ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG

Xỏc định điện tớch cỏc tụ và hiệu điện thế UMN khi: a, Khúa K mở.. Hãy xác định cách mắc đơn giản nhất các điện trở trong hộp kín trên.. H.2.Hai bản cực được nối với hai cực của một ngu

SỞ GD VÀ ĐT THANH HOÁ ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG

TRƯỜNG THPT ĐễNG SƠN I Năm học 2011-2012

Mụn thi: Vật lý lớp 11

Họ và tờn: Ngày thi: / / 2012

Số bỏo danh: Thời gian: 150 phỳt

Cõu 1: (5 điểm)

Cho mạch điện (hỡnh 1) gồm: E1 = 9V, r1 = 1,5  ; E2 = 4,5V, r1 = 3  , R1 = 6  , R2 = 3 

C1 = 0,6 F, C2 = 0,3 F Xỏc định điện tớch cỏc tụ và hiệu điện thế UMN khi:

a, Khúa K mở

b, Khúa K đúng

Cõu 2: (4 điểm)

Thanh kim loại MN chiều dài l = 40 cm quay đều quanh trục qua A và vuụng gúc với thanh trong

từ trường đều Bur(hỡnh 2), B = 0,25 T làm trong thanh xuất hiện suất điện độngcảm ứng E = 0,4 V

a, Xỏc định cỏc cực của thanh MN?

b, Xỏc định vận tốc gúc của thanh?

Cõu 3: (5 điểm)

Một mắt cận về già điều tiết kộm nờn chỉ nhỡn thấy rừ trong khoảng từ 40 cm đến 100cm

a, Phải dựng thấu kớnh L1 thuộc loại nào để mắt nhỡn rừ ở vụ cực khụng phải điều tiết Tớnh tiờu cự và độ

tụ của L1 Cho kớnh cỏch mắt 1 cm

b, Để nhỡn gần, gắn vào phần dưới của L1 một thấu kớnh hội tụ L2 Tớnh tiờu cự và độ tụ của L2 để khi

nhỡn qua hệ thấu kớnh mắt trờn cú thể nhỡn vật gần nhất cỏch mắt 20 cm

c, Thấu kớnh L2 cú hai mặt lồi giống nhau bỏn kớnh R, chiết suất n = 1,5 Tớnh R

Câu 4: (2 điểm)

Điện tích dương Q được phân bố đều trên khung dây dẫn

mảnh hình tròn, bán kính R(hỡnh 3) Một điện tích điểm âm - q

đặt tại M trên trục x’

x và cách tâm O của khung dây một khoảng OM = x a) Xác định lực điện tác dụng lên điện tích - q đặt tại M

b) Tìm x để lực điện (câu a) đạt cực đại Tính cực đại đó

Câu 5: (4 điểm)

Một lăng kớnh cú chiết suất n = 2 , tiết diện là tam giỏc đều ABC

a, Xỏc định gúc tới khi gúc lệch cực tiểu? Xỏc định gúc lệch cực tiểu đú?

b, Giữ tia tới cố định, quay lăng kớnh quanh gúc chiết quang A sang phải gúc 450 Xỏc định đường đi của tia sỏng? Xỏc định gúc lệch? Vẽ đường đi của tia sỏng

-HẾT -

(Giỏm thị coi thi khụng giải thớch gỡ thờm)

Hỡnh 2

B M

N

O

M x

Hỡnh 3

R1

K

P

E 1 ,r 1 E 2 ,r 2

R2

M

N

Hỡnh 1

ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM

Môn thi: Vật lý lớp 11

Ngày thi: / / 2012 Thời gian: 150 phút

điểm

a, Khi K mở:(Hình 1a) E1, E2 mắc nối tiếp Theo định luật Ôm cho toàn mạch:

9 4, 5

1( )

6 3 1, 5 3

0,5

Theo định luật Ôm cho đoạn mạch ngoài AB: U AB = I(R 1 + R 2 )= 1(6+3) = 9(V) 0,5

Ta có C1, C2 mắc nối tiếp

0, 6.0, 3

0, 6 0, 3

C C

0,5

6 1

1

1,8.10

3( )

0, 6.10

AM

q

C





    U MN U MAU AN   3 I R 1  3 1.63( )V 0,5

0,5

b, Khi K đóng :(Hình 1b) Tương tự câu a, I = 1(A)

2 2 4,5 1.3 1,5( )

MB PB

U U E Ir    V  q2C U2 MB0, 3.10 1, 56 0, 45.10 ( )6 C 0,5

U MN U MAU AN  7, 5I R 1 7, 5 1.6  1, 5( )V 0,5

a, Theo quy tắc bàn tay phải, khi thanhMN chuyển động trong từ trường nó đóng vai trò là nguồn điện:

M là cực âm, N là cực dương

1

b, Xét trong khoảng thời gian t thanh quét được diện tích

S

 =

2

t l

Hình 2

B M

N



-

(+)

R1

K

A

B

P

E 1 ,r 1 E 2 ,r 2

R2

M

N

Hình 1a

R1

K

A

B

P

E 1 ,r 1 E 2 ,r 2

R2

M

N

Hình 1b

Độ biến thiên từ thông   B Scos   (vì cosB S =1)

0,5

 Suất điện động cảm ứng E = B S



Thay (1) vào (2) 

2

2

Bl

0, 25.(0, 4)

E Bl

a, Dùng thấu kính L1 để nhìn rõ ở vô cực mắt không phải điều tiết

 Vât AB ở  L1

 A1B1 ở F1, trùng với điểm cực viễn trước mắt 100 cm

 trước kính 100 – 1 = 99(cm)

0,5

f1 = - 99 (cm) ; D1 =

1

1

f =

1 1( )

b, Vât AB ở trước mắt 20 cm  trước kính d = 20 – 1 = 19 cm

0,5

Vât AB trước kính d =19 cm heTK A1B1 ở điểm cực cận trước mắt 40 cm

 Tiêu cự của hệ thấu kính

, ,

19.( 39)

37, 05

19 39

d d f



Gọi f2 là tiêu cự của thấu kính hội tụ L2

Ta có

37, 05 99

f  f  f    f 2 26,96 (cm)

0,5

 D2 =

2

3, 71( )

c, Từ công thức 2

3

5

Xác định lực điện F t ại M

Chia vòng dây thành các đoạn

đủ nhỏ mang điện tích Q

0,25

Lực tổng hợp Fur  Fuur1 Fuur2 với độ lớn F1 F2  k/ q Q2. /cos

 

 F  2F c1 os = 2k/ q Q x2. /

 

.Với r R2x2  F 

2 2 3

/ / 2

 

/ / 2

 



=

2 2 3

/ /





F đạt Max khi mẫu số min Ta

2 2 2

2 2

2 2

2 2 3 2

2 )

M

O

x

F 2

F 1

F

r

R

x

 ax 2 . 2

3 3

m

k q Q F

R



2

R

0,5

a, Khi góc lệch cực tiểu  ,

2

A

Theo định luật khúc xạ sin s inr 2 sin 300 2 450

2

b, Khi quay lăng kính sang phải 450 Tia tới SI1  mặt bên AB1

 truyền thẳng đến J trên mặt B1C1

0,5

Xét góc giới hạn phản xạ toàn phần: sin 1 1 450

2

n

Tia phản xạ JR mặt bên AC1 truyền thẳng ra ngoài khí Góc lệch D1800(i1i1,) 180 0(60060 )0 600 0,5

A

I

I 1

S

R

J

B1

C1

SỞ GD & ĐT NGHỆ AN

TRƯỜNG THPT NGUYỄN DUY TRINH

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM HỌC 2012-2013 MÔN: VẬT LÝ

Thời gian làm bài : 150 phút

Câu 1 Trong một hộp kín X (hình bên) có mạch điện ghép bởi các điện trở giống nhau, mỗi điện trở có giá trị R0 Người ta đo điện trở giữa hai đầu dây ra 2 và 4 cho ta kết quả là R24 = 0 Sau đó, lần lượt đo điện trở của các

cặp đầu dây ra còn lại, cho ta kết quả là: R12 = R14 = R23 = R34 = 5R0

3 và R13 =

0 2R

3

Bỏ qua điện trở các dây nối Hãy xác định cách mắc đơn giản nhất các điện trở trong hộp

kín trên

Câu 2(5 đ) Một tụ điện phẳng có hai bản cực hình vuông cạnh

a = 30cm, đặt cách nhau một khoảng d = 4mm nhúng chìm hoàn toàn trong một thùng dầu có hằng số điện môi  2,4 (H.2).Hai bản cực được nối với hai cực của một nguồn điện có suất điện động E = 24V, điện trở trong không đáng kể

1 Tính điện tích của tụ

2.Bằng một vòi ở đáy thùng dầu, người ta tháo cho dầu chảy ra ngoài và dầu trong thùng hạ thấp dần

đều với vận tốc v = 5mm/s Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch trong quá trình dầu hạ thấp

3.Nếu ta bỏ nguồn điện trước khi tháo dầu thì điện tích và hiệu điện thế của tụ thay đổi thế nào?

Câu 3.Hai quả cầu nhỏ có điện tích và khối lượng lần lượt là q1 , m1; q2, m2 Ban đầu chúng có vận

tốc giống nhau (cả hướng và độ lớn) Chúng bắt đầu chuyển động vào một điện trường đều Sau một

khoảng thời gian người ta thấy hướng chuyển động của quả cầu 1 quay đi một góc 60o và độ lớn vận

tốc giảm đi hai lần, còn hướng chuyển động của quả cầu 2 thì quay đi một góc 90o

a) Hỏi vận tốc quả cầu 2 thay đổi bao nhiêu lần?

b) Xác định tỷ số

2

2 2

m

q

k  theo

1

1 1

m

q

k 

Câu 4.Có một số đèn (3V- 3W) và một số nguồn, mỗi nguồn có suất điện động  = 4V, điện trở

r = 1

a Cho 8 đèn Tìm số nguồn ít nhất và cách ghép đèn, ghép nguồn để đèn sáng bình thường Xác định hiệu suất cách

ghép

b Cho 15 nguồn Tìm số đèn nhiều nhất và cách ghép đèn, ghép nguồn để đèn sáng bình thường Xác định hiệu suất

cách ghép

Câu 5:

Cho một mạch điện như hình 3 Tất cả các vôn kế đều giống nhau, tất cả các điện trở đều giống nhau Vôn kế V1 chỉ 8V, vôn kế V3 chỉ 10V Tìm số chỉ vôn kế V5

Câu 6:

Để xác định vị trí chỗ bị chập của một dây đôi điện thoại dài 4km, người ta nối phía đầu dây với nguồn điện có hiệu điện thế 15V; một ampe kế có điện trở không đáng kể mắc trong mạch ở phía nguồn điện thì thấy khi đầu dây kia bị tách ra thì ampe kế chỉ 1A, nếu đầu dây kia bị nối tắt thì ampe kế chỉ 1,8A Tìm vị trí chỗ bị hỏng và điện trở của phần dây bị chập Cho biết điện trở của một đơn vị dài của dây là 1,25Ω/Km

HẾT

H.2

Vn

Hình 3

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG TRƯỜNG LỚP 11 MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2009-2010

Câu 2

5 đ

1 Điện tích của tụ:(2 đ)

d K

S

C 4,8.10 10

4











+ Q =E.U = 115.10-10C

2 Tính I: (3 đ)

+ Gọi x là độ cao của bản tụ ló ra khỏi dầu : x = vt, khi dầu tụt xuống tụ trở thành 2 tụ mắc

song song

+ Tụ C 1 có điẹn môi không khí:

d

vt a d

ax

1









+ Tụ C2 có điện môi là dầu:

d

vt a a d

x a a

2







+ Điện dung của tụ trong khi tháo dầu: 













a

vt C C C C



 1) ( 1 2 [

+ Điện tích của tụ trong khi tháo dầu:











a

vt Q E C Q



 1) ( 1 ,

,

a

v Q t

Q Q t

Q

,

10 12 , 1 ) 1





















3 Nếu bỏ bỏ nguồn thì Q và U thay đổi thế nào: ( 2 đ)

+ Nếu bỏ nguồn: Q không thay đổi, vì C thay đổi nên U thay đổi

a vt

U C

Q











 1) ( 1 , ,

+ Khi tháo hết dầu thì : vt=a, U,  U

0,5 0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

1

0,5

Bài 1 (2,00 điểm)

Vì R24 = 0 nên giữa đầu 2 và đầu 4 nối với nhau bởi dây dẫn mà không có điện trở R0 nào

- Vì R 13 = 2R 0 /3 < R 0 nên giữa đầu 1 và đầu 3 phải có mạch mắc song song

- Vì mạch đơn giản nhất nên ta chọn mạch song song có hai nhánh, số điện trở

ở mỗi nhánh là x và y (a)

(x, y: nguyên dương)

- Ta có: 0 0 0

3

xR yR   3xy2(xy);

- Để đơn giản, ta chọn x = 1, thay vào biểu thức

trên ta có: y = 2

Vậy mạch 1-3 có dạng đơn giản như hình vẽ (a)

- Vì: R 12 = R 14 = R 23 = R 34 = 5R 0 /3 = R 0 + 2R 0 /3

Nên các mạch 1-2, 1-4, 2-3, 3-4 gồm một điện trở R 0

mắc nối tiếp với mạch 1-3 ở trên Vậy sơ đồ cách mắc

đơn giản trong hộp X như trên hình vẽ (b)

0,50

0,50

0,50

0,50

Bài 3 (2,00 điểm)

a) Gọi vo là vận tốc đầu của mỗi quả cầu.v1 là vận tốc của quả cầu 1 khi quay góc 60o.v2 là vận tốc của quả cầu

2 khi quay góc 90o

Theo đề bài cho

2 1

o

v

v  Gia tốc của mỗi quả cầu là không đổi trong quá trình chuyển động

Chọn hệ trục Oxy như hình (với Oy  vo)

1

2

4

3

Chú ý: Nếu

thí sinh giải theo cách khác mà vẫn đúng thì vẫn cho điểm tối đa

Giải:

*Tìm tỷ số R/R V

+ V3 = V1 +RI1 + R(I1+ IV2)  2 = 2 RI1+RIV2 (1)

+ IV2 = (8+ RI1)/RV (2) và I1 = 8/RV (3)

+ (1),(2),(3)  4x2 +12x-1= 0 (4) với x =R/RV

+ Giải (4)  x = 10 3

2



*Tìm số chỉ V 5

+ V5 = V3 +RI3 + R(I3+ IV4) = 10+2RI3 +RIV4 (5)

+IV4 = (10+ RI3)/RV (6)

+ I3 = 10/RV +16/RV + 8R/R V2 (7)

+ Thay (6),(7) vào (5) và chú ý x = 10 3

2



V 5 = 1

5 10

2 V



Giải:

+ Mô tả mạch tương đương

Gọi L là chiều dài của dây điện thoại , x là khoảng cách từ chỗ hỏng đến nguồn, R là điện trở của phần cách điện tại chỗ bị

hỏng

+ Khi đầu dây kia bị tách ( trong mạch điện tương đương với khóa k mở)

 U = (2xα + R)I 1

Xét quả cầu 1:















































) 2 ( 60 sin 2 60 sin

) 1 ( 60 cos 2 60

cos

1 1

1

1

1 1

1

1

t

v t

v m

E

q

a

t

v v t

v v

m

E

q

a

o o

o y

y

o o

o o o

x

x

Xét quả cầu 2:



































) 4 (

) 3 ( 0

2 2

2 2

2

2 2

t

v m

E q a

t

v t

v m

E q a

y y

o o x

x

Lập tỷ số:

3 60

sin 2

60 cos 2 )

4 (

) 3 (

;

)

2

(

)

1

(

2 2

o o

o o

o o

o

y

v v

v v

v v E

E











2 1 2

2 1

1

3

4 4

3 60

cos 2

)

3

(

)

1

(

k k k

k v

v v q

m m

q

o

o o

o













v1

o

v2

x

Ey

Ex

y

O

 2,5x + R = 15 (1)

+ Khi đầu dây kia bị nối tắt (trong mạch điện tương đương với khóa k đóng )

.2 2

2







3,75x 2 – 27,5x-R+50 = 0 (2)

+ Từ (1) & (2)  3,75x2 – 25x +35 = 0 (3)

+ Giải (3)  x = 2km  (1)  R = 10km

A +

-

x

L

Trường THPT Quỳnh Lưu 4

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG MễN VẬT LÍ NĂM 2011-2012

( Thời gian làm bài 150 phỳt ) Cõu 1: (6đ)

1) Cho mạch điện như hỡnh: E = 15V, r = 2,4 ;

Đốn Đ1 cú ghi 6V – 3W, đốn Đ2 cú ghi 3V – 6W

a) Tớnh R1 và R2, biết rằng hai đốn đều sỏng bỡnh thường

b) Tớnh cụng suất tiờu thụ trờn R1 và trờn R2

c) Cú cỏch mắc nào khỏc hai đốn và hai điện trở R1, R2 (với giỏ trị

tớnh trong cõu a) cựng với nguồn đó cho để hai đốn đú vẫn sỏng

bỡnh thường?

2) Cho 2 mạch điện như hỡnh vẽ : Nguồn điện 1 cú 1 = 18V, điện trở trong r1 = 1 Nguồn điện 2 cú

suất điện động 2 và điện trở trong r2 Cho R = 9 ; I1 = 2,5A ; I2 = 0,5A Xỏc định suất điện động 2 và

điện trở r2

Cõu 2:(3đ)

Cho hai điểm A và B cựng nằm trờn một đường sức của điện trường do một điện tớch điểm q > 0 gõy ra Biết

độ lớn của cường độ điện trường tại A là 36V/m, tại B là 9V/m

a) Xỏc định cường độ điện trường tại trung điểm M của AB

b) Nếu đặt tại M một điện tớch điểm q0 = -10-2C thỡ độ lớn lực điện tỏc dụng lờn q0 là bao nhiờu? Xỏc định phương chiều của lực

Cõu 3:(5đ) Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau được treo vào một điểm bởi hai sợi dõy nhẹ khụng dón, dài

= 40 cm Truyền cho hai quả cầu điện tớch bằng nhau cú điện tớch tổng cộng q = 8.10-6 C thỡ chỳng đẩy nhau cỏc dõy treo hợp với nhau một gúc 900 Lấy g = 10 m/s2

a Tỡm khối lượng mỗi quả cầu

b Truyền thờm điện tớch q’cho một quả cầu, thỡ thấy gúc giữa hai dõy treo giảm đi cũn 600 Xỏc định cường độ điện trường tại trung điểm của sợi dõy treo quả cầu được truyền thờm điện tớch này?

Cõu 4 (4đ) Cho một lượng khí lý tưởng đơn nguyên tử thực hiện chu trình

ABCDECA biểu diễn trên đồ thị (hình 4) Cho biết PA=PB=105Pa, PC=3.105Pa,

PE =PD=4.105

Pa, TA=TE =300K, VA=20lít, VB=VC=VD=10lít, AB, BC, CD, DE,

EC, CA là các đoạn thẳng

a) Tính các thông số TB, TD, VE

b) Tính tổng nhiệt lượng mà khí nhận được trong tất cả các giai đoạn của

chu trình mà nhiệt độ của khí tăng

Cho nội năng của n mol khớ lý tưởng đơn nguyờn tử được tớnh : U = 3 ( 0)

2nR T T

Bài 5 (2đ) Hãy trình bày một ý tưởng đo vận tốc đầu của đầu đạn có khối lượng nhỏ khi bắn đạn ra khỏi nòng súng bằng phương pháp va chạm

HẾT

R1

E, r

R2

Đ1 Đ2

O

PA

PC

PE

P

E D

C

VA

VC

VE

V

Hình 4

Hướng dẫn chấm Câu 1(6 đ)

1)

a) vì hai đèn sáng bình thường nên:

UAC=U1=6V; UCB=U2=3V Suy ra: UAB=9V (0,75)

Áp dụng định luật Ôm, ta có cường độ dòng điện qua nguồn:

A r

U

5 , 2 4 , 2

9 15











(0,75)

Do đó: + Cường độ dòng điện qua R1 là: I1=I-Iđ1=2,5-0,5=2A

Suy ra : R1 = 3 ; (0,5)

+ Cường độ dòng điện qua R2 là: I2=I-Iđ2=2,5-2=0,5A

Suy ra: R2 = 6 ; (0,5)

b) P1 = 12W ; P2 = 1,5W ; (0,5)

c) (R1 nt Đ2)//(Đ1 nt R2) (0,5)

2)

-Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

+Mạch 1: 1 + 2 = I1(R + r1 + r2)  18 + 2 = 2,5(9 + 1 + r2)

 2 = 2,5r2 + 7 (1) (0,75)

+Mạch 2: 1 – 2 = I2(R + r1 + r2)  18 – 2 = 0,5(9 + 1 + r2)

 2 = -0,5r2 + 13 (2) (0,75)

Từ (1) và (2) ta có : 2,5r2 + 7 = - 0,5r2 + 13  r2 = 2 (0,5)

Thay vào (1) ta được : 2 = 2,5.2 + 7 = 12V (0,5)

Câu 2(3 đ)

q A M B

EM

a) Ta có:

q

2 OA

EB k q 9V / m

2 OB

q

OM

 (3) (0,25)

Lấy (1) chia (2)

2 OB

OA

 

  (0,5)

Lấy (3) chia (1)

2

A

 

  (0,5)

Với: OM OA OB 1, 5OA

2



2

A

 

b) Lực từ tác dụng lên qo: Fq EM0

r r

(0,25)

vì q0 <0 nên F

r

ngược hướng với EMr

và có độ lớn:

F q0 EM 0,16N (0,5)

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 = Ptan

kq12/r2 = mgtan

m = kq12/r2gtan = 0,045 kg = 45 g

0.25 0,25 0,5 0,5

b

2đ

1,5

Khi truyền thêm điện tích q’ hai quả cầu cùng tích điện dương

F’ = Ptan’

kq1q2’ /r’2 = mgtan’

q2’ = r’2mgtan’/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

E  = 3,97.105 V/m  4.105 V/m tan = E1/E2 = 3/2,6   = 490

Hình vẽ Nếu sau khi truyền q’ hai quả cầu cùng mang điện tích âm: q1’ = q2’ kq1’2 /r’2 = mgtan’

q1’2 = r’2mgtan’/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 = E 12 E22  5.105 V/m tan = E1/E2 = 1,6/4,8    180 Hình vẽ

0,25 0,25

0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25

0,5 0,25 0,25 0,25

0,25

P

T F’

q1 q2’

E

E2  E1

P

T F’

q1’ q2’

E

E2

E1

