Đề thi HSG môn Vật lý lớp 11 năm 2019-2020 trường THPT Phạm Văn Nghị có đáp án

Câu 1. Một khối khí lí tưởng với chỉ số đoạn nhiệt g (g=C_p/C_V) thực hiện chu trình thuận nghịch gồm các quá trình đoạn nhiệt, đẳng áp và đẳng tích  như Hình 1. Tính hiệu suất của chu trình. Biết trong quá trình biến đổi đoạn nhiệt thể tích của chất khí giảm đi n lần.

Câu 2. Cho hai hộp đen X, Y. Trong mỗi hộp chỉ có một trong ba linh kiện: điện trở thuần, tụ điện, cuộn dây thuần cảm. Khi mắc X nối tiếp Y và mắc vào nguồn điện xoay chiều có tần số góc ω = ω₁ và có điện áp hiệu dụng giữa hai cực không đổi, thì dòng điện hiệu dụng là I. Khi mắc X song song với Y và mắc vào nguồn điện nói trên, thì dòng điện hiệu dụng mạch chính vẫn là I. Với mạch mắc song song, ta thay đổi tần số góc của nguồn điện thì cường độ dòng điện hiệu dụng mạch chính lúc đầu giảm xuống rồi sau đó lại tăng lên đến khi ω = ω₂ thì dòng điện hiệu dụng mạch chính lại bằng I. Tính ω₂ theo ω_1.

Câu 3. Cho cơ hệ như Hình 2. Vật khối lượng m nối với lò xo nhẹ, độ cứng k dao động trên mặt nghiêng của nêm. Góc giữa mặt nghiêng của nêm với phương ngang là a. Nêm có khối lượng M và có thể chuyển động tự do trên mặt phẳng ngang. Tìm chu kì dao động nhỏ của hệ. Bỏ qua mọi ma sát.

Câu 4. Một đĩa tròn mỏng, tâm O, bán kính R, khối lượng M chuyển động tịnh tiến thẳng đều không ma sát với vận tốc v₀=10m/s trên mặt sàn nằm ngang (mặt phẳng đĩa coi là trùng với mặt sàn). Từ độ cao h=5m so với mặt sàn, người ta thả rơi một vật nhỏ khối lượng m=M/4. Vật chạm vào đĩa tại tâm O sau đó nảy lên đến độ cao bằng 0,81h. Hệ số ma sát giữa vật và đĩa là m=0,2. Cho g=10m/s².

1. Tính tầm xa của vật saần va chạm đầu tiên.

2. Tìm bán kính nhỏ nhất của đĩa để vật rơi trở lại đĩa ở ngay lần rơi kế tiếp. Ở lần rơi này, hãy xác định độ lớn góc hợp bởi vận tốc của vật  với hướng chuyển động của đĩa ngay trước khi vật chạm đĩa.

Câu 5. Cho hệ hai thấu kính đặt đồng trục, coi O₁ trùng với O₂ như Hình 3. Thấu kính O₁ có bán kính rìa là R₁=0,5cm, tiêu cự là f₁=20cm, thấu kính O₂ có bán kính rìa là R₂=1cm, tiêu cự là f₂=20cm. Đặt trên trục chính của hệ một nguồn sáng điểm S, cách hệ thấu kính 1m. Ở phía bên kia của hệ thấu kính, đặt một màn chắn vuông góc với trục chính. Tìm vị trí đặt màn để kích thước vệt sáng thu được trên màn có diện tích nhỏ nhất.

-------------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……………….

ĐÁP ÁN CHẤM THI

I. LƯU Ý CHUNG:

- Hướng dẫn chấm chỉ trình bày một cách giải với những ý cơ bản phải có. Khi chấm bài học sinh làm theo cách khác nếu đúng và đủ ý thì vẫn cho điểm tối đa.

- Điểm toàn bài tính đến 0,25 và không làm tròn.

II. ĐÁP ÁN

Câu 1:

Trong chu trình:

 - Nhiệt lượng khí nhận được:

            Q₁ = C_p(T₃ – T₂)  

Nhiệt lượng mà khí tỏa ra: 

            Q₂ = C_v(T₃ – T₁)  

Hiệu  suất của chu trình

\(\begin{array}{l} H = \frac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} = 1 - \frac{{{Q_2}}}{{{Q_1}}}\\ H = 1 - \frac{{{C_v}({T_3} - {T_1})}}{{{C_p}({T_3} - {T_2})}} = 1 - \frac{1}{\gamma }\frac{{1 - \frac{{{T_1}}}{{{T_3}}}}}{{1 - \frac{{{T_2}}}{{{T_3}}}}} \end{array}\)

Ta có

\(\begin{array}{l} \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} = \frac{{{V_3}}}{{{T_3}}} = \frac{{{V_1}}}{{{T_3}}};\\ {T_1}{V_1}^{\gamma - 1} = {T_2}{V_2}^{\gamma - 1} \end{array}\)

 và theo đề V₁ = V₃ = nV₂

Thay vào biểu thức của H được

            H =\(1 - \frac{1}{\gamma }\frac{{1 - \frac{1}{{{n^\gamma }}}}}{{1 - \frac{1}{n}}}\)

Câu 2:

• HS lý luận được X, Y là L và C…………………..

(Khi chuyển các hộp từ cách mắc nối tiếp thành cách mắc song song mà tổng trở của mạch vẫn không thay đổi thì điều đó chỉ có thể xảy ra trong trường hợp khi trong một hộp có cuộn cảm, còn hộp kia có tụ điện.Ta ký hiệu độ tự cảm của cuộn dây là L, điện dung của tụ điện là C, tần số của máy phát trước khi thay đổi là ω. )

Khi mắc nối tiếp thì:     

\(\begin{array}{l} U = I\omega L - \frac{I}{{\omega C}};\\ I = \left| {\frac{U}{{\omega L - \frac{1}{{\omega C}}}}} \right| \end{array}\)

Tương tự, khi mắc song song, ta có: 

\(I = \left| {\frac{U}{{\omega L}} - U\omega C} \right|\)

Từ đó, ta nhận được:    

\(\begin{array}{l} \left| {\frac{1}{{\omega L - \frac{1}{{\omega C}}}}} \right| = \left| {\frac{1}{{\omega L}} - \omega C} \right|\\ \Rightarrow {\omega ^2}LC + \frac{1}{{{\omega ^2}LC}} = 3\\ \Rightarrow {\omega ^2}LC + \frac{1}{{{\omega ^2}LC}} = 1 \end{array}\)

Ta ký hiệu ω²LC = x, ta nhận được 2 phương trình: x² – 3x + 1 = 0

x² - x+1 = 0   (loại vì không thay đổi)

Tỷ số giữa các tần số bằng tỷ số giữa các nghiệm của phương trình này:

\(\frac{{{\omega _1}}}{{{\omega _2}}} = \sqrt {\frac{{{x_1}}}{{{x_2}}}} = \sqrt {\frac{{3 + \sqrt 5 }}{{3 - \sqrt 5 }}} \approx \sqrt {\frac{{2,62}}{{0,38}}} \approx 2,6\)

hoặc  ω₂ = 2,6.ω₁

...

---Để xem tiếp đáp án của Đề thi HSG môn Vật lý lớp 11 năm 2019-2020 trường THPT Phạm Văn Nghị, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Đề thi HSG môn Vật lý lớp 11 năm 2019-2020 trường THPT Phạm Văn Nghị có đáp án. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Các em quan tâm có thể xem thêm các tài  liệu tham khảo cùng chuyên mục:

• Đề thi HSG môn Vật lý lớp 11 năm 2019-2020 trường THPT Lý Nhân Tông có đáp án

• Đề thi chọn HSG tỉnh lớp 11 THPT năm 2018-2019 Sở GD&ĐT Nghệ An có đáp án

• Đề thi chọn HSG cấp tỉnh lớp 11 môn Vật lý năm 2019 Sở GD&ĐT Hà Tĩnh có đáp án

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt ,nâng cao kỹ năng giải bài tập nâng cao môn Vật lý và đạt thành tích cao hơn trong học tập .

Chúc các em học tốt !