Đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia năm 2019 môn Vật lý - Sở GD&ĐT tỉnh Bắc Ninh

Nội dung text: Đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia năm 2019 môn Vật lý - Sở GD&ĐT tỉnh Bắc Ninh

1. UBND TỈNH BẮC NINH ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2019 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Môn thi: Vật lí ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi thứ nhất: 04/10/2018 (Đề thi có 02 trang) ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Câu 1: (3,0 điểm) Treo một hòn bi nhỏ khối lượng m vào đầu một sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn chiều dài l, đầu kia của sợi dây được treo vào một điểm cố định. Kéo viên bi ra khỏi vị trí cân bằng sao cho sợi dây hợp với phương 0 thẳng đứng một góc 0 90 rồi truyền vận tốc ban đầu v 0 theo phương vuông góc với sợi dây và hướng về vị trí cân bằng. a) Xác định lực căng của sợi dây tại thời điểm sợi dây hợp với phương thẳng đứng một góc . b) Với giá trị nào của v0 sợi dây treo của viên bi sẽ luôn căng trong suốt quá trình chuyển động. c) Khi viên bi chuyển động tới vị trí cân bằng thì điểm treo bắt đầu chuyển động thẳng đứng lên trên với gia tốc a. Xác định lực căng của sợi dây tại thời điểm sợi dây hợp với phương thẳng đứng một góc sau đó. Câu 2: (3,0 điểm) Một xi lanh hình trụ cao 6R, đường kính trong 2R được ngăn thành hai phần bởi một pít- tông cách nhiệt dạng bán cầu đặc được đặt thẳng đứng - phần 1 ở dưới còn phần 2 ở trên. Mỗi phần chứa khí lý tưởng cùng loại ở nhiệt độ T 1 và T2 tương ứng. Lúc đầu pít tông rất gần đáy xi lanh (hình 1). Người ta quay xi lanh đi 1800 trong mặt phẳng thẳng đứng và giữ nhiệt độ hai ngăn không đổi thì trạng thái cân bằng của pít-tông nằm lơ lửng trong xi lanh và mặt phẳng của pit-tông chia xi lanh thành hai phần bằng nhau. T a) Tính tỷ số khối lượng của hai khí trong 2 phần xi lanh biết tỷ số nhiệt độ là 2 3 Hình 1 T1 b) Sau khi quay xi lanh, giữ nguyên nhiệt độ khí phần 1 tăng nhiệt độ phần 2 cho đến khi pít tông vừa chạm đáy trên xi lanh. Tính nhiệt độ khí trong ngăn 2 lúc sau theo nhiệt độ ban đầu. Câu 3: (5,0 điểm) Một nguồn sáng điểm nằm trong chất lỏng và cách mặt chất lỏng một khoảng H = 1m. Một người đặt mắt trong không khí có chiết suất n0 = 1 phía trên mặt chất lỏng để quan sát ảnh của nguồn sáng. 1. Giả thiết chất lỏng là đồng chất và có chiết suất n = 1,5. Tính khoảng cách từ ảnh của nguồn sáng đến mặt chất lỏng trong các trường hợp sau: a) Mắt nhìn nguồn sáng theo phương vuông góc với mặt chất lỏng. b) Mắt nhìn nguồn sáng theo phương hợp với mặt chất lỏng một góc = 600. 2. Giả thiết chiết suất của chất lỏng chỉ thay đổi theo phương vuông góc với mặt chất lỏng theo quy luật y n 2 với y là khoảng cách từ điểm đang xét đến mặt chất lỏng. Biết tia sáng truyền từ nguồn sáng ló H ra khỏi mặt chất lỏng đi tới mắt theo phương hợp với mặt chất lỏng một góc = 60 0. Hỏi tia này ló ra ở điểm cách nguồn sáng một khoảng bao nhiêu theo phương nằm ngang? 1
2. Câu 4: (4,5 điểm) E1 L1 K1 Cho mạch điện có sơ đồ như hình 2. Các nguồn điện không đổi E 1 và E2 đều có suất điện động 5 V và điện trở trong không đáng kể. Hai cuộn thuần cảm L 1 Đ C R A B và L2 có độ tự cảm tương ứng là 0,5 H và 0,25 H. Điốt chỉnh lưu Đ là lí tưởng. K3 Tụ điện có điện dung C = 200 μF, điện trở có giá trị R. Ban đầu, tụ điện chưa tích điện, K1 và K2 mở, K3 đóng. Tại một thời điểm nào đó thì đóng K 1, sau khi E2 L2 K2 đóng K1 một thời gian t 1 = 0,1 s thì đóng K 2. Sau khi đóng K 2 một thời gian Hình 2 t2 = 0,2 s thì mở K3. Bỏ qua điện trở dây nối, các khóa K. Tìm biểu thức phụ thuộc thời gian của điện tích trên bản của tụ điện C nối với B sau khi mở K 3 và tính hiệu điện thế cực đại của tụ điện C trong các trường hợp sau: a) R = 5 Ω. b) R = 60 Ω. Câu 5: (4,5 điểm) Một tấm mỏng, phẳng, không nhiễm từ (tấm đỡ) được đặt sát trên mặt z mút nằm ngang của một xôlênôit thẳng đứng số vòng dây trên một đơn vị chiều dài của xôlênôit là n. Trên tấm này, người ta đặt một vòng dây Bz B mảnh, hình tròn, làm bằng chất siêu dẫn, có khối lượng m, độ tự cảm L, Br diện tích S và đồng trục với xôlênôit. Ở trạng thái ban đầu, cường độ dòng điện trong xôlênôit và vòng dây mảnh bằng 0. Khi cho dòng điện chạy trong các vòng dây của xôlênôit thì ở phía trên gần mặt mút xuất r I hiện một từ trường không đều. Các thành phần thẳng đứng và xuyên tâm của cảm ứng từ B tại một điểm gần mặt mút được cho như sau: Bz B0 (1 z), Br B0r, trong đó và  là các hằng số dương, B 0 là cảm ứng từ bên trong ống dây và được xác định bởi cường độ dòng Hình 3 điện I chạy trong xôlênôit, z là độ cao tính từ mặt mút, r là khoảng cách từ trục xôlênôit đến điểm xét (hình 3). Khi tăng dần cường độ dòng điện chạy trong ống dây, hãy xác định: a) Cường độ dòng điện I0 trong xôlênôit để vòng dây bắt đầu được nâng lên khỏi tấm đỡ. b) Khi I = 2I0 thì vòng dây nằm cân bằng ở độ cao nào? Bỏ qua mọi lực cản tìm tần số dao động nhỏ theo phương thẳng đứng của vòng dây khi giữ cho I = 2I0. c) Áp dụng bằng số cho các câu trên với = 36 m -1;  = 18 m-1; m = 0,1 g; L = 1,8.10-8 H; S = 1 cm2; n = 103 vòng.m-1. 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 : 2