Đề thi môn vật lý - Khối 11 năm 2015 thời gian làm bài: 180 phút trường THPT chuyên Hoàng Văn Thụ tỉnh Hòa Bình

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYấN
VÙNG DUYấN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
TRƯỜNG THPT CHUYấN HOÀNG VĂN THỤ
TỈNH HềA BèNH
ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
ĐỀ THI MễN VẬT Lí - KHỐI 11
NĂM 2015
Thời gian làm bài: 180 phỳt
Cõu 1 (Tĩnh điện):
Một tụ điện trụ dài L, bỏn kớnh cỏc bản tụ tương ứng là r và R. Khụng gian giữa hai bản tụ được lấp đầy bởi hai lớp điện mụi cứng, cựng chiều dày, cú hằng số điện mụi tương ứng là e1 và e2 (Hỡnh 1). Lớp điện mụi e1 cú thể kộo được ra khỏi tụ điện. Tụ điện được nối với hai cực của nguồn điện cú hiệu điện thế U khụng đổi. 
Ở thời điểm t = 0, lớp điện mụi e1 bắt đầu được kộo ra khỏi tụ điện với tốc độ khụng đổi v. Giả thiết điện trường chỉ tập trung trong khụng gian giữa hai bản tụ, bỏ qua mọi ma sỏt. Xột trong khoảng hóy:
1. Viết biểu thức điện dung của tụ theo thời gian t. 
2. Tớnh lực điện tỏc dụng lờn lớp điện mụi e1 ở thời điểm t.
3. Xỏc định cường độ và chiều dũng điện qua nguồn.
Cõu 2 (Từ trường): 
Hai thanh ray dẫn điện đặt song song với nhau và cựng nằm trong mặt phẳng ngang, khoảng cỏch giữa chỳng là l. Trờn hai thanh ray này cú đặt hai thanh dẫn, mỗi thanh cú khối lượng m, điện trở thuần R cỏch nhau một khoảng đủ lớn và cựng vuụng gúc với hai ray. Thiết lập một từ trường đều cú cảm ứng từ B0 thẳng đứng trong vựng đặt cỏc thanh ray. Bỏ qua điện trở cỏc ray, độ tự cảm của mạch và ma sỏt. 
 1. Xỏc định vận tốc của mỗi thanh dẫn ngay sau khi từ trường được thiết lập.
 2. Xỏc định vận tốc tương đối giữa hai thanh tại thời điểm t tớnh từ thời điểm từ trường đó được thiết lập. 
Cõu 3 (Quang hỡnh):
Đặt một vật sỏng AB vuụng gúc với trục chớnh của một thấu kớnh hội tụ L2 cú tiờu cự f2; trờn màn E đặt cỏch vật AB một đoạn a = 7,2f2 ta thu được ảnh của vật.
	a, Tỡm dộ phúng đại của ảnh đú.
	b, Giữ vật AB và màn E cố định. Tịnh tiến thấu kớnh L2 dọc theo trục chớnh đến vị trớ cỏch màn E 20 cm. Đặt thờm một thấu kớnh L1 (tiờu cự f1) đồng trục với L2 vào trong khoảng giữa AB và L2, cỏch AB mụt khoảng 16 cm thỡ thu được một ảnh cựng chiều và cao bằng AB hiện lờn trờn màn E. Tỡm cỏc tiờu cự f1 và f2
Cõu 4 (Dao động):
Hai đầu một thanh khụng trọng lượng cú chiều dài l=10cm, người ta gắn 2 quả cầu nhỏ, mỗi quả cú khối lượng m=9g. Biết rằng 2 quả cầu tớch điện trỏi dấu và độ lớn của cỏc điện tớch đú bằng q=3mC và toàn bộ hệ thống được đặt trong một điện trường đều cú cường độ E=600V/m và cú hướng song song với thanh khi ở VTCB. Bỏ qua tỏc dụng của trọng lực. Đẩy thanh lệch khỏi vị trớ cõn bằng gúc a=50
1. Tớnh tần số gúc của dao động của hệ.
2. Tớnh cụng suất tức thời lớn nhất của lực điện tỏc dụng lờn điện tớch q trong quỏ trỡnh hệ dao động.
Cõu 5 (Phương ỏn thực hành):
Trỡnh bày phương ỏn thực hành xỏc định gần đỳng hệ số ma sỏt trượt giữa gỗ và mặt sàn nhà ngang với cỏc dụng cụ sau: 
+ 01 thước thẳng độ chia nhỏ nhất đến mm.
+ 01 vật rắn là khối gỗ hỡnh hộp chữ nhật cú kớch thước 20cm x 30cm x 60cm (khụng được coi là chất điểm đối với sàn nhà)
+ 01 bỳt viết cũn mực
Cú thể coi lực ma sỏt nghỉ cực đại gần đỳng bằng lực ma sỏt trượt
Yờu cầu: Chỉ rừ những điều cần lưu ý trong khi tiến hành thớ nghiệm để sai số là nhỏ nhất.
----Hết---
ĐÁP ÁN
Cõu 1:
Khi rỳt một phần lớp điện mụi e1 ứng với chiều dài x ra khỏi tụ, phần cũn lại trong tụ cú chiều dài L - x. Tụ lỳc này tương đương với hệ gồm 4 tụ cú cỏc điện dung lần lượt:
 ;
với 
Cỏc tụ ghộp theo sơ đồ: (C1 nt C2) // (C3 nt C4)
Ta cú: C = C12 + C34 ị (1)
Dễ thấy hệ số A < 0. Như vậy điện dung của tụ trụ giảm đều theo thời gian.
Tụ được nối với nguồn, hiệu điện thế giữa hai bản cực là U khụng đổi. Khi kộo lớp điện mụi ra khỏi tụ một đoạn x = vt thỡ năng lượng trong tụ thay đổi, ỏp dụng định luật bảo toàn năng lượng cú: với dA là phần cụng của nguồn thực hiện khi lớp điện mụi được rỳt ra một đoạn dx. Vậy: 	(2)
Thay (1) vào (2) ta cú: 
Nhận xột: F < 0 chứng tỏ lực điện hướng vào lũng tụ, F khụng đổi.
Chọn chiều dương của dũng điện đi vào bản cực nối với cực dương của nguồn, dũng điện trong mạch:
nhận thấy i cú dấu õm và giỏ trị khụng đổi (khi đú nguồn điện trở thành nguồn thu).
Cõu 2:
1. Giai đoạn 1:
 + Trước hết ta hiểu rằng quỏ trỡnh thiết lập từ trường mặc dự rất nhanh nhưng phải xẩy ra trong một khoảng thời gian nào đú. Ta xột một thời điểm tuỳ ý khi mà cảm ứng từ đang tăng lờn. Sự tăng lờn của từ trường
dẫn đến sự xuất hiện điện trường xoỏy làm cho cỏc electron chuyển động trong mạch. Do đú làm xuất hiện suất điện động cảm ứng:
 + Dũng điện chạy trong mạch kớn cú cường độ: 
 + Lực tỏc dụng lờn mỗi thanh bằng: 
 + Phương trỡnh chuyển động của mỗi thanh cú dạng: Hay: 
 + Tớch phõn hai vế của pt trờn ta được: 
 Suy ra vận tốc của mỗi thanh ngay sau khi từ trường được thiết lập là: 
2. Giai đoạn 2: 
+ Sau đú từ trường ổn định với cảm ứng từ B0. Chọn t = 0 là lỳc mỗi thanh cú vận tốc v0(cỏc vận tốc hướng về cỏc thanh)
+ Xột tại thời điểm t: hai thanh cú toạ độ tương ứng là x1, x2 và đang chuyển động đến gần nhau. Dũng điện cảm ứng cú chiều chống lại sự giảm từ thụng qua mạch nờn dũng điện cảm ứng đổi chiều.
 + Pt chuyển động của hai thanh lần lượt là (chiều dương là chiều vận tốc của thanh bờn trỏi ban đầu)
 + Trong khoảng thời gian dt rất nhỏ kể từ thời điểm t, dũng điện cảm ứng cú độ lớn: 
 ta cú 
Cõu 3
Khoảng cỏch vật thật - ảnh thật:
	a = d + d’ = 7,2.f2 = d + 
cú phương trỡnh: 	d2 - 7,2f2d + 7,2 = 0 cú nghiệm: d1 = 6f2 và d2 = 1,2 f2
Độ phúng đại: và k2 = -5
b, Sơ đồ tạo ảnh:
L2
L1
d2
d1
AB A1B1 A2B2
+ Theo bài ra:
 d1 = 16 cm; d2 = 20 cm
Suy ra: a = 7,2f2 = 16 + l + 20 -> l = 7,2f2 – 36
Do đú: (1)
* Mặt khỏc: 	(2)
Từ (1) và (2) ta suy ra:
Cú phương trỡnh: -> f2 = 10 cm
thay vào (2) ta tỡm được: f1 = 8 cm
Cõu 4:
1, Vì tổng các lực tác dụng lên hệ bằng không, nên hệ quy chiếu gắn với tâm quán tính của hệ là một hệ quy chiếu quán tính. Do đó ta có thể xem điểm giữa của thanh là đứng yên. Để làm tham số đặc trưng cho độ lệch của hệ khỏi vị trí cân bằng, ta chọn góc quay của hệ.
Động năng của hệ là: Ek=2. Điều này có nghĩa là khối lượng hiệu dụng của hệ bằng mhd=ml2/2. Độ biến thiên thế năng khi thanh quay một góc bé bằng công mà lực điện trường thực hiện lấy với dấu ngược lại.
Et= 2qE=qEl. Điều này có nghĩa là độ cứng hiệu dụng của hệ bằng khd=qEl. Từ đó suy ra tần số góc của dao động của thanh là: 
 ==2 (rad/s)
2. 
Cõu 5:
Å Cơ sở lý thuyết:
+ Khi tác dụng một lực theo phương ngang lên khúc gỗ đặt trên sàn nhà với kích thước lớn nhất là chiều cao, thì tuỳ vào điểm đặt của lực mà khúc gỗ có thể trượt trên sàn hoặc quay quanh trục quay tạm thời đi qua 1 cạnh đáy của khúc gỗ (hình vẽ).
+ Ta có thể tìm được điểm đặt của lực sao cho khúc gỗ có trạng thái trung gian giữa quay và trượt, khi đó lực ma sát nghỉ chuyển thành lực ma sát trượt.
+ Điều kiện cân bằng của khúc gỗ:
 ị P = Q; F = Fms ị F = mN = mQ = mP (1)
a/2
h
a
A
Với trục quay qua A: MF = MP Û F.h = P.a/2 (2)
+ Từ (1) và (2) (*)
(a và h trong công thức (*) có thể đo được bằng thước thẳng khi làm thí nghiệm)
Å Trình tự thí nghiệm:
+ Đo một bề rộng a thích hợp của khúc gỗ bằng thước thẳng
+ Dùng bút (hoặc thước, đầu ngón tay) tác dụng lực theo phương ngang lên khúc gỗ với điểm tác dụng thấp gần đáy, ban đầu khúc gỗ sẽ trượt trên mặt sàn
+ Dịch chuyển dần điểm tác dụng của lực lên cao dần, khi khúc gỗ bắt đầu lật, dùng bút đánh dấu điểm đó trên khúc gỗ.
+ Đo chiều cao h của điểm đặt so với mặt sàn.
Å Chú ‏‎ ý khi tiến hành thí nghiệm:
+ Sai số gặp phải trong việc tạo ra trạng thái trung gian giữa quay và trượt. Để hạn chế sai số này cần làm lại thao tác tìm điểm đặt của lực F nhiều lần.