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

TRƯỜNG THPT KHAI MINH

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

 

Bài 1: Thang AB đồng nhất khối lượng m=20 kg dựa vào tường trơn nhẵn dưới góc nghiêng a. Hệ số ma sát giữa thang và sàn là μ=0,6. Lấy g = 10 m/s2.

a) Thang đứng yên cân bằng, tìm các lực tác dụng lên thang khi α=45o.

b) Tìm giá trị của a để thang đứng yên không trượt trên sàn.

c) Một người có khối lượng m1=40 kg leo lên thang khi α=45o. Hỏi người này lên tới vị trí O' nào trên thang thì thang sẽ bị trượt. Biết thang dài l = 2 m.

Bài 2: Hai điện tích q1 = q2 = q >0 đặt tại hai điểm A và B trong không khí. Cho  biết AB = 2a.

a) Xác định cường độ điện trường tại điểm M trên đường trung trực của AB cách AB một đoạn h

b) Tìm h để EM  cực đại. Tính giá trị cực đại này.

Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ, E1=3V, E2=3,6V, R1=10Ω, R2=20Ω, R3=40Ω, bỏ qua điện trở trong của hai nguồn. Tụ có điện dung C=1μF.

a. Lúc đầu khóa K mở, tính cường độ dòng điện qua nguồn E1 và điện tích của bản tụ nối với M.

b. Đóng khóa K, tính cường độ dòng điện qua mỗi nguồn và điện lượng chuyển qua R4.

...

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

ĐÁP ÁN

Câu 1:

a) Thang cân bằng :   \(\overrightarrow P  + \overrightarrow {{N_1}}  + \overrightarrow {{N_2}}  + \overrightarrow {{F_{ms}}}  = 0\)

Chiếu lên Ox: F_ms   = N₂

Chiếu lên Oy: N₁ = P           

N₁ = P = mg = 200N

Mặt khác : 

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{M_{P/A}} = {M_{N/A}}}\\
{mg.\frac{{AB}}{2}\cos \alpha  = {N_2}AB.\sin \alpha  \Rightarrow {N_2} = {F_{ms}} = 100N}
\end{array}\)

b)Tính α để thang không trượt trên sàn:

\(\begin{array}{l}
P.\frac{{AB}}{2}\cos \alpha  = {N_2}AB.\sin \alpha  \Rightarrow {N_2} = \frac{P}{{2tg\alpha }}\\
{N_2} = {\rm{ }}{F_{ms}} \Rightarrow {F_{ms}} = \frac{P}{{2tg\alpha }}\\
kN = kP \ge {F_{ms}} \Rightarrow k \ge \frac{P}{{2tg\alpha }}\\
 \Rightarrow tg\alpha  \ge \frac{1}{{2k}} \Rightarrow \alpha  \ge {40^0}
\end{array}\)\

c)

Đặt AM = x, ta có:

\(\overrightarrow P  + \overrightarrow {{P_1}}  + \overrightarrow {{N_1}}  + \overrightarrow {{N_2}}  + \overrightarrow {{F_{ms}}}  = 0\)

Chiếu lên Ox: F_ms   = N₂

Chiếu lên Oy: N₁ = P +P₁ 

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{M_{P/A}} + {M_{{P_1}/A}} = {M_{N/A}}}\\
{hay}\\
{P.\frac{{AB}}{2}\cos \alpha  + {P_1}.x.\cos \alpha  = {N_2}AB.\sin \alpha }\\
{ \Rightarrow {N_2} = \frac{P}{2} + \frac{{{P_1}x}}{{AB}}}\\
{ \Rightarrow {F_{ms}} = \frac{P}{2} + \frac{{{P_1}x}}{{AB}}(*)}
\end{array}\)

Thang bắt đầu trượt khi:

\({F_{ms}} = \mu .{N_1} = \mu \left( {{P_1} + {P_2}} \right)\)

Thay vào (*) ta tìm được x = 1,3m.

Câu 2:

a) Cường độ điện trường tại M:           

\(\begin{array}{l}
\overrightarrow E  = {\overrightarrow E _1} + {\overrightarrow E _2}\\
{E_1} = {E_2} = k\frac{q}{{{a^2} + {h^2}}}
\end{array}\)

Hình bình hành xác định là hình thoi: 

\(E{\rm{ }} = {\rm{ }}2{E_1}cos\alpha  = \frac{{2kqh}}{{{{\left( {{a^2} + {h^2}} \right)}^{3/2}}}}\)

b) Định h để E_M đạt cực đại:

\(\begin{array}{l}
{a^2} + {h^2} = \frac{{{a^2}}}{2} + \frac{{{a^2}}}{2} + {h^2} \ge 3.\sqrt[3]{{\frac{{{a^4}.{h^2}}}{4}}}\\
 \Rightarrow {\left( {{a^2} + {h^2}} \right)^3} \ge \frac{{27}}{4}{a^4}{h^2} \Rightarrow {\left( {{a^2} + {h^2}} \right)^{3/2}} \ge \frac{{3\sqrt 3 }}{2}{a^2}h
\end{array}\)

Do đó:

\({E_M} \le \frac{{2kqh}}{{\frac{{3\sqrt 3 }}{2}{a^2}h}} = \frac{{4kq}}{{3\sqrt 3 {a^2}}}\)

E_M  đạt cực đại khi: 

\(\begin{array}{l}
{h^2} = \frac{{{a^2}}}{2} \Rightarrow h = \frac{a}{{\sqrt 2 }}\\
 \Rightarrow {\left( {{E_M}} \right)_{m{\rm{ax}}}} = \frac{{4kq}}{{3\sqrt 3 .{a^2}}}..........................
\end{array}\)

...

---(Nội dung đầy đủ, chi tiết, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)---

Bài 1. (3 điểm): Vật m được kéo cho chuyển động theo phương ngang bởi lực F có độ lớn không đổi F . Lực F hợp với hướng của đường đi một góc α .Hệ số ma sát giữa m và mặt sàn là μ.Xác định α để vật m chuyển động nhanh nhất ? Tính gia tốc đó ?

Bài 2. (3 điểm):

Có 1 g khí Heli (coi là khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực hiện một chu trình 1 – 2 – 3 – 4 – 1 được biểu diễn trên giản đồ P-T như hình bên. Cho P₀ = 10⁵Pa; T₀ = 300K.

1. Tìm thể tích của khí ở trạng thái 4.

2. Hãy nói rõ chu trình này gồm các đẳng quá trình nào. Vẽ lại chu trình này trên giản đồ P-V và trên giản đồ V-T (cần ghi rõ giá trị bằng số và chiều biến đổi của chu trình).

3. Tính công mà khí thực hiện trong từng giai đoạn của chu trình.

Bài 3.(4 điểm): Cho hệ như ở hình vẽ: (P₁),(P₂) là hai tấm thủy tinh phẳng nhẵn; α = 60^o; C₁,C₂,C₃ là  ba quả cầu nhỏ tích điện cùng dấu

(\({q_1},{q_2},{q_3}\) ).Khi cân bằng C₂,C₃ ở cùng độ cao. Biết rằng \({q_1} = {q_2} = 2{q_3}.\) Tìm \(\frac{{{{\rm{m}}_{\rm{2}}}}}{{{{\rm{m}}_{\rm{3}}}}}\) của C₂,C₃.

...

---(Nội dung tiếp theo của đề thi số 2, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)---

Câu 1(3đ). Quả cầu nhỏ ( được xem là chất điểm) có khối lượng m = 500 gam được treo vào điểm cố định 0 bằng dây treo mảnh, nhẹ, có chiều dài L = 1,0 m. Kéo quả cầu tới vị trí dây treo tạo với phương thẳng đứng góc α rồi buông nhẹ. Lấy g = 10m/s²_. Bỏ qua mọi ma sát

 1) Cho α= 90⁰. Hãy xác định lực căng dây, vận tốc và gia tốc của quả cầu khi nó đi qua vị trí mà  dây treo tạo với phương thẳng đứng góc ß= 30⁰.

 2) Khi quả cầu qua vị trí cân bằng, dây treo vướng đinh ở điểm I cách 0 một khoảng b = 0,7m.

Xác định góc α để quả cầu thực hiện được chuyển động tròn trong mặt phẳng thẳng đứng quanh.

Câu 2: (3 đ).Một lượng khí lý tưởng thực hiện chu trình biến đổi cho trên đồ thị. Biết T₁= 300K,

V₁=1( lít), T₃ =1600K, V₃ =4 (lít). Ở điều kiện tiêu chuẩn khí có thể tích V₀=5(lít), lấy p₀ =10⁵ N/m².

a. Vẽ đồ thị trên hệ tọa độ p-V

b. Tính T₂ và p₁. Tính công mà khí thực hiện trong một chu trình.

Câu 3 (4 đ): Giữa hai bản kim loại đặt song song, nằm ngang, tích điện bằng nhau,  và trái dấu có điện áp U₁=1000V. Khoảng cách giữa 2 bản là d=1cm. Ở chính giữa 2 bản có 1 giọt thủy ngân nhỏ nằm lơ lửng. Đột nhiên, điện áp giữa hai bản giảm xuống còn U₂=995V. Hỏi sau thời gian bao lâu  kể từ lúc giảm điện áp, giọt thủy ngân rơi đến bản ở bên dưới? Cho g=10m/s².

...

---(Nội dung tiếp theo của đề thi số 3, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)---

Câu 1 (3.0đ):

 Một buồng máy chuyển động lên cao theo phương thẳng đứng với gia tốc a = 2m/s². Vận tốc buồng máy có vận tốc v = 4m/s. Biết khoảng cách là h = 4,8m. Lấy g= 10m/s²

 a.Tính thời gian của vật

b.Tính độ dịch chuyển của vật và quãng đường mà vật đã đi được trong thời gian đó

Câu 2 (3.0đ):

  Một mol khí đơn nguyên tử lí tưởng được biến đổi theo một chu trình  như đồ thị Hình 1, biết T₃ = T₁ = T₀, đồ thị đoạn 3 đến 1 là đoạn thẳng.

a. Tính p₃ theo p₀ 

b. Xác định nhiệt độ cực đại của mol khí trong chu trình đó

c. Tính nhiệt lượng khí trao đổi trong mỗi quá trình 

Câu 3(4 đ). Một electron bay với động năng ban đầu W_đ = 3000 eV vào trong một tụ điện phẳng không khí theo hướng hợp với bản dương một góc α = 30^o. Cho biết chiều dài của tụ điện là l = 10cm, khoảng cách giữa hai bản là d = 2cm, bỏ qua tác dụng của trọng lực.

a.Viết phương trình quỹ đạo chuyển động của electron trong điện trường.

b. Tính hiệu điện thế giữa hai bản tụ, biết rằng electron rời tụ điện theo phương song song với các bản tụ.

Biết 1eV = 1,6.10^-19J;

...

---(Nội dung tiếp theo của đề thi số 4, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)---

Câu 1. (3,0 điểm) Trên mặt bàn nằm ngang có một thanh gỗ AB có chiều dài l=1 m. Vật nhỏ m đặt tại mép A của thanh ( Hình 1). Hệ số ma sát giữa vật với thanh là μ = 0,4.

a) Giữ đầu B của thanh cố định, nâng dần đầu A. Hỏi khi đầu A ở độ cao bằng bao nhiêu thì vật bắt đầu trượt xuống.

b) Đầu A được giữ ở độ cao h = 30 cm. Vật m được truyền cho vận tốc ban đầu v₀ dọc theo thanh. Tìm giá trị nhỏ nhất của v₀ để vật đi hết chiều dài của thanh.

c) Thanh được đặt nằm ngang và có thể chuyển động không ma sát trên sàn. Tác dụng một lực kéo F có phương nằm ngang lên đầu A. Kết quả là vật m sẽ bị trượt về phía đầu B. Cho biết thời gian để vật m đi hết chiều dài thanh là t = 1 s. Tìm giá trị của F. Cho khối lượng của vật nhỏ m = 1 kg, khối lượng của thanh là M = 2 kg.

Câu 2. (3,0 điểm) Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi trạng thái theo chu trình 1-2-3-1. Quá trình 1-2 là quá trình đẳng tích, 2-3 là quá trình đẳng áp, 3-1 là quá trình mà áp suất p biến thiên theo hàm số bậc nhất đối với thể tích V. Biết áp suất và thể tích của khối khí tại các trạng thái 1, 2, 3 tương ứng lần lượt là p₁ = p₀, V₂ = V₀; V₃ = 2V₀.

a)Hãy vẽ hình biểu diễn chu trình nêu trên trong hệ tọa độ p-V.

b)Tính hiệu suất của chu trình.

Câu 3: (4 điểm)  Có 4 quả cầu nhỏ giống hệt nhau, mỗi quả có khối lượng m, điện tích q. Treo 4 quả vào điểm O bằng 4 sợi dây mảnh cách điện dài l. Khi cân bằng, bốn điện tích nằm tại 4 đỉnh của hình vuông ABCD cạnh a=l.

a) Tính lực điện do ba điện tích đặt tại A, B, D tác dụng lên điện tích đặt tại C theo q, l và hằng số điện k.

b) Tính giá trị của q theo m, l và gia tốc trọng trường g.

 Áp dụng bằng số: l=20cm, m= \((1 + 2\sqrt 2 )\)gam, g=10m/s², k= \({9.10^9}(\frac{{N{m^2}}}{{{C^2}}})\).

...

---(Nội dung tiếp theo của đề thi số 5, 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 Trường THPT Khai Minh có đáp án. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net 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.