Tìm số chỉ của ampe kếb. Bỏ qua khối lượng dây nối và ròng rọc, dây không dãn, 1?. Tìm áp lực của dây lên ròng rọcd. Tìm điều kiện của hệ số ma sát giữa M và mặt bàn nằm ngang để M không
Trang 1UBND TỈNH HÀ TĨNH
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
TẠO
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2010 -2011
Môn thi: Vật lý
Thời gian làm bài: 180 phút
Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ 1: Biết E = 6,9 V, r = 1 Ω, R1 = R2 = R3 = 2 Ω, điện trở ampe kế không đáng kể, điện trở vôn kế rất lớn
a Các khóa K1, K2 đều mở Tìm số chỉ vôn kế?
b Khóa K1 mở, K2 đóng, vôn kế chỉ 5,4 V Tìm R4 và hiệu điện thế giữa hai điểm A, D?
c Các khóa K1, K2 đều đóng Tìm số chỉ của ampe kế?
d Các khóa K1, K2 đều đóng, mắc thêm điện trở R5 song song với đoạn mạch AEB thì công suất mạch ngoài đạt giá trị cực đại Tìm R5?
Bài 2: Cho cơ hệ như hình vẽ 2 Biết α = 300, m1 = 3 kg, m2 = 2 kg, M = 2 kg, ma sát giữa m2 và M là không đáng kể, g = 10 m/s2 Bỏ qua khối lượng dây nối và ròng rọc, dây không dãn,
1 M đứng yên
a Tìm gia tốc của các vật m1 và m2?
b Tìm áp lực của dây lên ròng rọc?
2 Tìm điều kiện của hệ số ma sát giữa M và mặt bàn nằm ngang để M không bị trượt trên bàn
Bài 3: Một dây dẫn có dạng nửa đường tròn bán kính 20 cm được đặt trong mặt phẳng
vuông góc với cảm ứng từ B của một từ trường đều có độ lớn B = 0,4 T Cho dòng điện
I = 5 A đi qua dây Tìm lực từ F tác dụng lên dây dẫn này?
Bài 4: Một bình kín hình trụ đặt thẳng đứng được chia thành hai phần bằng một pittông
cách nhiệt, ngăn trên và ngăn dưới chứa cùng một lượng khí như nhau của một chất khí Nếu nhiệt độ hai ngăn đều bằng T1 = 400 K thì áp suất ngăn dưới P2 gấp đôi áp suất ngăn trên P1 Nếu nhiệt độ ngăn trên không đổi T1, thì nhiệt độ T2 của ngăn dưới bằng bao nhiêu để thể tích hai ngăn bằng nhau?
Bài 5: Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau được treo vào một điểm bởi hai sợi dây nhẹ
không dãn, dài = 40 cm Truyền cho hai quả cầu điện tích bằng nhau có điện tích tổng
Đề chính thức
Trang 2cộng q = 8.10-6 C thì chúng đẩy nhau các dây treo hợp với nhau một góc 900 Lấy g = 10 m/s2
a Tìm khối lượng mỗi quả cầu
b Truyền thêm điện tích q’cho một quả cầu, thì thấy góc giữa hai dây treo giảm đi còn
600 Xác định cường độ điện trường tại trung điểm của sợi dây treo quả cầu được truyền thêm điện tích này?
Hình vẽ: 1 Hình vẽ: 2
R
3
R
4
R1 A
V E,r
R2
B A
K1
K2 C
D
M 2
m
1
m
α
Trang 3HƯỚNG DẪN CHẤM
Bài
1
5điểm
a
1,5đ
K1, K2 mở
Rn = R1 + R2 = 4 Ω
I = E/(R + r) = 1,38 A
UV = I.Rn = 5,52 V
0,5 0,5 0,5 b
1,25đ
K1 mở, K2 đóng
I = (E – UV)/r = 1,5 A UAC = I.R3 = 3 V UCB = UV – UAC = 2,4 V IR1 = UCB/R1 = 1,2 A → IR2 = IR4 = 0,3 A UR2 = IR2.R2 = 0,6 V → UR4 = UCB – UR2 = 1,8 V R4 = UR4/ IR4 = 6 Ω
UAD = UAC + UR2 = 3,6 V
0,5
0,25
0,25 0,25 c
1,25đ
K1, K2 đóng R23 = R2 + R3 = 1 Ω; R123 = R23 + R1 = 3 Ω
Rn = R123.R4/( R123 + R4) = 2 Ω
I = E/(Rn + r) = 2,3 A
UV = E – I.r = 4,6 V IR4 = UV/R4 = 0,77A IR1 = I – IR4 = 1,53A UR1 = IR1.R1 = 3,06 V UR2 = UR3 = UV – UR1 = 1,54 V
0,25 0,25
0,25
Trang 4I2 = U2/R2 = 0,77A
IA = IR2 + IR4 = 1,54 A
0,25 0,25 d
1đ
P = Rn.I2 = Rn.E2/(Rn + r)2≤ E2/4r Pmax = E2/4r khi Rn = r = 1 Ω
Do R1234 = 2 Ω Suy ra: R5 = 2 Ω
0,5 0,25 0,25
Bài
2
5điểm
1a
1,5đ
Chọn chiều dương là chiều chuyển động Các lực tác dụng lên m1: Trọng lực P1, lực căng dây T1 P1 – T1 = m1a1
Các lực tác dụng lên m2: Trọng lực P2, lực căng dây T2, phản lực vuông góc N2
T2 – P2sinα = m2a2
Do dây không dãn nên: a1 = a2 = a; T1 = T2 = T1’ = T2’ = T
Suy ra: a1 = a2 = (P1 – P2sinα)/(m1 + m2) = 4 m/s2
Hình vẽ
0,25 0,25 0.25
0,25 0,25 0,25
0,5
M 2
m
1
m
αP2
T1
N2 T2 T2
T1
P1
Trang 5T
2
T
Q
0,75đ Áp lực tác dụng lên trục của ròng rọc:
2
1 T T
Độ lớn: Q = 2T.cos300 = 18 3N
0,25
0,25
2
2,25đ
Các lực tác dụng vào vật M:
P, N ,T2,T1, '
2
N ,F ms
Ta có: P+ N+ T2+ T1+ '
2
N2’ = N2 = P2cosα = 10 3N
Fmsn = T2x – N2x’ = T2cosα - N2’sinα = 4 3N
N = P + T1 + T2y + N2y’
= P + T1 + T2sinα + N2’cosα = 62 N
Để M không bị trượt trên bàn thì ma sát giữa M và bàn
là ma sát nghỉ: Fmsn ≤ µN
→ µ ≥ Fmsn/N = 0,11
Hình vẽ
0,25
0,25 0,25 0,25
0,25
0,25
0,25
0,5
P
N
Fmsn
N2’
T1
T2
Trang 6Bài
3
3điểm
3đ Chia vòng dây thành nhiều phần tử nhỏ ∆li và ∆li’ đối
xứng nhau qua trục đối xứng của vòng dây
Lực từ tác dụng lên mỗi phần tử nhỏ đó là
Fi = BI∆li , Fi’ = BI∆li’
Fix = BI∆lisinα , Fix’ = BI∆li’sinα Fiy = BI∆licosα = BI∆xi Fi’ = BI∆li’cosα = BI∆xi’
Lực từ tác dụng lên vòng dây:
∑
∑ +
i
i F F
F
= ∑ +∑ +∑ ' +∑ '
iy ix
iy
ix F F F F
= ∑ +∑ '
iy
iy F
∑
∑F iy+ F iy
= ∑BI∆x i+∑BI∆x i'= BI.2R = 0,8 N Hình vẽ
0,25
0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
0,25 0,25
0,25
0,25 0,25 0,25
Bài
4
3điểm
Gọi áp suất gây bởi pittông là P0 = P/S
Ta có: P1 + P0 = P2 = 2P1 → P0 = P1 0,5
Gọi thể bình là V, ta có: V1 = 2V/3; V2 = V/3; V1’ = V2’ 0,5
Fiy,Fiy’
i ’
∆ x
α
Trang 73đ = V/2
Với ngăn trên: P1V1 = P1’V1’→ P1’ = 4P1/3 0,5 Với ngăn dưới: P2V2/T1 = P2’ V2’/T2 → T2 = 3P2’T1/2P2 0,5
Bài
5
4điểm
a
1,5đ
Ban đầu khi cân bằng mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực P, Lực điện F và lực căng của dây treo T
P+F+T = 0
F = Ptanα
kq12/r2 = mgtanα
m = kq12/r2gtanα = 0,045 kg = 45 g
0.25 0,25
0,5 0,5 b
2đ
Khi truyền thêm điện tích q’ hai quả cầu cùng tích điện dương
F’ = Ptanα’ kq1q2’ /r’2 = mgtanα’ q2’ = r’2mgtanα’/kq1 = 1,15.10-6 C E1 = kq1/( 3 / 2)2 = 3.105 V/m E2 = kq2’/( / 2)2 = 2,6.105 V/m
2
2
1 E
E + = 3,97.105 V/m ≈ 4.105 V/m tanα = E1/E2 = 3/2,6 → α = 490
Hình vẽ Nếu sau khi truyền q’ hai quả cầu cùng mang điện tích
0,25 0,25
0,25 0,25 0,25
0,25 0,25 0,25
P
T F’
2 ’
E
1
α
Trang 8âm: q1’ = q2’
kq1’2 /r’2 = mgtanα’ q1’2 = r’2mgtanα’/k → q1’ = - 2,15.10-6 C
E1 = kq1’/( 3 / 2)2 = 1,6.105 V/m E2 = kq2’/( / 2)2 = 4,8.105 V/m
E = 2
2
2
1 E
E + ≈ 5.105 V/m tanα = E1/E2 = 1,6/4,8 → α ≈ 180
Hình vẽ
0,25
0,25
Lưu ý: Học sinh giải theo cách khác đúng cho điểm tối đa tương tự theo từng câu
P
T F’
2 ’
E1
α
