Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 11 (Chuyên) - Năm học 2016-2017 - Sở GD & ĐT Vĩnh Phúc (Có đáp án)

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC 
KÌ THI CHỌN HSG LỚP 10, 11 THPT NĂM HỌC 2016-2017 
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 11 – THPT CHUYÊN 
Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề 
Bài 1 (2 điểm) 
Cho cơ hệ như hình vẽ với M = 2m, góc nghiêng của nêm là α = 
30
o
. Vật nhỏ khối lượng m trượt không vận tốc ban đầu, không ma sát từ 
đỉnh A trên mặt AB. Lấy g = 9,8 m/s2. 
a. Nêm được giữ cố định. Tính gia tốc của vật m. 
b. Nêm có thể trượt không ma sát trên mặt sàn ngang. Tính gia 
tốc của nêm khi m còn đang ở trên mặt AB của nêm. 
Bài 2 (2 điểm) 
Một xi lanh kín chứa khí đặt thẳng đứng được chia làm hai ngăn nhờ một vách ngăn di động có 
trọng lượng đáng kể. Khi vách ngăn ở vị trí cân bằng, nhiệt độ của cả hệ là T0, khí ở ngăn trên (ngăn A) 
có áp suất 10 kPa và có thể tích gấp 3 lần thể tích của khí ở ngăn dưới (ngăn B), áp suất khí ở ngăn dưới 
là 20 kPa. Lật ngược xi lanh để cho ngăn B ở trên. 
a. Sau khi nhiệt độ cả hệ trở về T0 và trạng thái cân bằng được thiết lập. Tính áp suất khí trong 
ngăn A. 
b. Nhiệt độ của cả hệ phải bằng bao nhiêu để thể tích hai ngăn bằng nhau? 
Bài 3 (3 điểm) 
Một dây dẫn cứng có điện trở không đáng kể, được uốn thành 
khung ABCD nằm trong mặt phẳng nằm ngang, có BA và CD song song 
với nhau, cách nhau một khoảng l = 0,5 m, được đặt trong một từ trường 
đều có cảm ứng từ B = 0,5 T hướng vuông góc với mặt phẳng của khung 
như hình vẽ. Một thanh dẫn MN có điện trở R = 0,5  có thể trượt không 
ma sát dọc theo hai cạnh BA và CD. 
a. Tính công suất cơ học cần thiết để kéo thanh MN trượt đều với vận tốc v = 2 m/s dọc theo các 
thanh BA và CD. So sánh công suất này với công suất tỏa nhiệt trên thanh MN và nhận xét. 
b. Thanh đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực. Sau đó thanh còn có thể trượt thêm được đoạn 
đường bao nhiêu nếu khối lượng của thanh là m = 5 gam? 
Bài 4 (2 điểm) 
Một chùm sáng hội tụ hình nón chiếu qua một lỗ tròn đường kính a = 5 cm trên màn chắn E1. 
Trên màn ảnh E2 đặt phía sau, song song và cách E1 một khoảng l = 20 cm ta hứng được một hình tròn 
sáng đường kính b = 4 cm. Nếu lắp khít vào lỗ tròn một thấu kính thì trên màn ảnh E2 ta thu được một 
chấm sáng. Tính tiêu cự thấu kính. 
Bài 5 (1 điểm). Xác định độ từ thẩm của chất sắt từ. 
Cho các linh kiện và thiết bị sau: 
- 01 lõi sắt từ hình xuyến tiết diện tròn. 
- Cuộn dây đồng (có điện trở suất) có thể sử dụng để quấn tạo ống dây. 
- 01 điện kế xung kích dùng để đo điện tích chạy qua nó. 
- 01 nguồn điện không đổi. 
- 01 ampe kế một chiều. 
- 01 biến trở. 
- Thước đo chiều dài, panme, thước kẹp. 
- Ngắt điện, dây nối cần thiết. 
Hãy nêu cơ sở lý thuyết và phương án thí nghiệm để đo độ từ thẩm  của lõi sắt từ. 
-------Hết------- 
Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. 
Họ và tên thí sinh:.......; Số báo danh:. 
ĐỀ CHÍNH THỨC 
M 
α 
m
M 
A 
B 
A B 
C D v

M 
N 
B

 SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC 
KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10, 11 THPT NĂM HỌC 2016-2017 
ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÍ 11 - THPT CHUYÊN 
Bài 1 (2 đ) Điểm 
a/ Gia tốc của m: a = g.sin = 9,8.sin300 = 4,9 m/s2. 1 
b/ Xét m trong HQC gắn với nêm: 
N = mg.cos - Fq.sin = mg.cos - ma.sin 
a là gia tốc của nêm 
Xét chuyển động của nêm trong HQC O: 
N’sin = 2ma; mà N = N’ 
0,25 
=> (mg.cos - ma.sin ). sin = 2ma => g. cos sin = (sin2 + 2).a 0,25 
=> 
)2(sin2
2sin.
2 


g
a 
0,25 
Thay số được: a  1,886 m/s2. 0,25 
Bài 2 (2 đ) Điểm 
a) Tính được áp suất gây bởi vách ngăn bằng 
10kPa 
Áp dụng phương trình trạng thái khí cho khí ở 
ngăn A, và cho khí ở ngăn B (xem H1 và H2) chọn 
đơn vị áp suất là kPa]. 
Khử V’ trong hệ (1) và (2), ta có 
Đơn giản hai vế cho V, nhận được phương trình 
cho P’: 
Lấy nghiệm dương:
5 825
8,43
4
P kPa

   
 Áp suất trong ngăn A là: P’ + 10 = 18,43 (kPa) 
0,5 
0,25 
0,25 
b) Gọi T là nhiệt độ mà tại đó thể tích hai ngăn bằng nhau và bằng 2V. áp dụng phương trình 
trạng thái lần lượt cho lượng khí trong ngăn A và trong ngăn B. 
Từ (4) và (5) rút ra, bằng cách chia từng về của (4) cho (5), 
thay giá trị này của P’’ vào (5) ta có : T = 2T0 
0,5 
0,25 
    
 
30V P 10 4V V 1
20V P V 2
    

 
 
20V
30V P 10 4V
P
 
    
 22P 5P 100 0 3   
 
0
0
P 10 .2V10.3V
(4)
T T
20.V P .2V
(5)
T T
 



 

3 P 10
P 20 (kPa)
2 P
 
  

O 
Fq 
a 
N 
P N’ 
(Đơn vị áp suât lấy là kPa) 
H.1 
H.2 
H.3 
T0 
(B) 
 P’, V’ 
 P’ +10, 
4V – V’ 
(A) 
T 
(B) 
 P’’, 2V 
 P’’ +10, 
2V 
(A) 
T0 
(A) 
 10, 3V 
 20, V 
(B) 
(Đáp án có 04 trang) 
Như vậy phải tăng nhiệt độ tuyệt đối của hệ lên gấp 2 lần thì thể tích của hai ngăn sẽ bằng nhau. 
0,25 
Bài 3 (3 đ) Điểm 
a) Khi thanh MN chuyển động thì dòng điện cảm ứng trên thanh xuất hiện theo chiều MN. 
Cường độ dòng điện cảm ứng này bằng: 
Khi đó lực từ tác dụng lên thanh MN sẽ hướng ngược chiều với vận tốc v và có độ lớn: 
Do thanh chuyển động đều nên lực kéo tác dụng lên thanh phải cân bằng với lực từ. 
Vì vậy công suất cơ học (công của lực kéo) được xác định: 
Thay các giá trị đã cho nhận được: 
Công suất tỏa nhiệt trên thanh MN: 
Công suất này đúng bằng công suất cơ học để kéo thanh. Như vậy toàn bộ công cơ học sinh ra 
được chuyển hoàn toàn thành nhiệt (thanh chuyển động đều nên động năng không tăng), điều đó 
phù hợp với định luật bảo toàn năng lượng. 
0,5 
0,5 
0,5 
0,5 
b) Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ. Độ lớn trung bình của lực 
này là: 
Giả sử sau đó thanh trượt được thêm đoạn đường S thì công của lực từ này là: 
Động năng của thanh ngay trước khi ngừng tác dụng lực là: 
Theo định luật bảo toàn năng lượng thì đến khi thanh dừng lại thì toàn bộ động năng này được 
chuyển thành công của lực từ (lực cản) nên: 
Từ đó suy ra: 
0,25 
0,25 
0,25 
0,25 
Bài 4 (2 đ) Điểm 
Theo giả thiết thì bài toán có thể xảy ra hai trường hợp: 
*) TH1: Điểm hội tụ O của chùm sáng nằm ở trước màn E2 (Hình 1). 
Xét hai tam giác đồng dạng OAB và OA’B’ ta có: 
cmIIOI
ba
a
II
OI
b
a
OI
OI
9
100
'
9
5
9
5
45
5
''




 
- Đối với thấu kính L lắp khít vào lỗ tròn AB, O là vật ảo và cho ảnh thật O’ nằm trên E2 ở xa 
thấu kính hơn O (Hình 2). Do đó L phải là thấu kính phân kì có tiêu cự là f. 
- Xét hai cặp tam giác đồng dạng AIO và KFO, AIO’ và HFO’ta có: 































cmFH
cmf
FHf
FHf
FH
a
fIO
IO
aFH
a
fIO
IO
625,5
25
5,2
20
20
5,2
5,2
9/100
9/100
2/
'
'
2/
2/
*) TH2: Điểm hội tụ O của chùm sáng ở phía sau màn E2 (Hình 3). Xét hai tam giác đồng dạng 
0,25 
0,25 
0,25 
0,25 
.
R
Bvl
R
I 
E
.
22
R
vlB
BIlFt 
.
222
R
vlB
vFFvP t 
.5,0 WP 
.
222
2
R
vlB
RIPn 
.
22
22
R
vlBF
F t 
.
2
22
S
R
vlB
SFA 
.
2
1 2mvWđ 
.
22
1 222 S
R
vlB
mv 
.8)(08,0
22
cmm
lB
mvR
S 
OAB và OA’B’ ta có: cmIIOI
ba
a
II
OI
b
a
OI
OI
100'.55
''


 . 
- Đối với thấu kính L, O là vật ảo và cho ảnh thật O’ ở gần thấu kính hơn O (Hình 4), do đó L 
phải là thấu kính hội tụ có tiêu cự là f. 
- Xét hai cặp tam giác đồng dạng OFH và OIA, I’IA và I’FJ ta có: (đặt FH=x) 































)2(
5,2
1
20
80
)1(
5,2100
5,2
5,2
20
'
5,2100
'
' xFO
xFO
xFI
xFO
IA
xHJ
II
FI
IA
x
IO
FO
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có: FO=75cm  IF=f=25cm 
0,25 
0,25 
0,25 
0,25 
Bài 5 (1 đ) Điểm 
1. Cơ sở lý thuyết: 
Xét một lõi sắt từ hình xuyến trên đó có cuốn hai cuộn dây có số vòng 
là N1 và N2 (Hình vẽ). Khi cho dòng điện chạy qua cuộn thứ nhất (N1) 
trong lòng lõi sắt sẽ xuất hiện từ trường và từ trường 
này sẽ đi qua cả cuộn dây thứ hai (N2). 
Gọi d là đường kính trung bình lõi hình xuyến. Chu vi 
hình xuyến d là chiều dài mạch từ. 
Khi dòng điện chạy qua cuộn thứ nhất là I1 thì cảm ứng từ chạy trong mạch từ là 
1 1
0
N I
B 
d
  

với -7
0 4 .10 (H/m)  
Từ thông gửi qua cuộn thứ hai là 
1 2 1
2 0
N N I
N BS S
d
    

 với S là tiết diện mạch từ. 
Khi vừa ngắt K, dòng điện chạy qua cuộn thứ nhất I1 sẽ giảm về 0 và gây ra sự biến thiên từ 
0,25 
 N1 
 N2 
K I
1 
d 
R
2 
 A 
 G 
 N2 
 N2 
E2 E1 
A 
O 
J 
I’ 
H 
I 
Hình 4 
A’ 
F 
x 
E2 
E1 
A 
B 
O 
B’ 
I’ 
A’ 
I 
Hình 3 
E2 
E1 
A 
a 
B 
O 
B’ 
I’ 
A’ 
I b 
Hình 1 
E2 
E1 
A 
F 
B 
O I 
O’ 
Hình 2 
H 
K 
thông chạy qua cuộn thứ hai (giảm từ 0 ) và tổng điện tích chạy qua điện kế xung kích là q. 
Xét khoảng thời gian t nhỏ, từ thông qua cuộn thứ hai giảm đi  tương ứng với điện lượng đi 
qua là q . ở cuộn thứ hai sinh ra suất điện động cảm ứng 
2 và dòng điện i2. 
Trong thời gian t trên dòng điện tích qua điện kế là: 
2 2
2 2 2
t t
q i t
R t R R
  
      

 (R2 là điện trở cuộn dây N2) 
Toàn bộ điện tích qua cuộn 2 là 1 2
0 1
2 2 2
N N1 1
q q ( 0) I S 
R R dR
        

  
2
1 2 0 1
q dR
 suy ra 
N N I S

 

. 
0,25 
2. Các bước thí nghiệm: 
* Chuẩn bị: 
- Đo đường kính trong và ngoài của lõi sắt từ hình xuyến d1 và d2 1 2
2
d d
d

 
- Đo đường kính e của sợi dây đồng bằng panme 
- Cuốn hai cuộn dây với số vòng là N1 và N2 lên lõi sắt từ. 
- Tính điện trở cuộn dây N2: 2 2 2 1 2 2 1
2 2 2
N (d d ) N (d d )
R 4
s ee
2
  
     
 
 
 
* Thao tác: 
- Chỉnh biến trở để thay đổi dòng I1, mở khoá K, đọc giá trị q trên điện kế xung kích, ghi giá trị 
vào bảng số liệu: 
- Tính độ từ thẩm  ứng với mỗi lần đo: 
   
1 2 2 2 1
2
2 1 2
2 2
1 2 0 1 1 o 1 2 12 1
1 2 o 1
d d N (d d )
q 4
q dR q (d d )2 e 8
N N I S N I e d dd d
N N I
4
 
 
  
   
   
 
Lặp lại các thao tác trên và tính giá trị  . 
Lần đo I1 điện lượng q 
0,25 
0,25 
-------------------HẾT-------------------