Bộ 5 đề thi chọn HSG Vật Lý 11 năm 2021 Trường THPT Hồng Đức có đáp án

TRƯỜNG THPT HỒNG ĐỨC

ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG NĂM HỌC 2020-2021 MÔN: VẬT LÝ 11 Thời gian làm bài: 150 phút

 

Câu 1:  Cho cơ hệ như hình vẽ. Biết m₁ = 1,5kg; m₂ = 1kg, khối lượng ròng rọc và dây treo không đáng kể, bỏ qua ma sát. Hãy tìm:

1. Gia tốc chuyển động của hệ.
2. Sức căng của dây nối các vật m₁ và m₂. Lấy g = 10m/s².

Câu 2: Một lượng khí không đổi ở trạng thái 1 có thể tích V₁, áp suất P₁, giãn đẳng nhiệt đến trạng thái 2 có thể tích V₂ = 2V₁ và áp suất P₂=P₁/2. Sau đó giãn đẳng áp sang trạng thái 3 có thể tích V₃ = 3V₁. Vẽ đồ thị biểu diễn các quá trình trên, dùng đồ thị để so sánh công của khí trong các quá trình trên.

Câu 3: Cho hai điện tích điểm q₁ = - 9q₂ = 9.10^-9C đặt trong chân không cách nhau 20cm tại A và B. Xác định vị trí M để cường độ điện trường tổng hợp tại M triệt tiêu.   

Câu 4: Cho mạch điện như hình:

 E₁=16V; E₂=5V; r₁=2W; r₂=1W;R₂ = 4W;

Đèn có ghi 3V - 3W; R_A 0. Hãy tính điện trở R₁ và R₃.

Câu 5: Hai thanh ray dẫn điện đặt thẳng đứng, đầu trên nối với điện trở R như hình vẽ. Thanh CD dẫn điện, chiều dài l, khối lượng m, đặt nằm ngang và được giữ đứng yên. Sau đó thả cho thanh CD rơi xuống; trong khi rơi thanh CD vẫn nằm ngang và tiếp xúc với hai thanh ray. Hiện tượng trên xảy ra trong từ trường đều, véc tơ cảm ứng từ  vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng chứa hai thanh ray và có chiều như  hình vẽ. Hãy tính vận tốc rơi giới hạn của thanh CD và tính cường độ dòng điện khi vận tốc của thanh CD đã đạt đến giá trị giới hạn đó. Coi rằng điện trở của các thanh ray và thanh CD không đáng kể.

Áp dụng số: R = 0,02Ω, m = 10g, B = 0,2T, l = 10cm. Lấy g = 10m/s².               

Câu 6: Một ngọn nến đặt trước một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20cm cho một ảnh hứng được trên màn, ảnh cao gấp 4 lần vật. Hỏi ngọn nến đặt cách màn bao nhiêu?

 

ĐÁP ÁN

Câu 1: (3 điểm) Chọn chiều chuyển động như hình vẽ.

Phân tích các lực các lực tác dụng lên vật:

-Xét vật m₁: chịu tác dụng của trọng lực \(\overrightarrow {{P_1}} \)  và sức căng của sợi dây \(\overrightarrow {{T_1}} \)

Áp dụng định luật II Niu Tơn vào m₁: \(\overrightarrow {{P_1}} \)  + \(\overrightarrow {{T_1}} \)  = m₁  \(\overrightarrow {{a_1}} \)   (1)

Chiếu (1) lên chiều chuyển động như hình vẽ: P₁ – T₁ = m₁a₁      (*)

-Xét vật m₂: chịu tác dụng của trọng lực \(\overrightarrow {{P_2}} \)  và sức căng của sợi dây  \(\overrightarrow {{T_2}} \).

Áp dụng định luật II Niu Tơn vào m₂: \(\overrightarrow {{P_2}} \)  + \(\overrightarrow {{T_2}} \)  = m₂  \(\overrightarrow {{a_2}} \)   (2)

Chiếu (2) lên chiều chuyển động như hình vẽ: - P₂ + T₂ = m₂a₂     (**)

Do dây không dãn nên: a₁ = a₂ = a

Bỏ qua khối lượng ròng rọc và dây nên T₁ = T₂ = T

1. Từ (*) và (**) ta có gia tốc chuyển động của hệ: \(a = \frac{{{P_1} - {P_2}}}{{{m_1} + {m_2}}} = 2m/{s^2}\)
2.  Lực căng của sợi dây:                 T = P₂ + m₂a = m₂g + m₂a = (g + a)m₂ = 12N

Câu 2:  (3 điểm) Đồ thị được biểu diễn như trên hình.

Nhận xét: Quá trình 1-2 là quá trình đẳng nhiệt. Công của khí thực hiện được là diện tích hình 12V₂V₁:  \({S_{12{V_2}{V_1}}} = {A_1}\) (1)

Quá trình 2-3 là quá trình đẳng áp. Công của khí thực hiện được là diện tích hình 23V₃V₂: \({S_{23{V_3}{V_{21}}}} = {A_2}\) (2)

So sánh:\({S_{12{V_2}{V_1}}} = {S_{23{V_3}{V_2}}} + {S_{12H}}\)

Suy ra diện tích hình 12V₂V₁ lớn hơn diện tích hình 23V₃V₂ nên công trong quá trình đẳng nhiệt (1→2) lớn hơn công trong quá trình đẳng áp (2→3)

Câu 3: (4 điểm) (Cường độ điện trường do q₁ gây ra tại M: \({E_1} = \frac{{k|{q_1}|}}{{\varepsilon .r_1^2}}\)

 Cường độ điện trường do q₂ gây ra tại M: \({E_2} = \frac{{k|{q_2}|}}{{\varepsilon .r_2^2}}\)

Cường độ điện trường tổng hợp tại M:\(\overrightarrow E  = \overrightarrow {{E_1}}  + \overrightarrow {{E_2}} \)

\(\begin{array}{l}
\overrightarrow E  = \overrightarrow 0 \\
\overrightarrow {{E_1}}  + \overrightarrow {{E_2}}  = \overrightarrow 0  \Leftrightarrow \overrightarrow {{E_1}}  =  - \overrightarrow {{E_2}}  \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
{E_1} = {E_2}\\
\overrightarrow {{E_1}}  \uparrow  \downarrow \overrightarrow {{E_2}} 
\end{array} \right.\\
{E_1} = {E_2} \Rightarrow \frac{{k|{q_1}|}}{{\varepsilon .r_1^2}} = \frac{{k|{q_2}|}}{{\varepsilon .r_2^2}} \Rightarrow \frac{{|{{9.10}^{ - 9}}|}}{{r_1^2}} = \frac{{| - {{1.10}^{ - 9}}|}}{{r_2^2}} \Leftrightarrow {r_1} = 3{r_2}(1)\\
\overrightarrow {{E_1}}  \uparrow  \downarrow \overrightarrow {{E_2}} 
\end{array}\)

Do q₁, q₂ trái dấu nên M nằm ngoài q₁, q₂ vẫn trên đoạn thẳng nối q₁, q₂ và gần q₂.

Từ hình vẽ ta có: r₁-r₂=20cm(2)

Giải (1) và (2) suy ra: 

\(\left\{ \begin{array}{l}
{r_1} = 30\,\,cm\\
{r_2} = 10\,\,cm
\end{array} \right.\)

Vậy M cách q₁ là 30 cm và cách q₂ là 10 cm thì cường độ điện trường tổng hợp tại M bằng 0 (triệt tiêu).

...

--(Nội dung tiếp theo của phần đáp án, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Câu 1. Một vật nhỏ được xem như chất điểm có khối lượng m, mang điện tích q>0 có thể trượt không ma sát trên mặt phẳng ngang cách điện. Kể từ thời điểm ban đầu t=0 người ta thiết lập điện trường đều E hợp với phương ngang góc α và từ trường B vuông góc với mặt phẳng hình vẽ để cho vật bắt đầu chuyển động. Hãy tính theo các thông số m, q, E, B, α, g:

1. Thời gian t và quãng đường s mà vật trượt trên mặt phẳng ngang.
2. Góc ß hợp bởi vecto vận tốc của vật và mặt phẳng ngang khi vật bay thẳng đều.

Câu 2: Một lượng hơi nước có khối lượng m = 18 g chứa trong một xilanh có pit-tông đóng kín. Áp suất của hơi nước trong xilanh là p = 178 mmHg và nhiệt độ là t = 80^oC. Biết R = 8,31 J/mol.K, khối lượng mol của nước là μ = 18 g/mol, 1 mmHg = 133 Pa. Coi hơi nước là khí lí tưởng. Nhiệt độ xilanh được giữ không đổi.

a. Tính thể tích V_o của hơi nước lúc đầu.

b. Đẩy pit-tông cho đến khi trong xilanh bắt đầu xuất hiện những hạt sương thì dừng lại. Tính thể tích V₁ của hơi nước lúc này. Biết áp suất của hơi nước bảo hòa ở 80^oC là 356 mmHg.

c. Tiếp tục đẩy pit-tông dịch chuyển đến khi thể tích hơi nước còn lại V₂=V₁/2. Tính nhiệt lượng đã thoát qua xilanh và độ biến thiên nội năng của nước (cả thể lỏng và hơi) trong quá trình này. Cho nhiệt hóa hơi riêng của nước là L = 2,26.10⁶ J/kg.

...

--(Nội dung tiếp theo và đáp án của đề thi, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Câu 1 (3,0 điểm).

Trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn có một chiếc nêm khối lượng m, góc nghiêng của nêm là a. Một vật nhỏ khối lượng m/2 bắt đầu trượt không ma sát từ A.

Biết AB = l (Hình 1.1).

1. Nêm được giữ cố định trên mặt phẳng ngang. Tìm tốc độ của vật nhỏ khi trượt đến B.

2. Nêm có thể trượt trên mặt phẳng ngang. Hãy xác định gia tốc của nêm và quãng đường mà nêm đã trượt theo phương ngang kể từ khi vật bắt đầu trượt từ A đến khi nó rời khỏi nêm tại B.

Câu 2 (3 điểm). Một bình kín hình trụ chiều cao h, đặt thẳng đứng và được chia làm hai phần nhờ một pittông cách nhiệt như hình 2. Pittông có khối lượng M=500g và có thể chuyển động không ma sát trong xi lanh. Phần trên của bình chứa khí Hêli, phần dưới của bình chứa khí Hiđrô. Biết hai khối khí có cùng khối lượng m và ban đầu ở cùng nhiệt độ t₀=27^oC, lúc này pittông nằm cân bằng ở vị trí cách đáy dưới một đoạn 0,6h. Biết tiết diện bình là S=1dm²

1) Tính áp suất khí trong mỗi phần bình.

2) Giữ nhiệt độ không đổi ở một phần bình, cần nung nóng phần còn lại đến nhiệt độ bằng bao nhiêu để pittông cách đều hai đáy bình.

...

--(Nội dung tiếp theo và đáp án của đề thi, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Câu 1 (3,0 điểm).

Trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn có một chiếc nêm khối lượng m, góc nghiêng của nêm là a. Một vật nhỏ khối lượng m/2 bắt đầu trượt không ma sát từ A.

Biết AB = l (Hình 1.1).

1. Nêm được giữ cố định trên mặt phẳng ngang. Tìm tốc độ của vật nhỏ khi trượt đến B.

2. Nêm có thể trượt trên mặt phẳng ngang. Hãy xác định gia tốc của nêm và quãng đường mà nêm đã trượt theo phương ngang kể từ khi vật bắt đầu trượt từ A đến khi nó rời khỏi nêm tại B.

Câu 2 (3 điểm). Một bình kín hình trụ chiều cao h, đặt thẳng đứng và được chia làm hai phần nhờ một pittông cách nhiệt như hình 2. Pittông có khối lượng M=500g và có thể chuyển động không ma sát trong xi lanh. Phần trên của bình chứa khí Hêli, phần dưới của bình chứa khí Hiđrô. Biết hai khối khí có cùng khối lượng m và ban đầu ở cùng nhiệt độ t0=27oC, lúc này pittông nằm cân bằng ở vị trí cách đáy dưới một đoạn 0,6h. Biết tiết diện bình là S=1dm2

1) Tính áp suất khí trong mỗi phần bình.

2) Giữ nhiệt độ không đổi ở một phần bình, cần nung nóng phần còn lại đến nhiệt độ bằng bao nhiêu để pittông cách đều hai đáy bình.

...

--(Nội dung tiếp theo và đáp án của đề thi, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Câu 1: ( 3 điểm)

Một trái banh có khối lượng m = 100 g được ném lên từ mặt đất theo phương thẳng đứng (không có sự tròn xoay) với vận tốc đầu 20 m/s . Lấy g = 10 m/s².

a. Tính độ cao tối đa h_o mà trái banh có thể lên tới?

b. Khi vừa rơi xuống đất, trái banh đã nảy lên ngay. Biết rằng sau mỗi lần nảy lên trái banh lại mất ½ năng lượng sẵn có. Tính các độ cao liên tiếp h₁, h₂, ...h_n? (với h₁ là độ cao có thể tới được sau lần chạm đất thứ nhất)

c. Tính vận tốc chạm đất lần thứ 3 kể từ khi ném?

Câu 2: ( 3 điểm)

 Một mol khí lý tưởng thực hiện một chu trình 1 - 2 - 3 - 4 (hình vẽ). Biết T₁=T₂ = 400K, T₃= T₄= 200K,

V₁ = 40 dm³, V₃= 10 dm­­­³.  Xác định các thông số còn lại.        

                     

Câu 3: ( 4 điểm)

Cho 2 quả cầu nhỏ giống nhau có cùng điện tích q được treo cạnh nhau bằng 2 sợi dây mảnh không dãn, dài như nhau trong không khí. Khi hai quả cầu cân bằng mỗi sợi dây lệch khỏi phương thẳng đứng một góc α. Nhúng hệ hai quả cầu trên vào trong dầu có hằng số điện môi bằng 2, góc lệch của mỗi dây treo vẫn là α. Tìm khối lượng riêng của mỗi quả cầu, biết khối lượng riêng của dầu là 0,8.10³kg/m³.

...

--(Nội dung tiếp theo và đáp án của đề thi, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)--

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Bộ 5 đề thi chọn HSG Vật Lý 11 năm 2021 có đáp án Trường THPT Hồng Đức. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.