SỞ GD&ĐT HÀ NỘI

ĐỀ THI OLIMPIC MÔN VẬT LÝ KHỐI 11 NĂM HỌC 2017-2018

( Thời gian làm bài: 120 phút )

TRƯỜNG THPT SÓC SƠN

Bài 1: ( 4 điểm)

(1) A

Từ điểm A ( độ cao AC=H=3,6m) người ta thả vật (1) rơi
tự do. Cùng lúc đó, từ B cách C một đoạn
BC=l=H người
uu
r
ta ném một vật (2) có vận tốc ban đầu

vo

α

u
u
r
vo

hợp với phương
α

(2)

vo

α

ngang một góc
về phía vật thứ nhất. Tìm
và để
B(
C
hai vật gặp nhau khi chúng đang chuyển động?
Bài 2: ( 4 điểm)
Một búa máy có khối lượng M=800kg rơi từ độ cao h=3,2m vào một cái cọc có khối
lượng m=1200kg, coi va chạm là mềm. Hãy tính:
a.Vận tốc của búa và cọc sau va chạm?
b.Tỷ số ( tính ra phần trăm) giữa nhiệt tỏa ra và động năng của búa trước va chạm?
c.Lực đóng cọc trung bình ( coi như trực đối với lực cản của đất ), biết rằng búa cùng cọc
tụt vào đất một khoảng d=0.16m
d.Hiệu suất của búa ( tỷ số giữa công có ích và công đã tốn để nâng búa lên độ cao h)
Bài 3: ( 4 điểm)
Nguyên tử Hiđrô có một hạt nhân tích điện dương và một êlêctron quay xung quanh hạt
nhân theo quỹ đạo tròn. Cho me=9,1.10-31kg; e=1,6.10-19C
a.Biết bán kính quỹ đạo của êlêctron là r=0,5.10-8cm. Tính vận tốc của êlêctron trên quỹ
đạo?
b.Do bị kích thích êlêctron chuyển lên quỹ đạo tròn khác có bán kính r’=3.10-8cm. Hỏi
êlêctron phải quay quanh hạt nhân với tần số nào để nó không bị hút vào hạt nhân? Bỏ qua tác
dụng của trọng lực đối với êlêctron?
Bài 4: ( 4 điểm)
ε , r ε 2 , r2

1

Cho

mạch

ε1 = 8V ; r1 = 0,5Ω

điện

như

hình

vẽ,

biết
R1

ε 2 = 2V ; r2 = 0,5Ω

; R1=1Ω; R2=R3=3Ω. Biết rằng số chỉ
am pe kế A khi đóng khóa K bằng 9/5 số chỉ trên ampe
kế khi ngắt K. Hãy tính:
a.Điện trở R4?
b.Cường độ dòng điện qua K khi K đóng
Bỏ qua điện trở của ampe kế, khóa K và các dây nối.
1

1


C

R3
B

A
R2

K
D

R4

A


Bài 5: ( 4 điểm)
Một đoạn dây đồng BC nằm ngang như hình vẽ được treo ở hai
đầu sợi dây dẫn AB và CD (hoàn toàn mềm dẻo và có khối lượng
không đáng
ur kể ). Đặt hệ thống trên vào trong từ trường đều có cảm
B
ứng từ chiếm toàn bộ không gian chứa BC và cả vùng BC sẽ di
chuyển đến. Cho dòng điện không đổi có cường độ I chạy trong dây
theo chiều ABCD. Cho khối lượng trên mỗi đơn vị chiều dài dây BC
-2
2
là mu
o=1,5.10 kg/m; B=0,04T; g=10m/s , hãy xác định phương chiều

r
B
của sao cho:
a.Đoạn dây BC bị đẩy lên cao. Tính cường độ dòng điện I nhỏ nhất để
hiện tượng xảy ra.
α
b.Đoạn dây BC bị lệch một góc so với mặt phẳng ABCD ban đầu
-----Hết-----

2

AA

D

I
B

C


SỞ GD&ĐT HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT SÓC SƠN

HƯỚNG DẪN CHẤM THI OLIMPIC MÔN VẬT LÝ LỚP 11
NĂM HỌC 2017-2018

y

Bài 1: ( 4 điểm)


(1)
(1) A

Từ điểm A ( độ cao AC=H=3,6m) người ta thả vật (1)
rơi tự do. Cùng lúc đó, từ B cách C một đoạn BC=l=H
uu
r
người ta ném một vật (2) có vận tốc ban đầu
với phương ngang một góc

α

vo

u
u
r
vo

hợp

về phía vật thứ nhất.

(2)

vo

α


α

x

Tìm
và để hai vật gặp nhau khi chúng đang
B(
C
chuyển động?
Chọn hệ trục toạ độ Oxy ( gốc tọa độ O trùng với điểm B) như hình vẽ, gốc thời gian là
lúc thả vật (1)
0,50 điểm
Viết phương trình chuyển động của các vật theo các trục tọa độ:

(1)

 x1 = H


gt 2
y
=
H
−
 1

2

0,50 điểm


 x2 = vo .cosα .t


gt 2
y
=
v
.sin
α
.
t
−
 2
0

2

(2)
Hai vật gặp nhau thì x1=x2 và y1=y2

ta có

0,50 điểm
0,50 điểm

vo .cosα .t=H
→ tan α = 1 → α = 45o

v
.sin

α
.
t
=
H
 o

Điều kiện tầm bay xa cực đại của vật (2)
x2 max =

Biến đổi tìm được
Thay số ta tìm được
Bài 2: ( 4 điểm)

x2 max ≥ H

0,50 điểm
;

vo .cosα .2vo .sin α 2v sin α .cosα
=
g
g

0,50 điểm

2
o

vo ≥ 6m / s


0,50 điểm
0,50 điểm

3


Một búa máy có khối lượng M=800kg rơi từ độ cao h=3,2m vào một cái cọc có khối
lượng m=1200kg, coi va chạm là mềm. Cho g=10m/s2, tính:
a.Vận tốc của búa và cọc sau va chạm?
v = 2 gh = 8m / s

Tính vận tốc búa ngay trước va chạm
0,50 điểm
Va chạm là mềm, xét thời gian va chạm rất ngắn ta có thể áp dụng định luật bảo toàn
Mv = ( M + m)v '

động lượng cho hệ búa và cọc:
; với v’ là vận tốc của búa và cọc ngay sau va
chạm.
0,25 điểm
Thay số tính được v’=3,2 m/s
0,25 điểm
b.Tỷ số ( tính ra phần trăm) giữa nhiệt tỏa ra và động năng của búa trước va chạm?
Tính động năng của búa trước va chạm Wđ=

1
Mv 2 = 25600 J
2


Tính động năng của hệ búa và cọc ngay sau va chạm W’đ=
Nhiệt lượng tỏa ra trong va chạm Q=Wđ-W’đ=15360J

0,25 điểm
1
( M + m) v ' 2
2

=10240J 0,25 điểm
0,25 điểm

Q
== 60%
w®

Tính tỷ số
0,25 điểm
c.Lực đóng cọc trung bình ( coi như trực đối với lực cản của đất ), biết rằng búa cùng cọc
tụt vào đất một khoảng d=0.16m
Cọc và búa tụt vào đất nhờ có động năng W’đ và phần độ giảm thế năng Wt=(M+m)d
0,25 điểm
Công đóng cọc A=W’đ+Wt
0,25 điểm
Gọi F là lực đóng cọc trung bình ta có A=F.d
0,25 điểm
Thay số tính được F=84000N
0,25 điểm
d.Hiệu suất của búa ( tỷ số giữa công có ích và công đã tốn để nâng búa lên độ cao h)
H=


A
w®

=52,5%
1,00 điểm
Bài 3: ( 4 điểm)
Nguyên tử Hiđrô có một hạt nhân tích điện dương và một êlêctron quay xung quanh hạt
nhân theo quỹ đạo tròn.
a.Biết bán kính quỹ đạo của êlêctron là r=0,5.10-8cm. Tính vận tốc của êlêctron trên quỹ
đạo?
e2
F = 9.10 2
r
9

êlectron chịu tác dụng của lực điện
Fht = m

v2
r

m

=>

v2
e2
= 9.109 2
r
r


v=e

=>

đóng vai trò là lực hướng tâm 1,00 điểm

9

9.10
= 2, 25.106 m / s
mr

4

1,00 điểm


b.Do bị kích thích êlêctron chuyển lên quỹ đạo tròn khác có bán kính r’=3.10-8cm. Hỏi
êlêctron phải quay quanh hạt nhân với tần số nào để nó không bị hút vào hạt nhân? Bỏ qua tác
dụng của trọng lực đối với êlêctron?
9.109
v' = e
mr '

Tính vận tốc của êlectron theo công thức
v ' = ωr ' → ω =

v ' e 9.109
=

≈ 3, 08.1015 rad / s
r ' r ' mr '

ω
n=
≈ 4,9.1014
2π

=>
Bài 4: ( 4 điểm)
Cho

mạch

ε1 = 8V ; r1 = 0,5Ω

0,50 điểm
1,00 điểm

ε1 , r1 ε 2 , r2

vòng/s

điện

như

hình

vẽ,


R1

biết

C

R3
B

A
R2

ε 2 = 2V ; r2 = 0,5Ω

K

a. Tìm điện
R4
; Rtrở
1=1Ω; R2=R3=3Ω. Biết rằng số chỉ
ε b = ε1 − ε 2 = 6V ; rb = r1 + r2 = 1Ω
am pe kế A khi
đóng khóa K bằng 9/5 số chỉ trên ampe
Tính
kế khi ngắt K.
Khi K mở

0,50 điểm


D

4 ( 3 + R4 )
εb
RN =
→I =
=> U AB = RN I
7 + R4
RN + rb

Cường độ dòng điện qua ampe kế khi K mở
Khi K mở, biến đổi được

12ε b
I 'A =
21 + 19 R4
I 'A =

4ε b
U AB
IA =
=
R2 + R4 19 + 5R4

R4

0,50 điểm
0,50 điểm

(1) 0,50 điểm


(2)

9
IA
5

0,50 điểm

Từ (1) và (2) và điều kiện
tính được R4=1Ω
b.Tìm cường độ dòng điện qua khóa K khi K đóng:

0,50 điểm

Tìm được I’=

0,50 điểm

U2 = I '

εb
= 2, 4 A
R 'N + rb

R1 R2
U
= 1,8V ; I '2 = 2 = 0, 6 A ≤ I '4
R1 + R2
R2


Kết luận: IK có chiều từ C đến D và có cường độ Ik=I’4-I’2=1,2(A)
Bài 5: ( 4 điểm)
5

0,50 điểm
0,50 điểm

A


Một đoạn dây đồng BC nằm ngang như hình vẽ được treo ở hai
đầu sợi dây dẫn AB và CD (hoàn toàn mềm dẻo và có khối lượng
không đáng
ur kể ). Đặt hệ thống trên vào trong từ trường đều có cảm
B
ứng từ chiếm toàn bộ không gian chứa BC và cả vùng BC sẽ di
chuyển đến. Cho dòng điện không đổi có cường độ I chạy trong dây
theo chiều ABCD. Cho khối lượng trên mỗi đơn vị chiều dài dây BC
là mo=1,5.10-2 kg/m; B=0,04T; g=10m/s2.

AA

D

I
B

C


a. Đoạn dây BC bị đẩy lên cao. Tính cường độ dòng điện I nhỏ nhất để hiện tượng
xảy ra.
ur
B

ur
P

Vẽ hình biểu diễn các lựcurtác dụng lên đoạn dây BC khi đặt trong từ trường đều , gồm trọng lực ,
F
lực căng dây AB và CD, lực từ hướng theo phương thẳng đứng
0.50 điểm
ur hướng lên trên.
B
Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định được chiều của
hướng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ và có
chiều từ ngoài vào trong.
0,50 điểm
Tính Imin để có hiện tượng trên: Muốn đoạn dây BC bị đẩy lên thì
mg
F ≥ PBC → BIl ≥ mol.g → I ≥ o → I min = 3, 75 A
B
1,00 điểm
α
b. Đoạn dây BC bị lệch một góc so với mặt phẳng ABCD ban đầu dưới tác dụng của lực từ nằm
α
ngang. Tính nếu I=1A?
ur
ur
F

B
Vẽ hình biểu diễn hiện tượng; trường uhợp
này
lực
nằm
ngang;
vẽ
và
kết
luận
đúng
chiều
của
r
F
tương ứng với chiều dòng điện và chiều của
trong hình.
1,00 điểm
F
BIl
BI
4
tan α = =
=
= → α ≈ 15o
P mo gl mo g 15
A
Từ hình vẽ biểu diễn dây BC khi cân bằng có
1.00 điểm
ur

B

α

ur
T
+
B

ur
P

B

ur
F

α

6