KHUNG MA TRẬN ĐỀ THI GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 11 NĂM HỌC 2018-2019 MÔN VẬT LÝ Số lượng cấp độ Cấp độ Số lượng Thông hiểu Vận dụng thấp Vận dụng cao Cộng Số câu 1 Số điểm 2,0 2,0 2,0 6,0 Số câu 1 Số điểm 2,0 2,0 4,0 Tên chủ đề Chủ đề 1: Cơ học Số câu: 03 Số điểm: 6,0 (tỉ lệ 30 % ) Chủ đề 2: Nhiệt học Số câu: 02 Số điểm: 4,0 (tỉ lệ 20 % ) Chủ đề 3: Điện học Số câu: 04 Số điểm: 8,0 (tỉ lệ 40 % ) Chủ đề 4: Phương án thực hành Số câu: 01 Số điểm: 2,0 (tỉ lệ 10 % ) Tổng số câu: 10 Tổng số điểm: 20,0 Số câu Số điểm 2,0 4,0 2,0 8,0 1 2,0 2,0 Số câu Số điểm Số câu 10 Số điểm 6,0 8,0 6,0 20,0 Tỉ lệ % 30% 40% 30% 100% SỞ GD VÀ ĐT THANH HĨA TRƯỜNG THPT DƯƠNG ĐÌNH NGHỆ ĐỀ GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI LIÊN TRƯỜNG NĂM HỌC 2018 – 2019 Mơn: Vật lí Thời gian làm bài: 180 phút (khơng kể thời gian giao đề) (Đề có 10 câu, gồm trang) Câu (2,0 điểm): Khối gỗ M = kg nằm mặt phẳng ngang trơn nối với tường lò xo có độ cứng k = N/cm (hình 1) Ban đầu M vị trí lò xo không biến dạng Viên đạn m = 10 g bay theo phương ngang với vận tốc v0 = 600 m/s đến đập vào khối gỗ găm vào gỗ Tính độ nén cực đại lò xo Câu (2điểm): Cho hệ vật (hình 2) Hệ số ma sát trượt m2 mặt bàn 0,1 Biết m1 = m2 = 2kg Dây nhẹ, không dãn, bỏ qua khối lượng ròng rọc ma sát dòng dọc Lấy g = 10 m/s a Xác định gia tốc vật lực căng dây treo? b Cho bàn chuyển động lên nhanh dần với gia tốc m/s gia tốc vật đất bao nhiêu? Câu (2,0 điểm): Một cầu đặt đáy phẳng, khơng nhẵn hộp (hình 3) Đáy hộp nghiêng góc  so với phương nằm ngang Quả cầu giữ cân sợi dây song song với đáy, buộc vào đầu A đường kính vng góc với đáy Hỏi góc  lớn để cầu cân bằng? Biết hệ số ma sát cầu đáy hộp k = Câu 4: (2,0 điểm): Một khối sắt có khối lượng m nhiệt độ 150 0C thả vào bình nước làm nhiệt độ nước tăng từ 20 0C đến 600C Thả tiếp vào nước khối sắt thứ hai có khối lượng m/2 100 0C nhiệt độ sau nước bao nhiêu? Coi có trao đổi nhiệt khối sắt nước Câu (2,0 điểm): Cho 0,5 mol khí lí tưởng biến đổi trạng thái theo chu trình khép kín biểu diễn (hình 4) Biết nhiệt độ trạng thái: t = t3 = 77°C, t2 = 427oC Tính cơng mà khối khí thực tồn chu trình Câu (2,0 điểm): Hai cầu nhỏ kim loại giống treo hai sợi dây cách điện, hai dây có chiều dài l = 50 cm đầu hai dây cố định vào điểm Hai cầu tích điện nhau, cân chúng cách đoạn cm Chạm nhẹ tay vào cầu Tính khoảng cách chúng sau Câu (2,0 điểm): Có ba tụ điện C1 = nF, C2 = nF, C3 = 20 nF mắc (hình 5) Nối tụ điện với hai cực nguồn điện có hiệu điện 30 V Sau mạch ổn định, tính điện lượng dịch chuyển qua điểm M tụ điện C1 bị nối tắt Câu (2 điểm): Một hạt electron chuyển động khoảng không gian hai kim loại phẳng M, N nối với nguồn điện chiều (hình 6) Coi điện trường lòng hai Ban đầu hạt chuyển động từ M với vận tốc vo = 2000 km/s dọc theo phương đường sức tới N hết đà Bỏ qua tác dụng trọng lực Cho biết me = 9,1.10-31 kg, q = -1,6.10-19 C a Mô tả giai đoạn chuyển động hạt electron điện trường? b Xác định hiệu điện UMN? c Biết điện M 200,53 (V) Tính điện điểm K mà vận tốc hạt nửa so với vận tốc ban đầu? Câu (2 điểm): Cho mạch điện (hình 7): C = 2F; R1 = 18Ω; R2 = 20Ω; nguồn điện có suất điện động E = 2V điện trở khơng đáng kể Ban đầu khóa K K2 mở Bỏ qua điện trở khóa dây nối a Đóng khóa K1 (K2 mở), tính lượng tụ điện nhiệt lượng tỏa R đến điện tích tụ điện ổn định b Với R3 = 30 Khóa K1 đóng, đóng tiếp K2, tính điện lượng chuyển qua điểm M đến dòng điện mạch ổn định c Khi K1, K2 đóng mạch trạng thái ổn định, người ta ngắt K để tụ điện phóng điện qua R2 R3 Tìm R3 để điện lượng chuyển qua R3 đạt giá trị cực đại tính giá trị cực đại Câu 10 (2,0 điểm): Tưởng tượng bạn bay vào vũ trụ, tìm thấy tiểu hành tinh hình cầu bé hạ cánh xuống để thám hiểm Nó bé mà bạn vòng quanh tinh cầu sau thời gian ngắn Bạn muốn ước lượng khối lượng tinh cầu cách đơn giản dùng đồng hồ, thước đo, sỏi hay vật dễ kiếm Coi tiểu hành tinh khơng có khí Hãy trình bày phương án bạn m2 M m A Hình  m1 Hình Hình C2 N C1 r vo M p (1) C3 (2) p1 Hình Hình p3 M (3) R1 N K2 C R2 V1 V2 V E K1 R3 Hình Hình -HẾT (Giám thị coi thi khơng giải thích thêm) e M SỞ GD & ĐT THANH HOÁ Trường THPT Vĩnh Lộc Câu ý HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2018 - 2019 MÔN THI: VẬT LÝ LỚP 11 THPT Nội dung Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ m M trước ssau va chạm: Điểm mv0 = (m+M).V => V = (1) Áp dụng định luật bảo toàn cho hệ (m M) vị trí sau va chạm (2đ) vị trí lò xo nén cực đại: (m+M) = k (l ) (2) Từ (1) (2) => l = (2đ) - Vẽ hình, phân tích lực a - Chọn trục Ox hướng theo chiều chuyển động hệ vật 0,5 0,5  0,3m = 30 cm N Fms m2 T P2 T1 m1 0,25đ P1 AD ĐL II Niu tơn cho vật m1: P1 – T1 = m1a (1) vật m2: T2 - Fms = m2a (2) 0,25đ Cộng vế với vế (1) (2) với ý T1 = T2 ta được: P1 – Fms = (m + m2)a => a = m1 g  m2 g = m1  m2 0,25đ 4,5(m/s 2) Từ (1)  T1 = m1g – m1a = 11N => T2 = 11N 0,25đ - Vẽ hình, phân tích lực b - Chọn trục Ox gắn với bàn hướng theo chiều chuyển động hệ vật Gọi a0: gia tốc bàn đất a: gia tốc vật bàn a1: gia tốc m1 đất a2: gia tốc m2 đất AD ĐL II Niu tơn cho vật m1: P1 + Fqt1 – T’1 = m1a vật m2: T’2 – Fms = m2a Fms Fqt2 N m2 T P2 T1 m1 Fqt1 P1 (3) (4)……………………………………… 0,25đ Cộng vế với vế (3) với (4) ý T’1 = T’2 ta được: a0 a2 m1g + m1a0 – μ(m2g + m2a0) = (m1 + m2)a ) a a = 5,4m/s2………………………………… Vậy gia tốc m1 đất có độ lớn a1 = a – a0 = 3,4m/s , hướng xuống ( a > a0) gia tốc m2 đất có độ lớn a2 = a  a02  5,76m/s2…… 0,25đ 0,25đ Hướng chếch lên so với phương ngang góc  với tan = a0/a = 10/27    20,320 0,25đ y x (2đ) O   N T A   Fms 0,25 P +Điều kiện cân cầu:      P  N  T  Fms 0 (1) Chiếu (1) lên trục ox trục oy: Ox: T + Fms - Psin  = Oy: N - Pcos  =  T = Psin  - Fms N = Pcos  (2) +Áp dụng quy tắc momen trục quay A: P.R.sin  = Fms.2R Fms = P sin  (3) Giá trị lực ma sát thỏa điều kiện: Fms  kN (4) 0,5 0,5 0,25 + Từ (2),(3) (4) ta có P sin  kP cos   tg 2k  tg  Góc  lớn nhất:  max = 30 Gọi M khối lượng nước, c1 c2 nhiệt dung riêng nước sắt Sau thả khối sắt thứ nhất: Mc1(60 -20) = mc2(150 – 60) => Mc1/ mc2 = 2,25 (1) Gọi t nhiệt độ sau Ta có phương trình: (2đ) Mc1(t -20) = mc2(150 – t) + (2đ) mc2(100 – t) Mc1(t -20) = mc2(200 – 1,5t) (2) Từ (1) (2) => t 65,30C Từ phương trình trạng thái ứng với đẳng trình ta xác định được: 2 1 0,5 0,5 T = 2T , V = 2V , p = p 0,5 0,5 T = T , V = V = 2V , p = 2p 0,25 A12  p1V  p1  V1  V2    R  T1  T2    RT1  : Khí sinh cơng 0,25 A23   p1  p3   V2  V1    RT1  : Khí nhận cơng A  A12  A23  A31   RT1   RT1    RT1 4 0,25 A31  = -363,56 J Vậy cơng khí thực chu trình: 363,56 J 0,5 0,25 + Ban đầu: Lực tác dụng lên cầu: P = mg, Fđ = (2đ) ,T 0,5 Khi điện tích cân bằng: =>  (hình vẽ) Gọi góc hợp dây treo phương thẳng đứng : tan = Vì R nhỏ => tan sin => R = = R  Fđ  P  / P = (1) + Khi chạm tay vào cầu, cầu điện tích, lực điện khơng Chúng rơi xuống, truyền điện tích cho lại tiếp tụ đẩy với khoảng cách R ’: Điện tích cầu lúc này: q’ = q/2 Tương tự trên: Từ (1) (2) 0,5 R’ = => R’ = 0,5 0,5 (2) = 3,15 cm 0,5 C23 = C2 + C3 = 23 nF => C = 2(đ) = 69/26 nF Q23 = Q1 = CU = 79,6 nC Khi C1 bị nối tắt U1’ = => Q23’ = C23 U = 690 nC 0,5 0,5 0,5 Điện lượng dịch chuyển qua M: Q = Q23 ‘ – Q23 = 610,4 nC (2đ) a Theo hình vẽ, M mang điện dương, N mang điện âm nên điện trường lòng hai hướng từ M sang N…………………………………………… - Giai đoạn 1: Hạt electron chuyển động từ M đến N chiều điện   trường, lực điện F qE ngược chiều chuyển động nên hạt chuyển động chậm dần………………… Giai đoạn 2: Hạt chuyển động từ N trở lại M ngược chiều điện trường, lực   điện F qE chiều chuyển động Hạt chuyển động nhanh dần……………… 0,5đ 0,25đ 0,25đ b Áp dụng định lí biến thiên động WđN - WđM = qUMN 0,25đ o mv �  mvo2  qU MN � U MN    11,375(V ) …………………… 2q 0,25đ c 2(đ) a 2  W  W  qU  mvK  mvM qU MK đK đM MK 3mvo2  2   mv  qU  U   …  o MK MK 8q  v  vM  vo  K 2  mvo2 U   U MK  U MN 8,53V => U MK VM  VK  VK 192(V ) … Mặt khác: MN 2q Sau đóng K1 Điện tích tụ điện q = CE = 2.2 = 4C = 4.10-6C Năng lượng điện trường tụ điện W = Trong thời gian tích điện cho tụ, nguồn thực cơng Ang = qE = 4.10-6.2 = 8.10-6 J Nhiệt lượng tỏa R1 Q1 = Ang – W = 4.10-6 J 0,25đ 0,25đ 0,25 0,25 b Sau đóng K2 E RR Cường độ dòng điện qua mạch R1 + = 15 A R2 + R3 R2 R3 UMN = I = 0,8 V R2 + R3 I= c Điện tích tụ điện q’ = CUMN = 2.0,8 = 1,6 C Điện lượng chuyển qua điểm M q = q’ – q = -2,4 C Dấu trừ cho biết điện tích dương nối với M giảm, e chạy vào tụ Khi K1 K2 đóng R2 R3 20 R3  R2  R3 20  R3 360  38 R3 R = R1 + R23 = 20  R3 20 R3 R UMN = 23 E = 180  19 R3 R 40 R3 Điện tích tụ điện q’ = CUMN = (C) 180  19 R3 0,25 0,25 R23 = 0,25 0,25 Khi ngắt K1, điện lượng qua R2 R3 q2 q3 q2 + q3 = q’ q2 q3 q'   R3 R2 R2  R3 0,25 800 R2 q' = 3600  q3 = 19 R3   560 R2  R3 R3 3600 q3max 19R3 =  R3 = R3 10 2(đ) 3600  13,76  19 0,25 Khi q3max  0,7386 C Phương án: Xác định độ dài trung bình bước chân bạn thước, đếm số bước chân vòng quanh tiểu hành tinh để tính chu vi suy bán kính R (C = R ) Thả cục đá từ độ cao h, đo thời gian rơi t đồng hồ để tính gia tốc rơi tự g (Vì khối lượng hành tinh nhỏ nên thời gian rơi đủ lâu): h = gt Tính M cơng thức g G M R2 ( Thí sinh làm theo cách khác cho điểm tối đa) 0,5 0,5 ... định được: 2 1 0 ,5 0 ,5 T = 2T , V = 2V , p = p 0 ,5 0 ,5 T = T , V = V = 2V , p = 2p 0, 25 A12  p1V  p1  V1  V2    R  T1  T2    RT1  : Khí sinh cơng 0, 25 A23  ... RT1   RT1    RT1 4 0, 25 A31  = -363 ,56 J Vậy công khí thực chu trình: 363 ,56 J 0 ,5 0, 25 + Ban đầu: Lực tác dụng lên cầu: P = mg, Fđ = (2đ) ,T 0 ,5 Khi điện tích cân bằng:... động nhanh dần……………… 0 ,5 0, 25 0, 25 b Áp dụng định lí biến thiên động WđN - WđM = qUMN 0, 25 o mv �  mvo2  qU MN � U MN    11,3 75( V ) …………………… 2q 0, 25 c 2(đ) a 2  W 