Câu 1 : 4đ Một quả cầu nhỏ tích điện ,khối lượng m ,được treo ở đầu một sợi dây mảnh , trong một điện trường đều Er có phương nằm ngang và có cường độ điện trường E ,gia tốc rơi tự do
Trang 1SỞ GD&ĐT QUẢNG NGÃI KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT BA TƠ Năm học : 2010 – 2011
Môn thi : Vật lý 11 Thời gian : 180 phút
Họ và tên thí sinh : Lớp :
Câu 1 : ( 4đ )
Một quả cầu nhỏ tích điện ,khối lượng m ,được treo ở đầu một sợi dây mảnh , trong một điện trường
đều Er có phương nằm ngang và có cường độ điện trường E ,gia tốc rơi tự do là g
a) Ban đầu dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc α = 450.Tính góc lệch của dây treo khi điện tích của quả cầu chỉ còn 9/10 điện tích ban đầu ?
b) Cho khối lượng m = 0,1gam , g =10m/s2 và E = 103 V/m Dây treo lúc này hợp với thẳng đứng một góc α = 100 Tính điện tích quả cầu ?
Câu 2 : ( 4đ )
Cho hai điện tích q1 và q2 đặt cố định tại hai vị trí có tọa độ x1 = a và x2 = -a trong hệ tọa độ vuông góc (oxy) Biết q1 = q2 = +Q
a) Phải chọn một điện tích q0 như thế nào và đặt ở đâu để nó cân bằng bền ?
b) Đặt thêm điện tích q3 = -Q cố định tại vị trí có tọa độ y = a 3 Phải đặt điện tích q0 nằm cách đều q1 ,q2 ở đâu để lực điện do q1,q2 và q3 tác dụng lên nó đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại đó ?
Câu 3 : ( 3đ )
Cho năm điện tích Q được đặt trên cùng một đường thẳng sao cho hai điện tích liền nhau cách nhau một đoạn a.Xác định lực tác dụng vào mỗi điện tích
Câu 4 : ( 2đ )
Cho hai quả cầu giống nhau và đều mang điện tích +Q Nêu phương án và dụng cụ thí nghiệm để xác định gần đúng điện tích của mỗi quả cầu
Câu 5 : ( 2đ )
Một người đứng ở sân ga nhìn đoàn tàu chuyển bánh nhanh dần đều Toa (1) đi qua trước mặt người
ấy trong t giây Hỏi toa thứ n đi qua trước mặt người ấy mất bao lâu ?
Câu 6 : ( 2đ )
Một người đi xe đạp trên một đoạn đường thẳng MN Trên 1/3 đoạn đường đầu đi với vận tốc 15km/h, 1/3 đoạn đường tiếp đi với vận tốc 10km/h và 1/3 đoạn đường cuối đi với vận tốc 5km/h Tính vận tốc trung bình của xe đạp trên cả đoạn đường MN ?
Câu 7 : ( 3đ )
Vật m được kéo cho chuyển động theo phương ngang bởi lực Fr có độ lớn không đổi F Lực Fr 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 ?
Hết
( Thí sinh không được sử dụng tài liệu trong quá trình làm bài )
Trang 2SỞ GD&ĐT QUẢNG NGÃI ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT BA TƠ Năm học : 2010 – 2011
Mụn thi : Vật lý 11 Thang điểm : 20 đ
từng ý Câu 1
(4Điểm) a/Vẽ hình phân tích đợc các lực tác dụng lên vậtCó trọng lực, lực căng sợi dây, lực điện trờng
• Điều kiện cân bằng của quả cầu: P T Fr r+ + =r 0
• Tanα =F/P =1(1)
• Khi q’ =9/10q thì F’=q’E dây treo lệch góc α’:
Tanα’= F’/P(2)
*Từ 1 và 2 =>tanα’= F
F'
tanα=0,9=>α’≈420
b/ Tanα =F/P mà F=|q|E
=> |q| =mgtanα/E≈1,76.10-7C
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Cõu 2
4 điểm a) Vẽ hỡnh phõn tớch lực.+ Điều kiện để q0 nằm cõn bằng :
10 20 0
Fr +Fr =
<=>
+ q0 nằm trờn trục Ox và trong khoảng giữa q1 và q2
+ F10 = F20 <=> 1 02 ( 2 0 )2
2
−
Vậy , để q0 nằm cõn bằng bền thỡ q0 phải cựng dấu với q1,q2 và đặt q0 tại
gốc tọa độ O Giỏ trị của q0 là tựy ý
b) Vẽ hỡnh phõn tớch lực
+ Để lực tỏc dụng lờn q0 cực đại thỡ lực tổng hợp Fr12
do q1 và q2 tỏc dụng phải cựng chiều với lực do q3 tỏc dụng ,do đú :
0 0
60 ≤ ≤α 180 hay 0< <y a 3 với α =(F Fr r1, 2)
+ 1 2 20 2
q Q
a y
+
+ 12 2 20 2 2 ( 2 0 2)3/2
2
α
+ 3 ( 0 )2
3
F k
=
−
+ F = F12 + F3
+ Trong khoảng ( 0 ;a a ) thỡ y tăng F12 và F3 tăng nhưng F12 cú điểm cực
trị ,do đú , Fmax khi F12max
+ Áp dụng bất đẳng thức Cosi khai triển F12 ta cú :
( )3/2 2
3 3 2
y a
a +y ≥
=> 12 4 0 2
3 3
q Q
a
≤
0,25đ
0,25đ 0,5đ 0,5đ
0,25đ
0,25đ 0,5đ 0,25đ
0,25đ
Trang 312 4 0 2
max
a
Vậy : 02 2( )
2 4
max
a a
−
0,25đ
0,5đ
Câu 3
( 3đ ) Vẽ hình ký hiệu các điện tích bằng các chỉ số 1,2,3,4,5.+ Lực tác dụng vào điện tích q1 là :
( ) ( ) ( )
2 2
144
Q
+ Lực tác dụng vào điện tích 2 là :
( ) ( )
2 2
36
Q
+ Lực tác dụng vào điện tích 3 là : F3 = 0
+ Lực tác dụng vào điện tích 4 là :
2
5 36
Q
a
+ Lực tác dụng vào điện tích 5 là :
2
205 144
Q
a
0,6đ
0,6đ 0,6đ 0,6đ 0,6đ
Câu 4:
( 2đ )
* Dụng cụ thí nghiệm cần dùng :
1) Lực kế
2) Sợi dây nhẹ ,không dãn dài khoảng 2m
3) Thước đo có chia độ đến từng mm
** Phương án thí nghiệm :
+ Treo 2 quả cầu vào 2 đầu sợi dây và móc trung điểm sợi dây vào một
điểm cố định cho hai quả cầu mang điện tương tác đẩy nhau
+ Dùng lực kế đo trọng lượng quả cầu ,dùng thước đo xác định R và α
+ Tính Q theo công thức : Q R P2 tan
k
α
=
1đ
1đ
Câu 5:
( 2đ ) + Chọn chiều dương là chiều chuyển động ,gốc thời gian lúc đoàn tàu chuyển bánh
+ Gọi l là chiều dài của một toa tàu,ta có :
S1 = l = at2/2 => a/2 = l/t2 (1)
+ Gọi tn-1 là thời gian khi toa thứ ( n-1 ) vừa qua mặt người ấy xong ,ta có :
1
1 1
n
n l a
t
−
−
Từ (1) và (2) => t n−1=t n−1
+ Gọi tn là thời gian khi toa thứ n vừa qua mặt người ấy xong, ta có
( )
2
2
1
n
a nl
S nl a t
t
Từ (1) và (3) => t n =t n
+ Vậy thời gian toa thứ n đi qua mặt người ấy là
t t t − t n n
0,25đ 0,25đ
0,25đ 0,25đ 0,25đ
0,25đ 0,5đ
Câu 6:
( 2đ )
+ Áp dụng công thức tính vận tốc trung bình :
( )
1 2 3
1 2 3 1 2 3
1
tb
v
t t t t t t
+ +
+ Trong đó :
( )
t = =
0,75đ 0,25đ
Trang 4( )
2 2
2
3 30
t
v
( )
3 3
3
4 15
t
v
Thay (2),(3),(4) vào (1) ta được : vtb = 8,18 (km/h)
0,25đ 0,5đ
Câu 7:
( 3đ )
Vẽ hình ,phân tích lực
+Áp dụng định luật II Niutơn :
( )1
ms
P N Fr+ + +r r fr =mar
+Chiếu (1) lên trục Ox : Fcosα − f ms=ma ( )2
+Chiếu (1) lên trục Oy : N = −P Fsinα ( )3
+ Từ (2) và (3) ,ta được : Fcos (P Fsin )
a
m
=
Vậy amax khi ( sin ) ax
m
Fcosα µ− P F− α
Mà Fcosα µ− (P F− sinα)=F cos( α µ+ sinα)−µP
0
sin tan
cos
α
α
0
sin cos
co
α α
α
−
Vậy amax <=> α α= 0 =actanµ
=> ax 0
0
sin
m
F P a
mcos
α α
−
=
0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ