SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ ---------------------- ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI - MÔN VẬT LÝ - LỚP 11 NĂM HỌC : 2008 – 2009 ------------------------------ Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1: (2,5 điểm) Hai vật có khối lượng m 1 = 150 kg và m 2 = 100 kg được nối bằng dây vắt qua dòng dọc đặt ở đỉnh một mặt phẳng nghiêng góc 30 o so với đường nằm ngang (H. 1). Vật m 1 trượt trên mặt phẳng nghiêng với hệ số ma sát k. Thả cho hệ thống chuyển động, m 2 đi được quãng đường h = 0,8 m thì có vận tốc v = 0,5 m/s (Lấy g = 10 m/s 2 ) a) Tính hệ số ma sát k ? b) Tính lực căng của dây ? (H. 1) Bài 2: (2,5 điểm) Người ta dùng bơm tay để bơm không khí vào một cái săm. Xilanh của bơm có chiều cao h = 40 cm và đường kính d = 5 cm. Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 6 lít không khí có áp suất 5. 10 5 N/m 2 ? Biết thời gian mỗi lần bơm là 1,5 giây và áp suất ban đầu của săm bằng áp suất khí quyển bằng 10 5 N/m 2 . Coi nhiệt độ không khí là không đổi. Bài 3: (2,5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ (H. 2). Mỗi nguồn điện có suất điện động E , điện trở trong r = 4 Ω . Các điện trở R 1 = R 2 = R 2 = 40 Ω , R 4 = 30 Ω . Ampe kế có điện trở R a ≈ 0 và chỉ 0,5A. a) TínhE ? b) Nếu thay ampe kế bằng tụ điện có điện dung C = 10 µ F thì điện tích trên tụ là bao nhiêu? (H. 2) Bài 4: (2,5 điểm) Cho bản hai mặt song song có bề dày e = 6 cm, chiết suất n = 1,5 (H. 3). Tính khoảng cách vật - ảnh trong các trường hợp: a) A và bản đều đặt trong không khí. b) A và bản đều đặt trong nước (chiết suất n’ = 4/3). c) A đặt trong nước, mặt kia của bản tiếp giáp với không khí. ( Cho AH = 20 cm ) (H. 3) ------ Hết------ Họ và tên thí sinh:…………………………………Số báo danh:………… (Lưu ý: Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) m 1 m 2 A A M N B R 1 R 2 R 3 R 4 e n A H SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ ---------------------- HƯỚNG DẪN CHẤM HỌC SINH GIỎI - MÔN VẬT LÝ - LỚP 11 NĂM HỌC : 2008 – 2009 ------------------------------ Bài Mục Lời giải Điểm 1 a + Gọi T là độ lớn của lực căng. a là gia tốc của hai vật. Ta có phương trình chuyển động của hai vật: Vật 1: T – P 1 – F ms = m 1 . a (1) Trong đó P 1 = m 1 .g.Sin α = 2 1 gm Vật 2: m 2 .g – T = m 2 . a (2) Cộng (1) và (2) ta được: g. (m 2 - 2 1 m ) – F ms = (m 1 + m 2 ). A (3) + Mặt khác ta có: v 2 = 2.a.h → a = 8,0.2 25,0 = 0,156 m/s 2 + Thay giá trị của a, m 1 , m 2 vào (3) ta được: F ms = 211 N và k = 0,16. 0,25 0,5 0,25 0,5 0,25 0,5 b + Thay giá trị của a, m 2 vào (2) ta được: T = m 2 (g - a) = 984N 0,25 2 + Lượng không khí mỗi lần bơm vào săm có thể tích: V o = 4 2 d π .h và suất bằng áp suất khí quyển p o . + Lượng không khí này vào săm chiếm thể tích V và có áp suất p. Do nhiệt độ không khí không đổi nên: p.V = p o .V o → p = V V 0 .p o + Sau n lần bơm áp suất, do không khí mới bơm vào gây ra trong săm áp suất np. Ta có: np = n V d 4 2 π .h.p o . +Áp suất tổng cộng của không khí trong săm:p’ = np + p o = n V d 4 2 π .h.p o + p o → n = o o phd ppV )'(4 2 π − + Thời gian bơm là: t = 1,5n = 1,5. o o phd ppV )'(4 2 π − t = 1,5. 52 55 10.4,0.05,0.14,3 )1010.5(006,0.4 − = 46 s 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 3 a + E b = 5E ; r b = 2 5 r = 2 4.5 = 10 Ω Do ampe kế có điện trở không đáng kể, ta có thể chập A và B ta được mạch ngoài mắc: R 4 // (R 2 nt (R 1 // R 3 )) + R 13 = 31 31 . RR RR + = 4040 40.40 + = 20 Ω → R 123 = R 13 + R 2 = 20 + 40 = 60 Ω → R = 1234 1234 . RR RR + = 3060 30.60 + = 20 Ω 0,25 0,25 3 + U AM = E b – I.r b = I.R = 20I ⇒ E b = I.(R + r b ) = 30.I (1) I 13 = I 2 = 123 R U AM = 360 20 II = ; U 13 = U AN = I 13 .R 13 = 3 20I + I 1 = 1 12 R U = 640.3 20 II = mà I a = I – I 1 ⇒ I a = I - 6 .5 6 II = ⇒ I = 5 5,0.6 5 .6 = a I = 0,6 A + Thay vào (1) ta có E b = 30.I = 30.0,6 = 18V ⇒ E = 5 b ξ = 3,6V 0,25 0,25 0,25 b + Khi thay ampe kế bằng tụ điện thì mạch ngoài được mắc như sau: R 1 nt (R 2 //(R 3 nt R 4 )) + R 34 = R 3 + R 4 = 30 + 40 = 70 Ω → R NM = 4070 40.70 . 342 342 + = + RR RR = 25,45 Ω → R = R 1 + R MN = 40 + 25,45 = 65,45 Ω + I = 1045,65 18 b + = + b rR ξ = 0,24A → U NM = I.R NM = 0,24 . 25,45 = 6,1V + I 34 = 70 1,6 34 = R U NM = 0,087A mà U AB = U AN + U NB = I.R 1 + I 34 .R 3 U AB = 0,24 . 40 + 0,087 . 40 = 13V + Điện tích trên tụ là: q = C.U AB = 10 . 13 = 130 µ C 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 4 a + Công thức về khoảng cách vật – về bản mặt song song cho: AA’ = e.(1 - n 1 ) = 6.       − 3 2 1 = 2(cm) 0,5 b + Tương tự ta có: AA’ = e.(1 - n n' ) = 6.       − 3 2 . 3 4 1 = 9 6 = 0,67(cm) 0,5 c + Coi bản song song là hệ gồm hai lưỡng chất phẳng song song (L 1 ) và (L 2 ) ta có sơ đồ tạo ảnh: A  → )( 1 L A 1  → )( 2 L A 2 + Xét lần lượt mỗi ảnh tạo ra, ta có: 'n HA = n HA 1 ⇒ HA 1 = 'n n .HA HA 1 =       4 3 . 2 3 .20 = 22,5 (cm) + n IA 1 = IA 2 ⇒ IA 2 = 2 3 5,28 = 19 (cm) ⇒ AA 2 = IA – IA 2 = 26 – 19 = 7(cm). Chùm tia ló phân kì. Vậy ảnh ảo, cách mặt thứ hai 19 (cm). 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 e n A H A 2 I A 1 . ---------------------- ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI - MÔN VẬT LÝ - LỚP 11 NĂM HỌC : 2008 – 2009 ------------------------------ Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) . Tính khoảng cách vật - ảnh trong các trường hợp: a) A và bản đều đặt trong không khí. b) A và bản đều đặt trong nước (chiết suất n’ = 4/3). c) A đặt trong