Chọn HSG Lý 11 năm 2009

1, Tính điện dung của tụ.. 2, Nối tụ với 2 cực của nguồn điện có hiệu điện thế giữa hai cực là 120V a, Tính điện tích của tụ, năng lượng điện trường và cường độ điện trường trong tụ.. b

TRƯỜNG THPT Cẩm Thuy 3 ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11

Môn: Vật lý

Thời gian làm bài: 150 phút

Ngày thi : 3/1/2009

Câu I (4 điểm)

Cho một tụ phẳng không khí có 2 bản cực là 2 lá kim loại hình tròn, bán kính R= 30cm, đặt cách nhau 1cm

1, Tính điện dung của tụ

2, Nối tụ với 2 cực của nguồn điện có hiệu điện thế giữa hai cực là 120V

a, Tính điện tích của tụ, năng lượng điện trường và cường độ điện trường trong tụ

b, Giả sử có một êlectron thoát ra từ bản âm với vận tốc ban đầu không đáng kể và chuyển động về phía bản dương của tụ Hỏi khi tới bản dương êlectron nhận được một năng lượng là bao nhiêu? Tính vận tốc của êlectron lúc đó

Câu II (5 điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ : trong đó E= 13,5V; r=1Ω

R1=3Ω R3=R4=4Ω Ampekế có điện trở không đánh kể,R2 là một

bình đựng dung dịch CuSO4 có các điện cực bằng đồng Biết rằng

sau 16 phút 5 giây khối lượng đồng được giải phóng ở catốt là 0,48g

Hãy xác định:

a, Cường độ dòng điện qua bình điện phân

b, Điện trở bình điện phân

c, Số chỉ trên ampekế

d, Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài và hiệu suất của nguồn

Câu III (4 điểm)

Cho hệ thống như hình vẽ , thanh dẫn MN dài 1m khối lượng 10g, trượt

thẳng đứng trên hai thanh ray, từ trường đều B có phương nằm ngang, có

chiều hướng từ phía sau ra phía trước mặt phẳng hình vẽ Do trọng lực và

lực điện từ thanh MN trượt đều với vận tốc v Ống dây có hệ số tự cảm

L=5mH, điện trở 0,5Ω Tụ có điện dung C=2µF Cho B=1T, g=10m/s2

a, Tính v, xác định chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng

b, Tính năng lượng từ trường trong ống dây

c, Tính năng lượng điện trường trong tụ điện

Câu IV (7 điểm) Cho khối chất trong suốt hình bán cầu có triết suất 2 , bán kính r.Chiếu một chùm tia sáng song song theo phương vuông góc mặt phẳng AB của khối chất như hình vẽ

1, Mô tả đường của chùm tia sáng

2, xét đường đi của tia sáng 1 cách tia đi qua O một khoảng r/2, vẽ tiếp đường đi

của tia sáng này Tìm góc lệch của tia ló ra khỏi khối chất

3, Xét đường đi của tia sáng 2 cách tia đi qua O một khoảng 3r/ 2

vẽ tiếp đường đi của tia sáng này

4, Tìm vùng mặt cầu ở đó có tia sáng ló ra

5, Chứng minh rằng khoảng cách từ O đếnG ( G là giao điểm của

tia sáng qua O và tia sáng không qua O ló ra khỏi khối chất) phụ

thuộc vào góc tới i trên mặt cầu

A

E,r

R1

R

R3

L,R

N M

C B

O A

B (1)

(2)

TRƯỜNG THPT Cẩm Thuỷ 3 ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 Môn: Vật lý

Ngày thi : 3/1/2009

TP CâuI-1

d k

R d k

s C

π

π

4

2

=

=

Thay số tính đúng C= 2,5.10 -10 F

0,5 đ 0,5đ

CâuI-2a Q=CU=120.2,5.10-10 = 3.10-8C ; 2CU2 1,8.10 6J

1

E=U/d= 12.103V/m

0,5đ 0.5đ

CâuI-2b Năng lượng mà êlectron nhận được là A=eU = 1,92.10

-17J

s m m

A v

mv eU

A 2 6 , 5 10 /

2

6 2

≈

=

→

=

=

1đ 1đ

mFn I

It n

A F

CâuII-b

giả sử dòng điện trong mạch có chiều như hình vẽ

Ir E U

I R I U

I I I I I I I

AB

AB

−

=

−

=

=

−

=

−

=

⇒ +

=

3 5 , 1

5 , 1

1 1

2 1

2 1

Thay số tính được UAB=9V, I=4,5A (1đ)

2 4 3

4 3 2

I

U R R

R R R

+ +

= (0,5đ)

Thay số tính đúng R2=4Ω (0,5đ)

2đ

CâuII-c U CB =U AB−I2R2 = 3V

A R

U

4

4 = = ; IA=I-I4 = 3,75A

(0,5đ)

(0,5đ)

CâuII-d

Công suất của mạch ngoài P= UAB.I= 40,5W

Hiệu suất của nguồn H=U/E= 67%

1đ

CâuIII-a -Ban đầu do tác dụng của trọng lực P thanh MN trượt xuống làm xuất hiện suất điện động cảmứng ec và dòng điện cảm ứng ic trong thanh (0,5đ)

-Thanh có dòng điện cảm ứng đi qua đặt trong từ trường B sẽ chịu tác dụng của lực từ F

Chiều của F hướng lên , Khi P=F thanh rơi đều (0,5đ)

mg=icBl với ic=ec/R= Bvl/R vậy v= mgR/B2l2 =0,05m/s (0,5đ)

ic= Bvl/R= 0,1A (0,5đ)

2đ

CâuIII-b t Li c2 2 , 5 10 5J

2

1

9 2

2

2

1 2

1

CâuIV Chùm tia tới // vuông góc với mặt phẳng AB sẽ tuyền thẳng vào khối chất Tia đi qua O truyền

thẳng ra ngoài còn những tia khác nhau thì tới mặt cầu với những góc tới khác nhau

- Nếu góc tới lớn hơn góc giới hạn tại mặt cầu có phản xạ toàn phần

- Nếu góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc giới hạn tại mặt cầu có tia ló ra ngoài

0

45 2

1 1 sin gh = = ⇒i gh =

n i

0,5đ 0,5đ 0,5đ 0.5đ

R4

B A

E,r

R

1

R2

R3 A

I

I2

I1

I3

I4

IA

C

IV-2 -xét tia S1I1J1 tia này tới mặt cầu với góc tới i1 tính được i1=300<igh, tại J1 có tia ló

-Tính được góc ló r1=450, tính được góc lệch của tia ló α= r1-i1 =150 (hình1)

0.5đ 0,5đ IV-3 -xét tia S2I2J2 tia này tới mặt cầu với góc tới i2 tính được i2=600>igh, tại J2 có phản xạ toàn

phần Tia phản xạ J2M tới M với góc tới i3=600 nên tại M có phản xạ toàn phần

- Tương tự tại N có phản xạ toàn phần Lập luận được tia phản xạ NK vuông góc với AB tại K

và truyền thẳng ra ngoài

Hình vẽ2: i2=i3=i4=600 vẽ đúng 0,5đ

0,5 đ

0,5đ 0,5đ IV-4 Xét tia SIJ tới mặt cầu với góc tới i Để có tia ló tại J thì góc tới i phải nhỏ hơn hoặc bằng 450

như vậy các tia sáng đến gặp mặt cầu trong phạm vi chổm cầu có góc mở ϕ=2igh=900 sẽ có tia

IV-5 -0 0 ≤i≤ 45 0 Tia SIJ cho tia khúc xạ JR2 cắt tia OHR1 tại G, vẽ hình đúng (hình4)

-Trong tam giác OJG có

J

OG O

ˆ sin

Gˆ sin

J = ; OJ =R; Gˆ =r−i;Jˆ= 180 0 −r

(i r)

r R OG

−

=

⇒

sin

sin

mà sinr =nsini -từ đó tính được

i n i

n

Rn OG

2 2

2 1 sin sin

0,5đ

0,5đ

0,5đ

J2

M

N K

B

A

i2

i3

i

4

I

J'

ϕ

J i

i

i r

G

R1

R

2