 2 W Q.U C.U ( 1)C0U Do đó: 0,25đ 1 A W W '  1 C U 2 318.10 7 J 2 0 b - Khi ngắt tụ ra khỏi nguồn: điện tích tụ là không đổi.
9. + Năng lượng của tụ khi có tấm huyểnthủy tinh và khi rút tấm thủy tinh ra khỏi tụ: 1 Q2 1 Q2 0,5đ W1 2 C 2 C0 1 Q2 W 2 2 C 0 0,25đ Độ biến thiên năng lượng tụ: 2 1 Q 1 7 W W2 W1 1 1590.10 J 2 C0  Công để rút tấm thủy tinh ra khỏi tụ bằng độ biến thiên năng lượng tụ 0,25đ A W 1590.10 7 J 0.5 đ Câu 9: a. Đoạn dây BC bị đẩy lên cao. Tính cường độ dòng điện I nhỏ nhất để hiện tượng xảy ra.  (2đ) Vẽ hình biểu diễn các lực tác dụng lên đoạn dây BC khi đặt trong từ trường đều B , gồm   trọng lực P , lực căng dây AB và CD, lực từ F hướng theo phương thẳng đứng hướng lên trên. 0.25 đ  Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định được chiều của B hướng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và có chiều từ ngoài vào trong. 0,25đ Tính Imin để có hiện tượng trên: Muốn đoạn dây BC bị đẩy lên thì m g F P BIl m l.g I o I 3,75A BC o B min 0,5đ b. Đoạn dây BC bị lệch một góc so với mặt phẳng ABCD ban đầu dưới tác dụng của lực từ nằm ngang. Tính nếu I=1A?  Vẽ hình biểu diễn hiện tượng; trường hợp này B   lực F nằm ngang; vẽ và kết luận đúng chiều của B 0,25đ   tương ứng với chiều dòng điện và chiều của F trong T hình. Từ hình vẽ biểu diễn dây BC khi cân bằng có  0,25đ F BIl BI 4 F tan 15o P m gl m g 15 o o  P 0,5đ Câu 10: Gọi điện trở của 2 vôn kế là X và Y. Gọi E và r lần lượt là suất điện động và điện trở trong của (2đ) nguồn. khi đó: U1 X E r + mạch ngoài gồm mỗi X thì 1 (1) 0.5đ E X r U1 X (U1 là số chỉ của vôn kế X) U Y E r + mạch ngoài gồm mỗi Y thì2 1 (2) 0,5đ E Y r U2 Y (U2 là số chỉ của vôn kế Y) E E 1 1 Từ (1) và (2) ta có: 2 r.( ) (3) U1 U2 X Y 0,5đ +mạch ngoài gồm X song song với Y thì
10. 1 1 1 U 1 E 1 1 3 X Y 1 r.( ) (4) E 1 1 1 U X Y r 1 r.( ) 3 1 1 X Y X Y 05đ (U3 là số chỉ của 2 vôn kế ) E E E 1 Từ (3) và (4) ta có 1 E (*) U U U 1 1 1 1 2 3 U1 U2 U3 Lưu ý: Nếu học sinh giải bằng cách khác cho kết quả đúng vẫn cho điển tối đa
11. MA TRẬN ĐỀ THI KSCL ĐỘI TUYỂN HSG LẦN 2 Mức độ đánh giá TT Nội dung Tổng Nhận Thông Vận dụng Vận dụng biết hiểu thấp cao Động học chất điểm câu 1 1 câu 1 2,0đ 2,0đ Động lực chất điểm Phần a Phần b 1 câu 2 câu 2 câu 2 2,0đ 1,0 đ 1,0 đ Tĩnh học Phần a Phần b 1 câu 3 câu 4 câu 4 1,0 đ 1,0 đ 2,0 đ Chuyển động ném xiên Phần a Phần b câu 1 câu câu 3 3 4 1,0 đ 1,0 đ 2,0 đ Nhiệt học Phần a Phần b 1 câu câu 6 câu 6 5 1,0 đ 1,0 đ 2,0 đ Các định luật bảo toàn Câu 6 1 câu 6 2đ 2,0đ Tụ điện Phần a Phần b 1 câu 7 câu 8 câu 8 1,0 đ 1,0 đ 2,0đ Dòng điện không đổi Câu 7 1 câu 8 2,0 đ 2,0đ Từ trường Câu 9 2,0đ 9 2,0 đ Thí nghiệm thực hành Câu 10 1 câu 10 2đ 2,0đ 4,0 đ 6,0 đ 6,0 đ 4,0 đ 10 câu Cộng 20 đ