Đề thi môn vật lý lớp 11 trường THPT chuyên Vĩnh Phúc

TRẠI Hẩ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI
TRƯỜNG THPT CHUYấN VĨNH PHÚC 
ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
ĐỀ THI MễN VẬT Lí
LỚP 11
(Đề này cú 2 trang, gồm 5 bài)
Bài 1 (4 điểm):
 	Một quả cầu đặc bỏn kớnh r được thả từ vị trớ cú biờn độ gúc a0. Quả cầu lăn khụng trượt trờn mặt trong của một lũng mỏng hỡnh trụ cú bỏn kớnh R.
a) Tớnh ỏp lực của quả cầu lờn mỏng ở vị trớ cú li độ gúc a (a < a0)
b) Xột trường hợp a0 nhỏ. Tớnh chu kỳ dao động nhỏ của quả cầu
c) Nếu khụng cú ma sỏt giữa quả cầu và vành thỡ chu kỳ dao động nhỏ của quả cầu bằng bao nhiờu?
Bài 2 (4 điểm):
 	Một thấu kớnh mỏng hai mặt lồi cú bỏn kớnh bằng nhau. Khoảng cỏch giữa hai tiờu điểm chớnh khi đặt thấu kớnh trong khụng khớ và đặt trong nước lần lượt là 2f1 và 2f2. Cho chiết suất tuyệt đối của khụng khớ bằng 1, chiết suất tuyệt đối của nước bằng .
a) Tỡm chiết suất tuyệt đối của chất làm thấu kớnh.
b) Đặt thấu kớnh ngập một nửa trong nước sao cho trục chớnh vuụng gúc với mặt phẳng phõn cỏch giữa nước và khụng khớ. Tỡm khoảng cỏch giữa hai tiờu điểm chớnh. 
Bài 3 (4 điểm):
A
O
R
 Một vành trụ mỏng, đồng chất, bỏn kớnh R, cú khối lượng M được đặt trờn mặt phẳng nằm ngang. Điểm A ở mặt trong của vành trụ cú cựng độ cao với tõm O (Hỡnh vẽ).
a) Từ điểm A, người ta thả nhẹ một vật nhỏ cú khối lượng m. Bỏ qua ma sỏt ở mọi mặt tiếp xỳc. Tỡm ỏp lực của vật lờn vành trụ khi vật ở vị trớ thấp nhất.
b) Gắn chặt vật nhỏ cú khối lượng m vào điểm A, giữ vành trụ đứng yờn trờn mặt phẳng nằm ngang. Tỡm điều kiện của hệ số ma sỏt giữa vành trụ và mặt phẳng ngang để tại thời điểm thả vành trụ lăn khụng trượt. 
Bài 4 (4 điểm): 
Một từ trường đều khụng đổi cú vộc tơ cảm ứng từ B0 hướng dọc theo trục Ox. Một điện trường đều cũng chỉ cú thành phần x và biến thiờn điều hũa theo qui luật: . Một hạt cú khối lượng m và điện tớch q>0 bay vào vựng của hai trường với vận tốc . Tớnh khoảng cỏch cực đại từ hạt đến chỗ nú bay vào hai trường biết tần số gúc của điện trường là . Bỏ qua ảnh hưởng của trọng lực.
Bài 5 (4 điểm):
Một lượng hỗn hợp khớ He và H2 cú khối lượng 3g ở trạng thỏi ban đầu t0 = 27oC và thể tớch là V0. Người ta nộn đoạn nhiệt khối khớ trờn đến cỏc thể tớch V khỏc nhau và đo nhiệt độ ngay sau khi nộn. Kết quả được ghi trờn bảng sau:
V0/V
1,5
2
3
4
t0C
94
152
247
327
Biết mHe=4, mH=1. Hóy xỏc định:
a) Khối lượng của H2 và của He trong khối khớ ấy.
b) Cụng dựng để nộn đoạn nhiệt khối khớ ấy đến V0/V = 4
-----------------HẾT-----------------
Người thẩm định
(Kớ, ghi rừ Họ tờn-Điện thoại liờn hệ)
Nguyễn Đức Phi
ĐT: 01699.03.04.35
Người ra đề
(Kớ, ghi rừ Họ tờn-Điện thoại liờn hệ)
Phan Dương Cẩn
ĐT: 0904.55.53.54
HƯỚNG DẪN CHẤM MễN VẬT Lí LỚP 11
Lưu ý: Cỏc cỏch giải khỏc hướng dẫn chấm, nếu đỳng cho điểm tối đa theo thang điểm đó định.
Cõu
Nội dung
Điểm
1
a) Xột trong HQC gắn với đất:
- Định luật II Niutơn chiếu lờn trục hướng tõm: 
 (1)
- Định luật bảo toàn cơ năng:
 (2)
Với v là vận tốc tịnh tiến khối tõm, I là mụmen quỏn tớnh của quả cầu đối với trục quay đi qua tõm G của nú: , w là vận tốc gúc của chuyển động quay quanh G: 
Giải hệ (1), (2) ta được: 
b) a0 nhỏ, tỡm chu kỳ dao động.
R
a 
P
N
v
FMS
w
x(+)
C
ã
- Định luật II Niutơn chiếu lờn phương tiếp tuyến với vành: 
 - Psina + FmS = mat (3)
Trong đú at là gia tốc khối tõm của quả cầu theo phương tiếp tuyến với vành.
- Phương trỡnh của chuyển động quay quanh khối tõm:
 FmS.r = Ig, với g = at/r đ
Thay vào phương trỡnh (3) và chỳ ý: sina =x/(R-r); at = x".
Ta được : 
Vậy quả cầu dao động điều hoà quanh tõm C với chu kỳ: 
c) Nếu khụng cú ma sỏt thỡ quả cầu chỉ trượt. Lỳc đú đối với điểm C quả cầu dao động như con lắc đơn cú chiều dài và chu kỳ dao động là: 
2
a) Khi đặt thấu kớnh trong khụng khớ thỡ khoảng cỏch giữa hai tiờu điểm chớnh là :
 (1) (R là bỏn kớnh mặt cong)
Khi đặt thấu kớnh trong nước thỡ khoảng cỏch giữa hai tiờu điểm chớnh là 
 (2)
Lấy (1) chia cho (2), ta cú : 
b) Khi thấu kớnh nằm ở mặt phõn cỏch của nước và khụng khớ
* Xột mụi trường tới là khụng khớ, ỏp dụng cụng thức lưỡng chất cầu, ta cú:
 (3); (4) 
Vỡ thấu kớnh mỏng nờn và 
Cộng (3) và (4), ta cú: 
Thay (1), (2) vào ta cú: đ 
* Mụi trường tới là nước, làm tương tự ta cú
 đ 
Khoảng cỏch giữa hai tiờu điểm là: 
3
a) Do khụng cú ma sỏt nờn vành chỉ trượt mà khụng quay. Gọi v, V lần lượt là vận tốc của m và M khi m xuống đến vị trớ thấp nhất. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và cơ năng ta cú:
 và 
Giải hệ pt trờn ta được:, 
Trong HQC gắn với M, vật m chuyển động trũn. Khi m thấp nhất thỡ HQC này là HQC quỏn tớnh nờn : 
Thay v, V vào ta tỡm được: 
mg
F
.
O
.
G
aG
a
C
b) Kớ hiệu G là khối tõm của hệ. Ta cú: 
Phương trỡnh quay quanh tõm quay tức thời C:
 (1) 
Gia tốc của khối tõm G ngay sau khi thả hệ: 
Phương trỡnh định luật II Niutơn cho hệ theo phương ngang và phương thẳng đứng:
 (2)
 (3)
Điều kiện để vành lăn khụng trượt: 
4
Khi hạt bay vào vựng khụng gian trờn thỡ hạt chịu tỏc dụng của cả điện trường và từ trường. Theo định luật II Niu tơn ta được :
 (1)
Theo giả thiết ta cú: 
Chiếu (1) lờn cỏc trục tọa độ Ox, Oy, Oz ta được:
Từ (2) ta được: 
Từ (3): 
Thay (5) vào (4) ta được: 
Từ (5) : 
Chọn hệ trục Oxyz sao cho ban đầu hướng dọc theo Oy. Khi đú tại t=0 ta cú :
Từ (6): 
Từ (7): 
Khoảng cỏch từ chất điểm tới gốc tọa độ O tại thời điểm t là r với:
Ta thấy rmax khi 
5
a) Gọi của hỗn hợp khớ. Khi nộn đoạn nhiệt ta cú . Do đú:
 , hay .
Bảng số liệu viết theo nhiệt độ K là
V0/V
1,5
2
3
4
T(K)
367
425
520
600
và
ln(V0/V)
0,405 
0,693
1,098
1,386
lnT
5,908
6,049
6,253
6,396
Từ bảng số liệu này, khi vẽ đồ thị ta thấy đường biểu diễn lnT theo lnV0/V cú hệ số gúc xấp xỉ là g-1 ằ 0,50.
Do đú . Ta suy ra 
Gọi n1 là số mol He (CV =3R/2), n2 là số mol H2 (CV=5R/2) trong 1 mol hỗn hợp, ta cú:
 và . Do đú khối lượng phõn tử của hỗn hợp là .
Trong 3g hỗn hợp cú 1g H2 và 2g He
b) Cụng DA dựng để nộn đoạn nhiệt: DA=+DU=Cv (T1-T0)
nhiệt dung đẳng tớch của 3g hỗn hợp là: Cv = CV/m=2R
T1-T0=600-300=300KđDA=2R.300=600R=4986J đ . 
-----------------HẾT-----------------