a/ Tìm số chỉ Ampekế và chiều dòng điện qua nó b/ Thay Ampekế bằng một biến trở R4 có giá trị biến đổi từ 2Ω đến 8Ω.. Tìm R4 để dòng điện qua R4 đạt giá trị cực đại.. Bài 3: 4 điểm Hai v
Trang 1SỞ GD & ĐT THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT LƯU ĐÌNH CHẤT ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG
NĂM HỌC 2009 – 2010
MÔN: VẬT LÝ – Khối 11 Thời gian làm bài: 90 phút
Họ và tên học sinh:……….Số báo danh:…………
Bài 1: (5 điểm) Cho hai điểm A, B cùng thuộc một đường sức của điện trường do một
điện tích điểm Q đặt tại điểm O gây ra, đặt trong không khí Biết cường độ điện trường tại A
có độ lớn E1 = 9.106 V/m, tại B là E2 = 4.106 V/m A ở gần B hơn O Tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm M là trung điểm của AB?
Bài 2: (7 điểm): Cho mạch như hình vẽ: nguồn có suất điện động E = 30V, điện trở
trong r = 3Ω; R1 = 12Ω; R2 = 36Ω; R3 = 18Ω; Điện trở Ampekế và dây nối không đáng kể a/ Tìm số chỉ Ampekế và chiều dòng điện qua nó
b/ Thay Ampekế bằng một biến trở R4 có giá trị biến đổi từ 2Ω đến 8Ω Tìm R4 để dòng điện qua R4 đạt giá trị cực đại
Bài 3: (4 điểm) Hai vòng dây dẫn tròn có cùng bán kính đặt đồng tâm vuông góc với
nhau, cách điện với nhau Trong vòng dây 1 có dòng điện I đi qua Hỏi khi tăng hoặc giảm I thì trong vòng dây 2 có dòng điện cảm ứng không? Nếu có xác định chiều dòng điện cảm ứng
Bài 4: (4 điểm) Một dây dẫn có chiều dài l = 2m, điện trở R = 4Ω được uốn thành một hình vuông Các nguồn điện có E1 = 10V, E2 = 8V, r1 = r2 = 0 được mắc vào các cạnh của hình vuông như hình vẽ Hệ thống được đặt trong một từ trường đều có phương vuông góc với mp khung dây B tăng theo thời gian theo quy luật B = kt, với k = 64 T/s Tính dòng điện trong mạch
HẾT
B
A
R1 R2 R3 D
F
G
E, r
E1
E2 ur B
I
1 2
Trang 2SỞ GD & ĐT THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT LƯU ĐÌNH CHẤT ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2009 – 2010
MÔN: VẬT LÝ – Khối 11
Bài 1: (5 điểm)
- Cường độ điện trường tại A và B là:
E1 = k Q2
OA => OA2 = k
1
Q
E => OA =
1
Q k E
E2 = k Q2
OB => OB2 = k
2
Q
E => OB =
2
Q k
- Cường độ điện trường tại M: EM = k Q2
OM ; với OM = OA + OB
2
=> OM = 1
2(
1
Q k
E +
2
Q k
=> EM = k Q2
2
Q
k + k + 2 k
=
4k Q
=
4
+ + 2
4
+
= ( 1 2 )2
4E E
Thay số: => EM = ( )
2
4.9.10 4.10
Bài 2: (7 điểm)
a (4 đ) Vẽ lại mạch ta có: Mạch ngoài: (R2//R3) nt R1
R23 = 2 3
R R
R + R = 12Ω; => Rn = R1 + R23 = 24Ω (1đ)
- Áp dụng định luật Ôm toàn mạch => dòng điện mạch chính:
Ic =
n
E
R + r = 30
24 + 3 = 10
=> I1 = Ic = I23 => U23 = I23.R23 = 10
9 12 = 40
3 V = U2 = U3
B R1 R2
R3
D
F G
E, r B
A
R1 R2 R3 D
F
G
E, r
Trang 3=> I2 = 2
2
U
R = 10
27 A; I3 = Ic – I2 = 20
Vậy Ampekế chỉ 20
27A ; 0,74A và dòng điện có chiều từ D sang G (1đ)
b (3đ) Khi thay Ampekế bằng biến trở R4:
Ta có: Mạch ngoài: [(R3 nt R4) // R2] nt R1
R34 = R3 + R4 = 18 + R4
R234 = 2 34
2 34
R R
4
36(18 + R )
54 + R
=> Rn = R1 + R234 = 12 + 4
4
36(18 + R )
4
1296 +48R
=> Dòng điện mạch chính: Ic =
n
E
4
30
1296 + 48R
+ 3
4
30(54 + R ) 1458+ 51R = 4
4
10(54 + R )
486 +17R (1đ)
=> HĐT U234 = Ic.R234 = 4
4
10(54 + R )
4
36(18 + R )
4
360(18 + R )
486 +17R = U34 = U2 =>
I34 = U34/R34 = 4
360(18 + R ) (486 +17R )(18 + R ) =
4
360 (486 +17R ) = I3 = I4
Vậy: Để dòng điện qua R4 đạt cực đại thì (486 + 17R4) phải đạt cực tiểu => R4 = 2Ω (1đ)
Bài 3: (4 điểm) Từ trường của dòng điện I trong vòng dây tròn 1 có phương vuông góc với
mặt phẳng vòng dây 1, nghĩa là song song với mặt phẳng vòng dây 2 (1,5đ)
Do vậy khi cho I biến thiên thì từ trường do I gây ra biến thiên, nhưng các đường cảm ứng song song với mp vòng dây 2 nên từ thông qua vòng 2 bằng không (α = (B;n) = 90ur r 0 => cosα
Do đó không có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng 2 (1đ)
Bài 4: (4 điểm).
Khi từ trường biến đổi qua mạch trong mạch sinh ra suất điện động cảm ứng EC
- Ta có: Ec = ΔΦ
Δt = Δ(B.S)
Δt = S Δ(B)
Δt = S Δ(kt)
Δt = S.k Δt
Δt = S.k =
2 l 4
÷
.k = 16V (2đ)
- Theo định luật Lenxơ chiều của suất điện động cảm ứng Ec như hình vẽ: (1đ)
- Dòng điện trong mạch: I = E + E - E c 2 1
Hết
B R1 R2 R3
D
F
G
E, r
R4
E1
EB ur2 cur B
Ec