Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án)

134 trang Thái Huy 24/09/2023 10884

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bo_30_de_thi_hoc_sinh_gioi_ly_11_co_dap_an.docx

Nội dung text: Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án)

Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI ĐỀ ĐỀ XUẤT KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ LẦN THỨ VIII MÔN VẬT LÝ – KHỐI 11 Thời gian làm bài : 180 phút ( Đề gồm 5 câu trong 2 trang) ĐỀ SỐ 1 Câu 1: (4 điểm). Hai mặt cầu kim loại đồng tâm có các bán kính là a, b (a < b) được ngăn cách nhau bằng một môi trường có hằng số điện môi  và có điện trở suất . Tại thời điểm t = 0 mặt cầu nhỏ bên trong được tích một điện tích dương Q trong thời gian rất nhanh. a) Tính năng lượng trường tĩnh điện trong môi trường giữa hai mặt cầu trước khi phóng điện. b) Xác định biểu thức phụ thuộc thời gian của cường độ dòng điện chạy qua môi trường giữa hai mặt cầu. Câu 2: ( 5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn có suất điện động E, điện trở trong không đáng kể, các phần tử của mạch R,L, C đã biết; ban đầu các khóa K , K đều ngắt. 1 2 E R Bỏ qua điện trở của dây nối và các khóa K1 , K2 a) Đóng khóa K1 , tìm biểu thức sự phụ thuộc của cường K1 độ dòng điện qua cuộn cảm thuần L theo thời gian. A B L b) Đóng đồng thời cả hai khóa K1 , K2 . Hãy lập phương K trình vi phân mô tả sự phụ thuộc của cường độ dòng điện 2 chạy qua cuộn cảm thuần L theo thời gian; Xác định tần số dao động. Sau một thời gian đủ dài cường độ dòng điện C chạy qua L có giá trị bao nhiêu? c) Vẫn đóng đồng thời cả hai khóa K 1 , K2 , khi cường độ dòng điện qua L đạt giá trị xác định sau một thời gian đủ dài , thì ngắt khóa K1. Tính hiệu điện thế cực đại trên tụ C. Câu 3: (4 điểm). A Một khối trụ tròn, đặc đồng chất khối lượng m, bán kính r, chiều dàil 12r , có thể quay tự do trong mặt phẳng thẳng đứng quanh trục cố định nằm ngang đi O qua O cách đầu A của khối trụ một đoạn 3r (hình vẽ). a) Tìm mômen quán tính của khối trụ đối với trục quay nằm ngang qua O. b) Xác định chu kì dao động nhỏ của khối trụ quanh trục nằm ngang qua O. c) Chu kì dao động của khối trụ sẽ thay đổi như thế nào nếu ta gắn vào nó một 85 chất điểm có khối lượng m m / 3 tại điểm K với OK l . 1 144 Câu 4:(4 điểm). . DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Cho một hệ thấu kính mỏng đồng trục O 1, O2, O3 và một đèn nhỏ S nằm trên trục chính cách O1 một khoảng d1 (như hình vẽ). Từ S phát ra một chùm tia hẹp có góc mở là φ (φ << 10 0). Chùm tia ló ra khỏi hệ có góc mở là φ’. Biết tiêu cự của các thấu kính là f 1 = f3 = 20 cm, f2 = - 20 cm. Khoảng cách giữa các thấu kính O1O2 = 20 cm, O2O3 = 10 cm. Tìm d1 để: φ’ = 0 b) ' 4 Câu 5: ( 3 điểm) Cho một nguồn điện không đổi, một tụ điện, một điện trở có giá trị khá lớn đã biết, một micrôampe kế, dây nối, ngắt điện, đồng hồ bấm giây và giấy kẻ ô tới mm. Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để đo điện dung của tụ điện. Hết DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI HƯỚNG DẪN CHẤM TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN MÔN VẬT LÝ – KHỐI 11 Câu 1( 4 điểm) + Tại thời điểm t khi điện tích của mặt cầu là q thì cường độ điện trường là q E = 2 và có hướng đối xứng xuyên tâm ra ngoài (1) 0,5 điểm 4  0 r Q 1 + Tại t = 0 mặt cầu bên trong có q(0) = Q nên E0 = . 2 0,5 điểm 4  0 r b 2  0 E0 2 + Năng lượng tĩnh điện trong môi trường lúc t = 0 là W0 = 4 r dr .0,5 điểm a 2 (a b)Q 2 + Tích phân có kết quả W0 = . .0,5 điểm 8  0 ab dq E + Định luật Ôm dạng vi phân ta có dạng - = 4 r2.j = 4 r2 (2) 0,5 điểm dt ρ dq q + Từ (1) và (2) ta có : - = 0,5 điểm dt  0 t + Phương trình này có nghiệm là q = Qexp (- ) 0,5 điểm  0 dq Q t + Do đó cường độ dòng điện I = - = exp (- ) 0,5 điểm dt  0  0 Câu 2 ( 5 điểm) E R i K1 A B LiL K2 ic C q ’ a) Tại thời điểm t: uAB = u = Li = E – Ri di dt , đặt x = E – Ri 0,5 điểm E Ri L Khi t = 0 có i = 0 nên: lấy tích phân từ 0 đến i và từ 0 đến t ta có Rt E i = (1 e L ) 1,0 điểm R b) Đóng đồng thời cả hai khóa Tại thời điểm t mạch điện có: i = iL + iC (1) DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn q Li ' Ri Ri E (2) L c iC q ' LCiL " (3) 1 1 E (1); (2); (3) => i " i ' i 0 (*) 1,0 điểm L RC L LC L RLC 2 1 1 Khi thì từ phương trình (*) suy ra tần số góc 휔 của dao động có giá trị: LC 2RC t 2 1 1 E 2RC  và iL = A e cos(ωt +φ) 1,0 điểm LC 4R2C 2 R 0 E Sau thời gian đủ dài: t thì iL = và q = 0 0,5 điểm R c) Ngắt khóa K1, có mạch LC . E iL = và q = 0 R E L Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng => UcMAX = 1,0 điểm R C Câu 3: (4 điểm) . A z l/4 O O x y G x a) (2 điểm) * biểu thức tính được mômen quán tính của đĩa đồng chất có bề dày dx, bán kính r, khối lượng riêng ρ đối với trục quay đi qua tâm đĩa và nằm trong mặt phẳng đĩa: r 2dm dIz = dIx + dIy dI 0,5 điểm Z 2 dIy = dIx = dIz/2 = > 1 1 r 4 dI . ( r 2dx)r 2 dx 0,5 điểm x 2 2 4 * biểu thức tính mômen quán tính của đĩa đồng chất có bề dày dx, bán kính r, khối lượng riêng ρ đối với trục quay nằm ngang, đi qua O 4 2 r 2 2 dIO = dIx + dm.x => dI dx r x dx 0,5 điểm O 4 85 Tính được I mr 2 0,5 điểm O 4 b) ( 1,0 điểm) DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn + Viết được phương trình động lực học cho chuyển động quay quanh O 3mgr sin I 0 " 0,5 điểm + Xác định được công thức thức tính chu kì của con lắc vật lý: I 85r Chu kỳ con lắc T 2 O . 0.5 điểm mg.3r 3g c) ( 1,0 điểm) 85 85 r l 85r Viết lại: T 2 2 12 2 144 0.5 điểm 12g g g 85 Như vậy chu kỳ dao động của con lắc vật lý giống như một con lắc đơn có chiều dài l ' l . Kết 144 85 quả là nếu ta treo thêm vật m1 ở điểm K với OK l l ' thì chỉ làm tăng khối lượng của con lắc, 144 còn chu kì dao động không đổi. 0.5 điểm Câu 4: (4 điểm) Vẽ hình 1,0 điểm Sơ đồ tạo ảnh 푆 1 푆 2 푆 3 푆 1 ′1 1 2 ′2 2 3 ′3 3 a) Để φ’= 0 thì d3’ = ∞ Từ đó ta tìm được d1 = 0. Vậy đèn S được đặt ngay trên mặt của thấu kính O1 0,5 điểm b) Giả sử quá trình tạo ảnh của S qua hệ diễn ra như hình vẽ. Gọi các góc mở lần lượt là φ, φ1, φ2, φ’. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Đường kính của các vết sáng trên thấu kính là D1, D2, D3. + Do các góc mở đều rất bé nên: D1 d1 1 d1 ' 0,5 điểm D2 1 d2 2 d2 ' 0,5 điểm D3 2 d3 ' d3 ' 0,5 điểm + Suy ra độ phóng đại k của hệ có giá trị: d '.d '.d ' k 1 2 3 4 0,5 điểm d1.d2.d3 ' Từ đó ta tìm được d1 = 10 cm (loại bỏ giá trị âm) Vậy đèn S đặt cách O1 một đoạn là 10 cm. 0,5 điểm Câu 5 (3 điểm) I. Cơ sở lý thuyết: Sau khi nạp điện, cho tụ phóng điện qua điện trở R. Giả sử sau thời gian dt, điện lượng phóng qua R là dq làm cho hiệu điện thế trên hai bản cực tụ biến thiên một lượng du thì: dq = -Cdu, trong đó dq = idt; du = -Rdi nên: di 1 i di t 1 i 1 idt RCdi dt dt. ln t . .1,0 điểm i RC i RC i RC i0 0 0 i Như vậy ln phụ thuộc tỉ lệ với thời gian t . i0 II. Các bước tiến hành: 1. Lắp mạch điện như sơ đồ hình 1 K 2. Đóng khóa K, sau khi nạp xong thì mở khóa. R 3. Đọc và ghi cường độ dòng điện sau những khoảng thời C A gian i = 0 bằng nhau (ví dụ cứ 10s) và tính đại lượng ln tương ứng.(t lúc mở khóa) . 1,0 điểm i0 i ln Hình 1 t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 i0 I(A) -Lni/i0 t(s) i Hình 2 4. Dựa vào bảng số liệu, dựng đồ thị phụ thuộc của ln theo t (đồ thị là một đường i0 thẳng 0,5 điểm III. Xử lý số liệu: 1 Độ nghiêng của đường thẳng này là tan . Qua hệ thức này, nếu đo được tan , ta tính được C. RC Làm nhiều lần để tính giá trị trung bình của C 0,5điểm DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 2 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ THI CHỌN HSG KHU VỰC ĐBDHBB LẦN THỨ KHU VỰC ĐBDHBB VI TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯNG YÊN Môn: Vật Lý ( Thời gian: 180 phút không kể thời gian phát đề ) Câu 1: Tĩnh Điện ( 3,5 điểm ) Cho một tụ điện cầu gồm hai bản tụ là hai vỏ cầu bằng kim loại, tâm O bán kính a và b (b > a). 1. Giả thiết không gian giữa hai bản chứa đầy chất có hằng số điện môi  và độ dẫn điện . Ban đầu tụ không được tích điện. Sau đó bản tụ bên trong được truyền điện tích q0, bản tụ ngoài không tích điện. Hãy tìm: a. Quy luật thay đổi điện tích của bản tụ trong theo thời gian? b. Nhiệt lượng Q toả ra khi các điện tích ngừng dịch chuyển? 2. Giả thiết giữa hai bản có một lớp điện môi mà hằng số điện môi phụ thuộc vào bán kính r theo 1 quy luật:  trong đó 1 và là các hằng số dương. Điện tích hai bản là q và -q. Hãy tìm mật 1 r độ điện tích khối tại một điểm nằm trong khoảng giữa hai cực? Câu 2: Dao động ( 5 điểm ) Một hình trụ có thành mỏng, khối lượng M và mặt trong nhám với bán kính R có thể quay quanh trục nằm ngang cố định. Trục Z vuông Y góc với trang giấy và đi ra ngoài trang giấy. Một hình trụ khác, nhỏ hơn, g đồng chất, có khối lượng m và bán kính r lăn không trượt quanh trục M riêng của nó trên bề mặt trong của M; trục này song song với OZ a. Xác định chu kì dao động nhỏ của m khi M bị bắt buộc quay R X với tốc độ góc không đổi. Viết kết quả theo R, r, g O b. Bây giờ M có thể quay (dao động) tự do, không bị  bắt buộc, quanh trục Oz của nó, trong khi m thực hiện dao động nhỏ bằng cách lăn trên bề mặt trong của M. Hãy tìm chu m kì dao động này. Câu 3: Điện từ ( 4,5 điểm ) Một chùm ion có độ phân kỳ rất nhỏ đi vào vùng từ trường B có đối xứng trục tại điểm A (xem hình vẽ), B Br r Bzz . Từ trường giảm theo khoảng cách r theo quy luật 1/rn. Các ion chuyển động trong mặt phẳng ngang D có vận tốc vuông góc với bán kính tại điểm A sẽ chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính r0. Cho rằng trong quá trình chuyển động nhiễu loạn vận tốc r coi như không đổi. Hãy chứng minh 0 a. Góc giữa bán kính đi qua điểm A và bán kính đi qua điểm hội tụ 0 π t α D trong mặt phẳng nằm ngang là α . 1 n b. Nếu n=1/2 thì chùm hạt hội tụ tại D theo cả hai chiều, chiều ngang A và chiều thẳng đứng. Câu 4: Quang học ( 3,5 điểm ) Cho quang hệ đồng trục gồm thấu kính phân kì O1 và thấu kính hội tụ O2. Một điểm sáng S nằm trên trục chính của hệ trước O 1 một đoạn 20cm. Màn E đặt vuông góc trục chính của hệ sau O 2 cách O2 một đoạn 30cm. Khoảng cách giữa hai thấu kính là 50cm. Biết tiêu cự của O2 là 20cm và hệ cho ảnh rõ nét trên màn. Thấu kính phân kì O1 có dạng phẳng - lõm, bán kính mặt lõm là 10cm. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn a. Tính tiêu cự của thấu kính phân kì O1 và chiết suất của chất làm thấu kính này. b. Giữ S, O1 và màn E cố định, người ta thay thấu kính O 2 bằng một thấu kính hội tụ L đặt đồng trục với O1. Dịch chuyển L từ sát O1 đến màn thì vệt sáng trên màn không bao giờ thu nhỏ lại thành một điểm, nhưng khi L cách màn 18cm thì đường kính vệt sáng trên màn là nhỏ nhất. Tính tiêu cự của thấu kính L. Câu 5: Phương án thí nghiệm ( 3,5 điểm ) Hãy xây dựng phương án đo cảm ứng từ trong lòng một ống dây dài bằng điện kế xung kích. Điện kế xung kích là một điện kế khung quay mà khung của điện kế có momen quán tính lớn. Góc quay cực đại của khung khi có một dòng điện tức thời chạy qua khung tỉ lệ với điện lượng phóng qua khung. 1. Trình bày phương án đo. 2. Lập công thức tính cảm ứng từ theo kết quả đo. 3. Nêu các thiết bị bổ trợ cần dùng trong phép đo. 4. Cho biết sai số tỉ đối của phép đo điện tích, phép đo điện trở, phép đo độ dài đều là 1%. Hãy ước lượng sai số tỉ đối của phép đo cảm ứng từ bằng phương pháp này. Hết DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn HƯỚNG DẪN VÀ ĐÁP ÁN CHẤM Câu Nội Dung Thang điểm Câu 1 q 0,5 1.a) E 2 . 4  0 r điện tích của bản trong ở thời điểm t.  .t 2 2 q dq 0 0,5 I(r) 4 r j 4 r E q(t) q0e .  0 dt  .t dq q I 0 e 0 b) không phụ thuộc r. 0,5 dt  0 b 1 1 1 1 q2 1 1 Q RI2dt với R dr ( ) thì Q 0 ( ) 4 r2 4  a b 8  a b 0 a 0 0,5 2. Chia mặt cầu thành các lớp mỏng dày dr. Gọi mật độ điện khối trong lớp đó là Điện thông qua mặt ngoài lớp điện môi dày dr cách tâm r, theo định lí O- G là: 4 r2dE 4 r2.dr  0 0,5 dE suy ra  . 0 dr q0 q0 (1 r) 0,5 Cường độ điện trường E 2 2 4 0r 4 01r q 2 nên: 0 ( ) . 3 2 0,5 4 1 r r Câu 2 a. Xét tại thời điểm t bất kì, giả sử hình trụ M quay được góc  quanh trục OZ, hình trụ m quay được góc  quanh trục của nó, tâm C của hình trụ m quay được góc  quanh trục OZ Vì hình trụ m lăn không trượt, ta có liên hệ: R R r R r (R r)    (1) r r - Phương trình chuyển động quay của hình trụ m quanh trục (đi qua tâm quay tưc thời D vuông góc với mặt phẳng giấy) ID '' mg.r sin  (2) R R r Từ (1), ta có :  '' '' '' r r Vì hình trụ M quay với tốc độ góc không đổi nên (R r) ' 0 '' 0  '' '' r 1 3 Với góc  nhỏ, I mr2 mr2 mr2 , thay vào (2) D 2 2 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn 3 (R r) 2g '' mg.r ''  2 r 3(R r) 2g Vậy hình trụ m dao động điều hòa với tần số góc  , chu kì 3(R r) 3(R r) T 2 2g b. Xét tại thời điểm t bất kì, giả sử hình trụ M quay được góc  quanh trục OZ, hình trụ m quay được góc  quanh trục của nó, tâm C của hình trụ m quay được góc  quanh trục OZ Y  R X O   f C D N f mg Vì hình trụ m lăn không trượt, ta có liên hệ R R r R r (R r)    (1) r r - Áp dụng định luật II Niuton cho hình trụ m mgsin  f m(R r)'' (2) - Áp dụng phương trình chuyển động quay cho hình trụ m (trục quay qua C vuông góc với mặt phẳng giấy) 1 mr2 '' fr (3) 2 - Áp dụng phương trình chuyển động quay cho hình trụ M (trục quay qua O vuông góc với mặt phẳng giấy) 2 IO'' fR MR '' fR f MR'' (4) R R r Từ (1), ta có : '' '' '' (5) r r 1 2 R R r mr '' '' MR'' Thay (5), (4) vào (3), ta được : 2 r r m R r '' ( )'' 2M m r mM Thay vào (2) : mg (R r)'' m(R r)'' 2M m DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn g (2M m) '' .  (R r) (3M m) g (2M m) Vậy hình trụ m dao động điều hòa với tần số góc 2 .  (R r) (3M m) (R r) (3M m) , chu kì T 2 . g (2M m) Câu 3 a. Xét chuyển động của ion trong mặt phẳng nằm ngang. Ký hiệu v là vận tốc trong mặt phẳng ngang của ion. Vì các ion có quỹ đạo khác rất ít so với quỹ đạo tròn bán kính r0, ta có gần đúng r v , do đó rθ v . (1) 0,5 Phương trình chuyển động là v2 qv r B , (2) 0,5 r m z trong đó q>0 là điện tích của ion, Bz = -B(r). ( chiếu các thành phần véc tơ lên trục 0z và dấu trừ vì theo phương 0z từ trường giảm ) Đặt r = r0(1+). Vì r khác r0 rất ít nên || << 1. Đặt n r0 B(r) B0 B0 (1 nδ ) với B0 là cảm ứng từ tại r = r 0. Thay vào (2) r ta nhận được phương trình cho   2 0,5 δ ω0 (1 n)δ 0 , (3) v qB0 với ω0 . Lời giải của (3) là r0 m 0,5 δ δmsin ω0t 1 n (4) thỏa mãn điều kiện (t=0)=0. Do đó, sin α 1 n) 0 khi π 0,5 α ω0t . (5) 1 n b. Phương trình chuyển động của ion trong mặt phẳng thẳng đứng tại r = r0 qv là: z B (r ,z) . m r 0 Ký hiệu z0 là tọa độ z của điểm A và xét z khác z 0 rất ít. Đặt z = z 0 + z, |z|<< 1. Ta có qv  qv  z Br (r0 ,z0 ) Br (r0 ,z0 ) δz δ z Br (r0 ,z0 ) δz . (6) 0,5 m z m z B B Mặt khác, vì  B 0 nên r z . Thay vào (5), ta nhận được z r qv B n δz 0 δz hay δz n ω2 δz 0 . (7) 0 0,5 m r0 Lời giải của (6) thỏa mãn điều kiện z(t=0) = 0 là δz δzm sin(ω0t n) . (8) 0,5 Độ lệch z = 0 khi DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn π α = 0t = . (9) n 1 Phương trình (5) và (9) cùng thỏa mãn khi n . Khi đó chùm ion hội tụ 0,5 2 tại D theo cả phương ngang lẫn phương thẳng đứng. O1 O2 Câu 4 + Sơ đồ tạo ảnh qua hệ: S  S1  S2 / / d 2 . f 2 + Ta có d1 = 20cm; ảnh rõ nét trên màn nên d 2 30cm d 2 60cm 0,5 d 2 f 2 / / + Mặt khác: d 2 d1 O1O2 d1 O1O2 d 2 50 60 10cm d .d / 20.( 10) 0,5 + Tiêu cự của thấu kính phân kì là: f 1 1 20(cm) 1 / d1 d1 20 10 1 1 R 10 + Mặt khác: (n 1). n 1 1 1,5 0,5 f1 R f1 20 d / M 2 P S1 O1 L 0,5 S2 S Q N d 2 x 50cm + Từ sơ đồ tạo ảnh ta có S;O1 cố định nên S1 cố định, đặt khoảng cách từ thấu kính L đến màn E là x. + Ta có: S 2 PQ đồng dạng S 2 MN , nên: PQ d / x x 1 1 1 1 2 1 1 x. 1 x. 0,5 / / MN d 2 d 2 f d 2 f a x / với a 80 d1 90cm PQ x x a a x a 1 MN f a x a x f f Theo bất đẳng thức cô sy: a a x a PQ a a a a 0,5 2 2 PQ MN(2 ) a x f f MN f f f f a a x (a x)2 (90 18)2 Suy ra PQ min khi f 57,6cm a x f a 90 0,5 ( theo gt khi x = 18cm thì PQ nhỏ nhất) Câu 5 Dùng một cuộn dây bẹt có N vòng, có điện trở R, hai đầu được nối với điện kế xung kích G. Lồng cuộn dây bẹt ra ngoài ống dây điện dài (có diện tích tiết diện là S) tại điểm giữa. Gọi B là cảm ứng từ trong lòng ống dây điện dài mà ta cần xác định. Từ thông qua ống dây bẹt: DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn  BS 0,5 Đột nhiên mở khoá K, s.đ.đ cảm ứng xuất hiện trong ống dây bẹt d dB  N NS c dt dt Dòng điện cảm ứng tức thời chạy qua điện kế xung kích  NS dB 0,5 i c c R R dt R R 0 R q dB dq Vậy: dB ic dt dq 0,5 NS NS B NS 0 Rq Suy ra B . NS Biết R, N, S và đo được q thì ta tính được B. 2. Phải dùng thêm một cuộn dây bẹt có số vòng N và điện trở R đã biết và 0,5 một ngắt điện K. 3. a) Phải đo tiết diện S của ống dây bằng cách dung thước kẹp để đo đường kính trong của ống dây điện dài. b) Phải đếm số vòng dây N của ống dây bẹt. 1 c) Phải đo điện trở R của ống dây bẹt bằng một mạch cầu điện trở. 4. Coi như N không có sai số, ta có 0,5 B q R S B q R S S 2 r Từ S r 2 , ta có: S r Biết rằng sai số tỉ đối của phép đo đường kính của ống, của phép đo điện tích và của phép đo điện trở đều là 1%. B Ta có: 4% 0,5 B DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 3 TRƯỜNG THPT NGUYỄN CHÍ THANH ĐỀ CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG VẬT LÍ TỈNH VÒNG II Thời gian: 180 phút Bài 1 (2,5 điểm). Một tấm ván có khối lượng M 10kg nằm trên mặt phẳng ngang nhẵn và được giữ bằng một sợi dây không dãn. Vật nhỏ có khối lượng m 1kg trượt đều với vận tốc v 2m / s từ mép tấm ván dưới tác dụng của một lực không đổi F 10N (Hình 1). Khi vật đi được đoạn đường dài l 1m trên tấm ván thì dây bị đứt. a) Tính gia tốc của vật và ván ngay sau khi dây đứt. m F M b) Mô tả chuyển động của vật và ván sau khi dây đứt trong một thời gian đủ dài. Tính vận tốc, gia tốc của vật và ván trong từng giai đoạn. Coi ván đủ Hình 1 dài. c) Hãy xác định chiều dài tối thiểu của tấm ván để m không trượt khỏi ván. Bài 2. (2,0 điểm). Cho quang hệ đồng trục gồm hai thấu kính, thấu kính phân kỳ L 1 có tiêu cự f1 = - 30 cm và thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự f2 = 48 cm, đặt cách nhau một khoảng l. Đặt trước L1 một vật sáng AB = 1 cm, vuông góc với trục chính và cách L2 một khoảng bằng 88 cm. Với l = 68 cm, hãy xác định vị trí, tính chất và độ lớn của ảnh cho bởi quang hệ ? Muốn cho ảnh của vật cho bởi quang hệ là ảnh thật thì l phải thoả mãn điều kiện gì ? Bai 3.(2,5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ bên: R 1=r, R2 = 2r, A R3=3r. Lúc đầu K đóng, khi dòng điện trong mạch đã ổn định người R1 R ta thấy Vôn kế chỉ Uv = 27(V). R V 2 a) Tìm suất điện động của nguồn điện + K E,r D b) Cho K mở, khi dòng điện đã ổn định, xác định số chỉ của Vôn kế - G lúc này. C V R3 c) Xác định chiều và số lượng Electron đi qua điện trở R 1 sau khi K mở. Biết C = 1000(F) B Bài 4. (1,5 điểm) Một xilanh nằm ngang, bên trong có một pittông ngăn xi lanh thành hai phần: Phần bên trái chứa khí tưởng đơn nguyên tử, phần bên phải là chân không. Hai lò xo có độ cứng k 1 và k2 gắn vào pittông và đáy xilanh như hình vẽ. Lúc đầu pittông được giữ ở vị trí mà cả hai lò xo đều chưa bị biến dạng, trạng thái khí lúc đó là (P1, V1, T1). Giải phóng pittông thì khi pittông ở vị trí cân bằng trạng khí là (P2, V2, T2) với V2 = 3V1. Bỏ qua các lực ma sát, xilanh, pittông, P T các lò xo đều cách nhiệt. Tính tỉ số 2 và 2 k1 k2 P1 T1 Bài 5. (1,5 điểm). Một dây dẫn cứng có điện trở rất nhỏ, được uốn thành khung phẳng ABCD nằm  trong mặt phẳng nằm ngang, cạnh AB và CD đủ dài, song song nhau, cách B B M A nhau một khoảng l = 50 cm. Khung được đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T, đường sức từ hướng vuông góc với mặt phẳng của khung v (H.2). Thanh kim loại MN có điện trở R= 0,5  có thể trượt không ma sát C N D dọc theo hai cạnh AB và CD. H.2 1. Hãy tính công suất cơ cần thiết để kéo thanh MN trượt đều với tốc độ v=2 m/s dọc theo các thanh AB và CD. So sánh công suất này với công suất tỏa nhiệt trên thanh MN. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn 2. Thanh MN đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực. Sau đó thanh còn có thể trượt thêm TRƯỜNG THPT NGUYỄN CHÍ THANH ĐÁP ÁN ĐỀ CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG VẬT LÍ TỈNH VÒNG II Thời gian: 180 phút BÀI 1 * Xét chuyển động của m: Trước khi dây bị đứt: F Fms 0 Fms F Ngay sau khi dây đứt: vật m vẫn trượt đều với vận tốc v am 0 * Xét chuyển động của M: F F Ngay sau khi dây đứt M chuyển động nhanh dần đều với: a ms 1m / s2 M M M * Giai đoạn 1: 0 t to + m chuyển động đều với vận tốc v, gia tốc am=0 F + M chuyển động nhanh dần đều, vận tốc ban đầu =0, gia tốc a 1m / s2 M M v Mv + Tấm ván đạt vận tốc v tại thời điểm to 2s aM F * Giai đoạn 2: to t Vật m và M chuyển đ ộng nhanh dần đều với vận tốc ban đầu vo 2m / s và gia tốc: F 10 a 0,9m / s2 M m 10 1 Quãng đường m đi được trên M kể từ khi dây đứt đến thời điểm t=to là: 2 2 2 1 2 Mv Mv 10.2 Δl vt aM t lmin l Δl l 1 3m 2 2F 2F 2.10 BÀI 2 L1 L2 a. Sơ đồ tạo ảnh: AB  A1B1  A2 B2 d1 d1’ d2 d2’ Với l = 68 cm, d1 = 88 - l = 20 cm; d1’ = d1f1/(d1 - f1) = -12 cm d2 = l - d1’ = 80 cm; d2’ = d2f2/(d2- f2) = 120 cm > 0 A2B2 là ảnh thật cách thấu kính L2 một khoảng 120 cm. * Độ phóng đại: k = d1’d2’/d1d2 = -9/10 0, nghĩa là A1B1 là vật thật đối với L2. Muốn A2B2 là ảnh thật thì ta phải có điều kiện d2 > f2 hay l - d1’ > f2 (1) - Theo đề bài: d1 = 88 - l d1’ = -30(88 -l)/(118 -l) 2 l - d1 = l + 30(88 -l)/(118 -l) = (-l + 88l+ 2640)/(118 -l) - Vậy điều kiện trên trở thành: (-l2 + 88l+ 2640)/(118 -l) > 48. Vì 0 l 88 118 l 0 nên muốn (2) thoả mãn thì ta phải có: l2 - 136l + 3024 < 0 28 cm < l < 108 cm. Suy ra: 28 < l 88 (theo đề bài) BÀI 3 a) Khi K đóng: I I1 I2 , UAD I1R1 I2R 2 hay UAD I1r I2.2r Xét cho toàn mạch: E I.r U I.r I .r I.3r AB 1 + - DeThi.edu.vn E, r R1 R2 M F N R5 K C P Q D R3 R4 Hình 2
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn U U 9 Mà I DB Vv Giải ra E = 42(V) 3r 3r r b) Khi K mở: Khi dòng đã ổn định ' E 7 ' I1 0;I , UC UAB I .(R 2 R3 ) 35(V) R 2 R3 r r Trước khi K mở điện tích trên tụ . ' 3 Sau khi K mở, điện tích trên tụ điện Q2 C.U 35.10 (C) Lượng điện tích đã đi qua R là Electron đi từ G qua R1 sang A. Q2 Q1 16 Số lượng electron đi qua R1 là: n 5.10 e e BÀI 4 Khi pittông độ biến dạng của mỗi lò xo là x V V 2V x 2 1 1 S S Khi áp lực nên hai mặt pittông bằng nhau (k k ) (k k )V P S k x k x P S 1 2 2 1 2 1 (1) 2 1 2 2 S S 2 Phương trình trạng thái: P V PV P PV P T 3P 2 2 1 1 2 1 1 1 2 2 (2) T2 T1 T2 T1V2 3T1 T1 P1 Hệ không trao đổi nhiệt: Q U A 0 A U 2 1 1 2V 2(k k )V 2 A (k k )x 2 (k k ) 1 1 2 1 1 2 1 2 2 2 2 S S 3 3 3 U nR(T T ) (P V PV ) (3P P )V 2 2 1 2 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2(k1 k2 )V1 3 2 (P1 3P2 )V1 S 2 (3) 2(k k )V 3 9 1 2 1 P P S 2 2 1 2 2 3 9 P2 3 T2 9 Thế (1) vào (3) P2 P1 P2 . Từ (2) 2 2 P1 11 T1 11 BÀI 5 Khi thanh MN chuyển động thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trên thanh theo chiều từ M N. E Bvl - Cường độ dòng điện cảm ứng bằng: I . . . . R R - Khi đó lực từ tác dụng lên thanh MN sẽ hướng ngược chiều với v và có độ lớn: B 2l 2v F BIl t R - Do thanh MN chuyển động đều nên lực kéo tác dụng lên thanh phải cân bằng với lực từ. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn B 2l 2v 2 - công suất cơ (công của lực kéo) được xác định: P Fv F v . t R Thay các giá trị đã cho ta được: P 0,5W. B 2l 2v 2 - Công suất tỏa nhiệt trên thanh MN: P I 2 R . n R Vậy công suất cơ bằng công suất tỏa nhiệt trên MN Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ. Độ lớn trung bình của F B 2l 2 v lực này là: F t . 2 2R - Giả sử sau đó thanh trượt được thêm đoạn đường S thì công của lực từ này là: B 2 l 2 v A F S S. 2R 1 - Động năng của thanh ngay trước khi ngừng tác dụng lực là: W mv 2 . đ 2 - Theo định luật bảo toàn NL, đến khi thanh dừng lại thì toàn bộ động năng này được chuyển 1 B 2l 2v thành công của lực từ (lực cản) nên: mv 2 S. 2 2R mvR Từ đó suy ra: S 0,08(m) 8cm. . B 2l 2 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 4 TRƯỜNG THPT ĐẶNG THÚC HỨA KÌ THI HỌC SINH GIỎI Môn: Vật lí 11 (Thời gian làm bài 150 phút) I. Phần TNKQ (2 điểm) 1. Nếu tăng khoảng cách giữa hai điện tích điểm lên 3 lần thì lực tương tác tĩnh điện giữa chúng sẽ A. tăng lên 3 lần B. giảm đi 3 lần C. tăng lên 9 lần D. giảm đi 9 lần 2. Khi hiệu điện thế giữa các ấm của tụ điện là 100 V. Độ lớn điện tích trên các tấm là 2.10-4 C. Điện dung của tụ điện là A. 2 μF. B. 200μF. C. 20μF. D. 0,2μF. 3. Điện tích q đặt tại một điểm trong trường tĩnh điện có điện thế 2 V. Điện thế của điện trường tĩnh nói trên cũng tại điểm đó khi đặt điện tích 3q là: 2 A. 6 V. B. V . 3 3 C. V . D. 2 V. 2 4. Một đoạn mạch có hiệu điện thế 10V, cường độ dòng điện 2A. Tìm công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đó. A). 100W B). 10W C). 20W D). 50W 5. Đặt một hiệu điện thế hai đầu một điện trở thuần là 5V. Nhiệt lượng toả ra trên điện trở trong 1 giờ là 18kJ. Cường độ dòng điện chạy qua điện trở nhận giá trị nào trong các giá trị sau? A). 3,6A. B). 1A. C). 18A. D). 5A. 6. Một mạch điện có điện trở trong của nguồn là 2Ω, điện trở mạch ngoài là 8Ω. Hiệu suất của mạch là bao nhiêu? A). H=80% B). H=20% C). H=50% D). H=75% 7. Dòng trong chùm êlectron đập lên màn đèn hình thông thường bằng 200mA. Có bao nhiêu êlectron đập vào màn hình trong mỗi giây? A). 12,5.1014 êlectron/s B). 1,25.1014 êlectron/s C). 2,5.1014 êlectron/s D). 8,5.1014 êlectron/s 8. Một ắcquy được nạp điện trong 2 giờ thì có dung lượng 4A.h. Suất điện động của ắcquy ξ = 6V, điện trở trong r=1,5Ω. Hiệu suất nạp điện cho ắcquy: A). 66,7% B). 79,3% C). 68,7% D). 72,5% II. Phần tự luận (18 điểm) Câu 1 (4 điểm): Bóng đèn Đ (6V - 3W) được mắc vào nguồn điện có suất điện động ξ = 12V, điện trở trong r = 1 Ω theo hai sơ đồ hình 1.a và 1.b. Tính R1, R2 để đèn Đ sáng bình thường. ξ, r ξ, r Đ A B R Đ R2 1 A B (1.a) DeThi.edu.vn (1.b)
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Câu 2 (4 điểm): Các mẫu chất siêu dẫn có tính chất đẩy từ trường (hiệu ứng Meisner), vì thế chúng có thể “bay” phía trên một thanh nam châm. Đặc tính này của chất siêu dẫn được ứng dụng để tạo ra tàu hoả siêu tốc chạy trên “đệm từ”. Trên mẫu chất siêu dẫn có khối lượng m “bay” phía trên một thanh nam châm vĩnh cửu người ta đặt một tải trọng có cùng khối lượng. Cần tăng cảm ứng từ trường do nam châm tạo ra lên bao nhiêu lần để mẫu chất siêu dẫn cùng với tải trọng “bay” ở khoảng cách đến nam châm như trước. Câu 3 (3 điểm): Có n nguồn điện giống nhau (suất điện động ξ, điện trở trong r) mắc nối tiếp theo một vòng kín như hình 3. Chứng minh rằng hiệu điện thế giữa hai điểm A, B bất kì (chứa m nguồn) đều bằng không. Câu 4 (3 điểm): Tính năng lượng tổng cộng W tích được trong các tụ điện có điện dung C1, C2, C3, C4 do các nguồn điện có suất điện động không đổi E1, E2, E3, E4 cung cấp, khi chúng được mắc như hình 4. Các điện trở có cùng một giá trị. Bỏ qua điện trở nội của các nguồn. Tụ C2 sẽ có điện tích q2 bằng bao nhiêu nếu nối đoản mạch hai điểm H và B. Áp dụng bằng số E1 = 4V, E2 = 8V, E3 = 12V, E4 = 16V; C1 = C2 = C3 = C4 = 1µF. Câu 5 (4 điểm): Cho mạch điện như hình 5, cuộn cảm L có điện trở bằng 0. Dòng điện qua L bằng 1,2 A; độ tự cảm L = 0,2 H. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng toả ra trong R. C1 D C E1 A E2 ξ B C2 a C3 H K G E3 L b E4 R E F C4 Hình 3 Hình 4. Hình 5. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn TRƯỜNG THPT ĐẶNG THÚC HỨA KÌ THI HỌC SINH GIỎI Môn: Vật lí 11 ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM I. Phần TNKQ (0,25 x 8 = 2 điểm) 1 2 3 4 5 6 7 8 D A D C B A A A II. Phần tự luận (18 điểm) Câu 1 (4 điểm) Xét hình a. Để đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua đèn phải 0,25 đ bằng cường độ dòng điện định mức của đèn. I = Iđ + I1. 0,25 đ UAB = UđmĐ = 6V 0,25 đ Iđ = P/UđmĐ = 3/6 = 0,5 A. 0,25 đ 2 điểm UAB = ξ – I.r 6 = 12 – I.1 I = 6 A. 0,25 đ Hình (0,25 đ) I1 = 5,5 A 0,25 đ ξ, r R1 = UAB/I1 = 6/5,5 1,1 . I 0,25 đ Iđ Đ A B I1 R1 (1.a) Xét hình b. Để đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua đèn phải 0,25 đ bằng cường độ dòng điện định mức của đèn. ξ, r I 2 điểm I = Iđ = I2. 0,25 đ Hình UđmĐ (0,25 đ) U2 Đ R2 A B (1.b) UđmĐ = 6V 0,25 đ UAB = UđmĐ + U2. 0,25 đ Iđ = P/UđmĐ = 3/6 = 0,5 A I = I2 = 0,5 A. 0,25 đ UAB = ξ – I.r = 12 – 0,5.1 = 11,5 V. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn U2 = 11,5 – 6 = 5,5 V 0,25 đ R2 = U2/I2 = 5,5/0,5 = 11. 0,25 đ Câu 2 (4 điểm) Từ trường do nam châm vĩnh cửu tạo ra không thâm nhập vào mẫu chất siêu dẫn được. Điều đó xẩy ra là vì trong lớp bề mặt của mẫu chất siêu 1 đ dẫn cảm ứng một dòng điện và dòng điện này tạo ra một từ trường riêng bù trừ với từ trường ngoài. Như vậy, giá trị của dòng điện cảm ứng I cần phải tỉ lệ với giá trị của cảm 1 đ ứng từ B của từ trường ngoài: I=kB. (4 đ) Theo định luật Ampe, tương tác của dòng điện với từ trường được đặc trưng bởi lực F tỉ lệ với cả dòng điện I lẫn cảm ứng từ B. Trong trường 1 đ hợp của chúng ta: F~IB=kB2. Lực này cân bằng với trọng lực của mẫu chất siêu dẫn. Nếu khối lượng mẫu cùng với tải trọng tăng gấp đôi thì để bảo toàn sự cân bằng cảm ứng 1 đ từ của nam châm vĩnh cửu cần phải tăng lên 2 lần. Câu 3 (3 điểm) n  Vì các nguồn điện mắc nối tiếp nên I . 1 đ nr r n nguồn A m nguồn B b = n ’b = m rb =nr I r’b =mr 1 đ 3 đ I (n – m) nguồn Giả thiết giữa AB chứa m nguồn (m<n) thì: 1 đ UAB = ’b – I.r’b = m – I(m.r) = m(-Ir) = 0. Câu 4 (3 điểm) Ta vẽ lại sơ đồ mạch điện như hình sau: A D E1 C3 C1 E3 (3 đ) 0,5 đ E B C H E2 C4 C2 F G E4 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Ta thấy rằng dòng điện chỉ chạy trong mạch ABFGHD. Giả thiết E4 > E1 0,25 đ E E dòng điện I chạy theo chiều mũi tên I 4 1 . 4R Lấy điện thế điểm F bằng 0, ta tính điện thế các điểm của mạch. VB = RI; VA = 2RI; VD = 2RI + E1; VG = 4RI + E1; VC = RI + E2; 0,5 đ VH = 3RI +E1; VE = 3RI + E1 – E3. Suy ra hiệu điện thế đặt vào các tụ: Tụ C1: U1 = VD – VC = RI + E1 – E2. Tụ C2: U2 = VG – VC = 3RI + E1 – E2. 0,25 đ Tụ C3: U3 = VE – VA = RI + E1 – E3. Tụ C4: U4 = VE – VF = 3RI + E1 – E3. 1 Ta tính năng lượng tích trong các tụ theo công thức W= C U 2 . 0,25 đ  2 1 i Nếu nối đoản mạch B và H thì lấy điện thế các điểm đó bằng 0, ta tính được VD = RI1 (dòng I1 chạy theo chiều từ D đến H); VA = RI1 – E1, VB = 2RI –E = 0. 1 1 0,25 đ E Vậy I 1 . 1 2R DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Dòng I4 chạy theo chiều từ G đến H, ta có: 0,25 đ E4 VG = RI4; VF = RI4 – E4; VH = 2RI4 –E4; Vậy.I 4 2R E4 Hiệu điện thế đặt vào tụ C2 là: U V V RI E E . 0,25 đ 2 G C 4 4 2 2 E4 Điện tích của C2: q2 C2U2 C2 E2 . 0,25 đ 2 E E Áp dụng bằng số: RI 4 1 3 4 U1 = -1V; U2 = 5V; U3 = -5V; U4 = 1V; 0,25 đ 10 6 W= 1 25 25 1 26.10 6 J . 2 Nối đoản mạch B và H thì U2 = 0, q2 = 0. Câu 5 (4 điểm) Khi K đang ở vị trí a thì ở cuộn dây tích trữ một năng lượng từ trường: 1 đ ξ 1 1 W= Li2 0,2.1,22 0,144J 2 2 K a L b R 4 đ Khi chuyển K sang b 1 đ L b R ta có mạch điện như hình vẽ bên: Lúc này dòng điện giảm từ 1,2 A về đến 0 A, toàn bộ năng lượng từ 2 đ trường của cuộn dây lúc nãy nay đã chuyển thành nhiệt năng toả ra trên điện trở R (theo định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng). Vậy nhiệt lượng toả ra trên điện trở R là Q = W = 0,144 J. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 5 ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI THAM KHẢO MÔN: VẬT LÝ Câu 1(5 đ). Hai vật m1 = 5kg, m2 = 10kg, nối với nhau bằng một sợi dây nhẹ không dãn, đặt trên mặt phẳng ngang không ma sát. Tác dụng một lực F = 18N có phương ngang lên m1. 1. Phân tích các lực tác dụng lên từng vật. Tính vận tốc và quãng đường của mỗi vật, sau khi bắt đầu chuyển động được 2 giây. 2. Biết dây chịu lực căng tối đa 15 N. Hỏi khi 2 vật chuyển động dây có bị đứt không? 3. Tìm độ lớn của lực kéo F để dây bị đứt? 4. Kết quả câu 3 có thay đổi không nếu ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng ngang là  ? 5. Kết quả câu 1 và 3 có thay đổi không nếu lực F đặt ở vật m2? E ,r E ,r Câu 2( 5 đ) . Cho mạch điện như hình vẽ (H1): trong đó 1 1 D 2 2 E1 = 6V; r1 = 1Ω; r2 = 3Ω; R1 = R2 = R3 = 6Ω. 1.Vôn kế V (điện trở rất lớn) chỉ 3V. Tính suất điện động E . 2 V 2.Nếu đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế V chỉ bao nhiêu? R1 R3 B A C Câu3( 4 đ) Cho 3 nguồn điện được mắc như hình vẽ (H2). E2,r2 R2 E , r H.1 A . 1 1 . B E3,r3 H2 E1 = 2V, E2 = 3V, E3 = 4 Ω, . r1 = r2 = r3 = 1Ω 1. Tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn? 2. Mắc một vôn kế V có điện trở RV = 9  vào hai điểm A và B(mắc thuận), vôn kế chỉ bao nhiêu? Câu 4(3 đ ). Cho 3 điểm A, B, C nằm trên trục chính của một thấu kính: AB = 18cm, BC = 4,5cm. Nếu đặt vật sáng ở A ta thu được ảnh ở B. Nếu đặt vật đó ở B thì ta thu được ảnh ở C. Hỏi thấu kính gì và tiêu cự của thấu kính bằng bao nhiêu? Câu 5(3 đ ). Một cái vòng có đường kính d khối lượng m và điện trở R rơi vào một từ trường từ độ cao khá lớn. Mặt phẳng của vòng luôn nằm ngang. Tìm vận tốc rơi đều của vòng, nếu độ lớn của cảm ứng từ B biến thiên theo độ cao h theo định luật: B B0 (1 .h) ; là hằng số. Bỏ qua sức cản không khí. Coi gia tốc trọng trường g không đổi. HẾT DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG TRƯỜNG LỚP 11 MÔN VẬT LÝ CÂU HƯỚNG DẪN GIẢI ĐIỂM E1,r1 E2,r2 Câu 2 D 5 đ I V R3 I1 R1 B A C I2 R2 R (R R ) 0,5 + Điện trở toàn mạch R 2 1 3 4 H.1 R2 R1 R3 0,25 I1 R2 1 I + I đến A rẽ thành hai nhánh: I1 I2 R1 R3 2 3 0, 5 + UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I1 = 6 -3I 0, 5 + UCD 3V + 6 -3I = 3 => I = 1A, I = 3A. 0,25 - Với I= 1A: E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = 8 => E2 = 2V - Với I = 3A: 0,5 E1 + E2 =8 *3 = 24 => E2 = 18V 2. Đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế chỉ bao nhiêu + Khi đổi chỗ hai cực thì hai nguồn mắc xung đối - Với E2 = 2V E1: E2 là nguồn, , E1 là máy thu 0,25 E2 E1 I 1,5A 0, 5 R r1 r2 U = U + U = R I + E +r I = 6 +3I = 10,5V CD CA AD 1 1 1 1 0,75 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn CÂU N2 HƯỚNG DẪN GIẢI ĐIỂM Câu 1 5 đ N1 m2 F m1 . T2 T1 . 0, 25 P1 P2 + gia tốc của hệ: a F 1, 2m / s 2 0,5 m1 m2 1 + v=at=2,4m/s; S at 2 =2,4m 0,25 2 2.X ét riêng từng vật: T= T1 = T2 1 +T = m2a = 12N< T0 = 15N : dây không bị đứt. m2 F m1 m2 3. Để dây bị đứt : T T0 (1) F .T0 22,5(N) 1 m1 m2 m2 4. Khi có ma sát: Gia tốc của hệ thay đổi nhưng sức căng T không đổi. 0,25 T m2a Fms2(2); F (F F ) 0,25 + Xét m2: a ms1 ms2 (3) thay (3) vào (2) , ta được: m1 m2 m F T 2 :(1) không thay đổi. m1 m2 0, 5 5.Nếu lực F đặt vào m2: thì sức căng T thay đổi, còn gia tốc của hệ không đổi. 0,5 + Vì gia tốc không thay đổi, nên vận tốc, đường đi đạt được ở câu 1 không 0,25 thay đổi. + Vì sức căng T thay đổi, điều kiện để lực F làm đứt dây cũng thay đổi: 0,25 F ³ m2a +T0 = 45N . Câu 3 E ,r (4đ) 2 2 0,25 E , r I A . 1 1 . B C I E3,r3 1)-+Vì mạch ngòai hở, nên Eb = UAB = UAC + UCB 0.25 E E + I 1 2 3,5A r1 r2 0,5 + U = E – I.r = -0,5VE = U = 2- 0,5 = 1,5V CB 2 2 b AB 1 + rb = 1+0,5 = 1,5  DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn CÂU HƯỚNG DẪN GIẢI ĐIỂM E2,r2 E ,r 3 3 0,25 C B V A 2) Mắc vôn kế vào 2E điểm1,r1 A, B: vẽ lại mạch điện. . UV = I1.RV = UAB. Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch, ta có: 0,25 E I = b = 0,143A V 0, 5 rb +RV U = I .R = U = 1.287V V 1 V AB 0, 5 0,5 d2 A B C d’2 . . . O Câu 4 d’1 (3đ) d1 -Đặt vật ở A, thu được ảnh ở B, ảnh này không phải là ảnh thật vì không theo nguyên lý thuận nghịch của ánh sáng. - Vậy ảnh ở B phải là ảnh ảo, Từ đó suy ra khi vật ở B ảnh ở C cũng là ảnh ảo. - Ở đây đường dịch chuyển của vật thật AB = 18cm> BC = 4,5cm: đường dịch chuyển của ảo: nên TK sử dụng là TKPK và được đặt ở bên 0,5 phải điểm C (hình vẽ). 0,5 1 1 1 - Khi đặt vật ở A: ' (1) f d1 d 1 0,5 1 1 1 - Khi đặt vật ở B: ' (2). Theo hình vẽ ta có: f d2 d 2 0,5 ' d1 18 d1 (ảnh ảo) d2 d1 18 (vật thật) DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ' d2 22,5 d1 (ảnh ảo) thay vào(1) và (2), so sánh 2 vế, ta được: 0,5 ' d1 = 80cm; d1 12cm f= -20cm. 0,5 - Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: Câu 5 Xét trong khoảng thời gian Δt: độ giảm thế năng = độ tăng động năng + (3đ) 1 nhiệt lượng tỏa ra trong vòng do IC xuất hiện trong vòng dây. ΔWt = ΔWđ + Q (1) -Khi vận tốc đạt đến một giá trị không đổi (do trọng lượng vòng dây cân bằng với lực từ) thì: ΔWt = Q (2). 1 - Với ΔWt = mgΔh = mv. Δt (3) E  S B SB h SB v Q I 2.R. t với I c 0 0 (4) c c R t .R t .R R t R 16mgR - Thay (3),(4) vào (2), Ta được: v 2 4 2 2 (đđơn vị vận tốc) 1 d B0 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 6 UBND TỈNH THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM SỞ GD&ĐT Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 11 ĐỀ THI - Môn: Vật lí Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1: A Một cái nêm khối lượng 2m có dạng như hình 1. Biết m góc = 300. Vật nhỏ khối lượng m trượt không vận tốc Hình 1 ban đầu, không ma sát từ đỉnh A trên mặt AB. 2 a/ Cố định nêm, tính gia tốc của m. Lấy g = 9,8 m/s . B b/ Nêm có thể trượt không ma sát trên mặt sàn ngang. Tính gia tốc của nêm. Bài 2: Một bình thép kín có thể tích V được nối với một bơm hút khí. Áp suất ban đầu của khí V trong bình là 760 mmHg. Dung tích tối đa mỗi lần bơm hút là Vb = . Hỏi phải bơm hút tối 20 thiểu bao nhiêu lần để áp suất của khí trong bình thấp hơn 5 mmHg ? Coi nhiệt độ không đổi trong quá trình bơm. Bài 3: Một tụ điện phẳng không khí (tụ 1) gồm hai bản cực tròn có đường kính D đặt song song cách nhau khoảng một d. Tích điện cho tụ đến hiệu điện thế U rồi ngắt khỏi nguồn. a/ Tính năng lượng của tụ. Áp dụng bằng số: D = 10cm, d = 0,5cm, U = 100V. b/ Dùng tụ thứ hai có các bản như tụ 1, nhưng khoảng cách giữa hai bản là 2d, cũng được tích điện đến hiệu điện thế U rồi ngắt khỏi nguồn. Sau đó đưa tụ 1 vào lòng tụ 2 để các bản song song nhau và hoàn toàn đối diện nhau. So sánh năng lượng của hệ tụ sau và trước khi đưa tụ 1 vào lòng tụ 2. Bài 4: E, r R1 Cho mạch điện như hình 2. Biết r = 2 ; R 1=18 A B C R2= 2 ; Rx là biến trở; đèn loại 7V- 7W. a/ K đóng, điều chỉnh R để đèn sáng bình thường K x R2 Rx đồng thời lúc này công suất tiêu thụ của đèn đạt cực đại. Tìm suất điện động E và R . x Đ b/ Với Rx như trên khi K mở, đèn sáng bình thường không ? Hình 2 Bài 5: M¹ch ®iÖn nh h×nh 3. Cho R1 = 8 , R2 = 5 , UAB = 12V. M¾c mét v«n kÕ vµo 2 ®iÓm A, C nã chØ 7V. Hái khi m¾c v«n kÕ ®ã vµo 2 ®iÓm C, B nã chØ bao nhiªu? A B R1 C R2 Hình 3 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn === Hết === Họ và tên Số BD Trường UBND TỈNH THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM SỞ GD&ĐT Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 11 ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM - (gồm 2 trang) Môn Vật lí Bài 1 (2 đ) Điểm a/ Gia tốc của m: a = g.sin = 9,8.sin300 = 4,9 m/s2. 0,50 b/ Xét m trong HQC gắn với nêm: N N = mg.cos - Fq.sin = mg.cos - ma.sin 0,50 Fq a là gia tốc của nêm a O Xét chuyển động của nêm trong HQC O: N’ P N’sin = 2ma; mà N = N’ 0,25 => (mg.cos - ma.sin ). sin = 2ma => g. cos sin = (sin2 + 2).a 0,25 g.sin 2 => a 0,25 2(sin 2 2) Thay số được: a 1,886 m/s2. 0,25 Bài 2 (2 đ) Sau mỗi lần bơm hút, thể tích khí trong bình dãn từ V đến V+Vb. 0,25 Do T không đổi => áp dụng ĐL Bôi lơ Mariôt cho từng lần bơm 0,25 pV Lần bơm hút thứ 1: p1 (V Vb ) pV p1 V Vb 0,25 pV 2 Lần bơm hút thứ 2: p2 (V Vb ) p1V p2 2 (V Vb ) 0,25 n n pV n pV Vb n p Lần bơm hút thứ n: pn n (V Vb ) (1 ) (V Vb ) pn V pn 0,50 lg152 Thay số, lấy logarit ta được: n với n nguyên dương nên: n 103 lg1,05 0,50 Bài 3 (2 đ) .S 1 .S .D 2U 2 a/ Điện dung C ; Năng lượng của tụ: W = CU 2 U 2 4 .k.d 2 8 .k.d 32.k.d 0,5 thay số: W = 6,94.10-8 J 0,5 b/ Do k/c giữa 2 bản tụ 2 gấp đôi tụ 1 nên C = 2C’ ; q1 = 2q2. q 2 q 2 q 2 Năng lượng tụ 1: W 1 ; tụ 2: W 2 1 1 2C 2 C 4C 2 3q1 Tổng năng lượng ban đầu của hệ: W0 = W1 + W2 = 4C 0,25 *Trường hợp 1: Đưa 2 bản cùng dấu gần nhau => do hiện tượng hưởng ứng, hệ gồm 3 tụ. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn .S d + Tụ 1 có điện tích q2 => C C 1 4 .k.x x + - + - + - + Tụ 2 có điện tích 3q2 => C2 = C .S d x + Tụ 3 có điện tích q2 => C C 2 4 .k(d x) d x 2 2 2 2 2 q2 -q2 3q2 -3q2 q2 -q2 q2 q2 x 9q2 q2 q2 (d x) 0,25 + N.lượng: W1 ; W2 ; W3 2C1 2dC 2C 2C3 2dC 5q 2 5q 2 Tổng năng lượng của hệ lúc này: W W W W 2 1 1 2 3 C 4C W 5 Năng lượng của hệ tăng lên. W0 3 0,25 *Trường hợp 2: Đưa 2 bản trái dấu lại gần nhau => Cũng có hệ 3 tụ cùng đ.tích q2 Tổng năng lượng của hệ lúc này: q 2 + - - + + - W , 1 4C W , 1 x Năng lượng của hệ giảm đi. W0 3 q2 -q2 q2 q2 q2 -q2 0,25 Bài 4 (2 đ) Rx .R1 a/ K đóng: {[Đ nt (Rx // R1)] // R2} => RACB RĐ Rx R1 0,25 R R E Điện trở mạch ngoài: R 2 ACB => Cường độ d.đ mạch chính: I R2 RACB R r 0,25 IR E Cường độ d.đ qua đèn: I Đ R 36R ACB 16 x 0,25 18 Rx 36Rx Do đèn sáng bt nên: IĐ = 1A => E 16 18 Rx 0,25 7E 2 Công suất tiêu thụ của đèn: P I 2 .R (1) Đ Đ Đ 2 0,25 36Rx 16 18 RX Từ (1) ta có PĐ max khi Rx = 0 => E = 16V 0,25 b/K mở: [R1 nt (R2 // Đ)] (Rx = 0) R2 RĐ E 144 R R1 I A R2 RĐ R r 194 0,25 I IĐ đèn sáng yếu hơn bình thường. 0,25 Bài 5 (2 đ) U U 7 Khi vôn kế mắc vào A,C: I CB ; I AC ; I = 1A, I = A 1 1 0,25 R 2 R1 8 U U Điện trở của vôn kế: R AC AC ; R 56  V V 0,50 IV I I1 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn R .R U Khi mắc vôn kế vào C, B: R ' 2 V ; I' AB CB 0,50 R 2 R V R1 R 'CB ' => RCB 4,5902 , I' 0,9531A 0,25 ' Vôn kế chỉ: U'CB I'.R 'CB ; U CB 4,375 V 0,50 ĐỀ SỐ 7 Bài 1. Các electron được tăng tốc từ trạng thái nghỉ trong một điện trường có hiệu điện thế U = 10 3(V) và thoát ra từ điểm A theo đường Ax. Tại điểm M cách A một đoạn d = 5(cm), người ta đặt một tấm bia để hứng chùm tia electron, mà đường thẳng AM hợp với đường Ax một góc = 600. a) Hỏi nếu ngay sau khi thoát ra từ điểm A, các electron chuyển động trong một từ trường không đổi vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. Xác định độ lớn và chiều của véc tơ cảm ứng từ B để các electron bắn trúng vào bia tại điểm M? b) Nếu véc tơ cảm ứng từ B hướng dọc theo đường thẳng AM, thì cảm ứng từ B phải bằng bao nhiêu để các electron cũng bắn trúng vào bia tại điểm M? Biết rằng B ≤ 0,03 (T). Cho điện tích và khối lượng của electron là: -e = -1,6.10-19(C), m = 9,1.10-31(kg). Bỏ qua tác dụng của trọng lực. Bài 2 Một vật sáng AB hình mũi tên đặt song song với một màn E như hình bên. B L Khoảng cách giữa AB và E là L. Giữa AB và E có một thấu kính hội tụ tiêu E cự f. Tịnh tiến thấu kính dọc theo trục chính AE người ta thấy có hai vị trí của A thấu kính đều cho ảnh rõ nét của AB trên màn. a/ Tìm điều kiện của L để bài toán thỏa mãn. b/ Biết khoảng cách giữa hai vị trí của thấu kính là a. Tìm tiêu cự f của thấu kính theo L và a. Áp dụng bằng số L = 90cm, a = 30cm. c/ Vẫn thấu kính và màn E như trên, thay AB bằng điểm sáng S đặt trên trục chính của thấu kính và cách E một khoảng 45cm. Xác định vị trí đặt thấu kính để trên màn thu được vùng sáng có kích thước nhỏ nhất. Bài 3: Một thanh AB đồng chất khối lượng m = 20kg dựa vào tường trơn nhẵn dưới góc nghiêng . Hệ số ma sát giữa thang và sàn là  0,6 a) Thang đứng yên cân bằng, tìm các lực tác dụng lên thanh khi B 45 b) Tìm các giá trị để thang đứng yên không trượt trên sàn c) Một người có khối lượng m = 40kg leo lên thang khi 45 . Hỏi người này lên tới vị trí M nào trên thang thì thang sẽ bị trượt. Biết rằng thang dài l = 2m. Lấy g = 10m/s2. A A Bài 4: Một bình hình trụ kín đặt thẳng đứng, có một pittông nặng cách nhiệt chia bình thành hai phần. Phần trên chứa 1mol và phần dưới chứa 2mol của cùng một chất khí. Khi nhiệt độ hai phần là T 0 = DeThi.edu.vn R (E,r) R1 A A B R2 V R3
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn 300K thì áp suất của khí ở phần dưới bằng ba lần áp suất khí ở phần trên. Tìm nhiệt độ T của khí ở phần dưới để pitông nằm ngay chính giữa bình khi nhiệt độ phần trên không đổi Bài 5:Cho mạch điện: Trong đó:E = 80V, R1 = 30 , R2 = 40 , R3 = 150  R + r = 48, ampe kế A chỉ 0,8A, vônV kế chỉ 24V. 1. Tính điện trở RA của ampe kế và điện trở RV của vôn kế. 2. Khi chuyển R sang song song với đọan mạch AB. Tính R trong hai trường hợp: a. Công suất tiêu thụ trên điện trở mạch ngoài đạt cực đại. b. Công suất tiêu thụ trên điện trở R đạt cực đại. ĐÁP ÁN Bài1: a)(1 điểm) 1 Vận tốc của e ở tại A là: eU mv2 suy ra v 1,875.107m/s 2  +) Khi e chuyển động trong từ trường B chịu tác dụng của lực Lorenxơ, có độ lớn F = v  L A • x evB, để e bắn vào bia tại M thì F có hướng như hình vẽ.  L   B có chiều đi vào.  B FL H • • Vì B  v nên lực lorenxơ đóng vai trò là lực hướng tâm, làm e chuyển động tròn đều, O M bán kính quỹ đạo là R = OA =OM. v 2 mv Ta có FL = maht evB = m R = R eB Ta có AH = OAcos300 d/2 = R.3 /2 R = d/ 3 -3 B = mv 3 /(de) 3,7.10 T. b) Véc tơ B hướng theo AM. 7 7 Phân tích: v v  v// với v = v.sin = 1,62.10 m/s, v// =v.cos =0,938.10 m/s  mv + ) Theo v , dưới tác dụng của lực Lorenxơ làm e chuyển động tròn đều với bán kính R= chu kì  eB 2 m quay T = 2 R / v = .  eB   +) Theo v , thì e chuyển động tịnh tiến theo hướng của B , với vận tốc // v v// = vcos . v +) Do đó, e chuyển động theo quỹ đạo xoáy trôn ốc A x với bước ốc là:  =  T.v// v// +) Để e đập vào bia tại M thì: AM = d = n = n Tv// = 2 .m nv// • eB 2 mv M B B=n // n.6,7.10-3 (T) ed DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Vì B n0 , Δ > 0 => L > 4f. L L2 a 2 b/ Nghiệm d d d a f 1,2 2 2 1 4L MN S' N MN d d' L d L L Thay số f = 20cm.c/ S'MN S'IO , IO S'O IO d' f d f y Theo Côsi MNmin khi d Lf = 30cm. B Bài 3      N 2 a) Thang cân bằng: P N1 N2 F msn 0  Fmsn N2  Chiếu lên Ox, Oy (hình vẽ): O N1 N P 200N x P 1 A A Mặt khác: M  M   P / A N2 / A F msn AB mg. .cos N .AB.sin 2 2 N2 100N Fmsn AB P b) Tính để thang không trượt trên sàn:Ta có: P. .cos N .AB.sin N 2 2 2 2tan P Vì N F F Mặt khác: F N P 2 msn msn 2tan msn 1 P  P2tan 1 1 tan 2 1,2 40 c) Đặt AM = x      y  N 2 Ta có: P P1 N1 N2 F msn 0 B Fmsn N2 M Chiếu lên Ox, Oy (hình vẽ): O x N P P 1 1  Mặt khác:     P1 M P / A M P / A M N / A 1 2 N1  A A P  DeThi.edu.vn F msn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn AB mg. .cos Pxcos N .AB.sin 2 1 2 P Px N 1 F (1) 2 2 AB msn Thang bắt đầu trượt khi: Fmsn N1  P1 P (2). Từ (1) và (2): x = 1,3m Bài 4: Gọi p1, V1 và p2, V2 ; p’1, V’1 và p’2, V’2 tương ứng là thể tích và áp suất của phần trên và phần dưới trước và sau khi thay đổi nhiệt độ Khi chưa thay đổi nhiệt độ: p1V1 p2V2  RT0 2 5 1  2  V2 V1 V V2 V1 V1 3 3 p2 3p1; 2 21  P P Mặt khác: p p 3p 2 p (P,S : trọng lượng và tiết diện của pittông) 1 S 2 1 S 1 Sau khi thay đối nhiệt độ phần dưới, pittông ở chính giữa: ' ' V 5 ' ' ' p1V 6 V1 V2 V1 + Phần trên nhiệt độ không đổi: p1V1 p1V1 p1 ' p1 2 6 V1 5 ' ' p2V2 p2V2 ' p2V2 T 12 T 12 T + Phần dưới nhiệt độ thay đổi từ T0 đến T: p2 ' p2. p1 T0 T V2 T0 15 T0 5 T0 6 12 T p1 2 p1 p1 ' P ' 5 5 T0 Ta vẫn có: p1 p2 S 16 T T 400K 12 0 Bài 5. Gọi I là cường độ dòng điện trong mạch chính: Ta có: E = I (r + R) + R2 (I – IA) + UV 80 = 48I + 40 (I – 0,8) + 24 I = 1A U AB UAB = (I – IA) R2 + UV = 32V RA R1 10 I A UV UV RV 600 IV UV I I A R3 U 1. Ta có: R AB 32 AB I 32.R a. Khi chuyển R sang song song với đoạn mạch AB thì mạch ngoài có điện trở R (1) N 32 R Công suất P của điện trở mạch ngoài: P = E . I – rI2 Hay : rI2 – E.I + P = 0 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn E 2 = E2 – 4.r.P 0 P max 4r E 2 (E,r) Mặt khác ta có:P RN . 2 P = Pmax khi RN = r (2) R RN r 32R Từ (1) và (2): R = 32 r 48 R 32 R R1 b. Gọi: I’ là cường độ dòng điện qua R A A B I3 là cường độ dòng điện qua mạch AB có chứa R1, R2, RA,R3 E U AB U E' U AB R2 Ta có: I' I I 3 r RAB r' V R 32 R.r 32.r Với E' E. 80. r' R r 32 r R r 32 r R3 (E’, r’): nguồn tương đương 32.r Công suất tiêu thụ trên R cực đại khi: R = r’ 48 r r 32 32 r Và do đó: R = 48 – 32 = 16 ĐỀ SỐ 8 ĐỀ THI HSG LỚP 11 Bài 1: Một thang kép gồm 2 thang đơn AB, AC có thể quay không ma sát quanh trục A. Mỗi thang dài 2l có trọng lượng P đặt tại trung điểm góc BAC = 2 . Một người có trọng lượng P1 trèo lên thang AB. Vị trí H của người ấy được xác định bởi AH = x. Hệ số ma sát của thang và mặt phẳng nằm ngang là k = tg . a) Nếu thang bị trượt thì thang đơn nào trượt trước? b) Tính tg khi thang bắt đầu trượt. c) Xét các trường hợp riêng. R1 R2 - Không có người. E, r K R - Người đứng yên trên thang ở A. C 3 - Người đứng yên ở B. Bài 2: Trong mạch điện trên hình vẽ, khi đóng khóa K, hiệu điện thế ổn định trên tụ điện là U1 = 27V. Hãy tìm suất điện động của nguồn và xác định hiệu điện thế ổn định U2 trên tụ sau khi ngắt khóa K. Biết r = R1 = R, R2= 2R, R3= 3R Bài 3: Cho xy là trục chính của một thấu kính.(hình vẽ). x y Khi điểm sáng đặt tại A thì ảnh của nó tại B. Khi điểm sáng đặt tại B thì ảnh của nó tại C. A B C Biết: AB =1 cm và AC = 3cm. Xác định: Loại thấu kính , vị trí và tiêu cự của nó DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Bài 4: 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 cộng 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 60 0. Xác định cường độ điện trường tại trung điểm của sợi dây treo quả cầu được truyền thêm điện tích này? Bài 5 Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng có điện trở không đáng kể, một R đầu nối vào điện trở R 0,5 . Một đoạn dây dẫn AB, độ dài l 14cm , khối lượng m 2g , điện trở r 0,5 tì vào hai thanh kim loại tự do trượt không ma sát xuống dưới và luôn luôn vuông góc với hai thanh kim loại đó. Toàn bộ hệ thống đặt trong A • B  một từ trường đều có hướng vuông góc với mặt phẳng hai thanh kim loại có cảm B ứng từ B 0,2T . Lấy g 9,8m / s2 . a) Xác định chiều dòng điện qua R. b) Chứng minh rằng lúc đầu thanh AB chuyển động nhanh dần, sau một thời gian chuyển động trở thành chuyển động đều. Tính vận tốc chuyển động đều ấy và tính UAB. c) Bây giờ đặt hai thanh kim loại nghiêng với mặt phẳng nằm  ngang một góc 60o . Độ lớn và chiều của B vẫn như cũ. Tính vận tốc v của chuyển động đều của thanh AB và UAB. ĐÁP ÁN: N1 A 1. a. (0,5đ) Thang kép chịu tác dụng của các lực   (hình vẽ) Trọng lực P , P , P (P = P = P) Phản lực R y A B 1 A B 1 N2 2 của mặt đất ở B nghiêng góc 1 so với đường thẳng (+) đứng. R2 R 2 1 1 Phản lực R2 của mặt đất ở C nghiêng góc 2 so với đường P P thẳng đứng. Thang bị trượt nếu  > . (+) x (0,5đ) Khi thang cân bằng thì hình chiếu của F hl 0 C B trên phương ngang = 0 P1 R Sin – R Sin = 0 2 2 1 1 P+P1 (0,5đ) Thang AB có người đứng nên R1 > R2. Vậy 2 > 1. Vậy 2 trước khi 1 Nghĩa là thang AC trượt trước thang AB. b. Hai thang đơn tác dụng lên nhau các phản lực ở A trực đối N1= -N2 N1= N2 = N Xét sự cân bằng của thang AB và tính momen lực đối với trục quay qua B ta có: N12l cos ( - ) = Pl + P1 (2l –x ) sin (1) (0,25đ) DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Xét cân bằng của AC và lấy momen đối với trục qua C. 2lN2cos ( - ) = Pl sin (2) (0,25đ) (1) + (2) 4Nl cos cos = 2Pl + P1 (2l –x ) sin (3) (0,25đ) (1) - (2) 4Nl sin  = P1 (2l- x) (4) (0,25đ) Mặt khác ta lại có: R2 + N2 + P = 0 (a) Chiếu (a) lên ox R2sin2 = N2 cos  (b) (0,25 đ) oy R2cos2 – P = N2 sin  Thang bắt đầu trượt thì 2 = Từ (b) => R2sin = N2cos  (5) (0,25đ) R2cos - P = N2sin (6) Thay cos , sin  trong (5), (6) vào (3), (4) Ta được: 4lR2 cos sin = 2Pl + P1 (2l – x) sin 4l (R2 cos - P) = P1(2l – x) 2l 2P P P x Khử R2 tg 1 1 tg (0,5đ) 2l P P P x Với là góc giữa thang với1 phương1 thẳng đứng ứng với lúc nó bắt đầu trượt. c/ Nếu P1 = 0 thì tg = 2tg < tg2 < 2 (0,5đ) 2P P Tại A thì x = 0 tg 1 tg (0,5đ) P P Tại B thì x = 2l tg = 2tg <1 tg2 < 2 (0,5đ) 2 Kí hiệu dòng điện qua các điện trở R 1 và R2 khi đóng khóa K là I1 và I2, dòng điện trong mạch chính là: I, ta có: I = I1 + I2. Các điện trở R1 và R2 mắc song song nên hiệu điện thế hai đầu của chúng như nhau: I1R = I22R. Xét mạch kín, chứa nguồn: E = I.R + I1.R + I.3.R Dòng điện ổn định trong mạch chính: U I 1 3R Từ các phương trình trên tìm được sđđ của nguồn: E = 42V. Sau khi ngắt khóa K, đến khi mạch đã ổn định thì hđt giữa hai cực của nguồn điện cũng là hđt hai cực của tụ, dòng điện chỉ chạy qua R2 và R3. Gọi dòng điện đó là I’ thì: E I ' 6R 5 Hiệu điện thế ổn định trên tụ lúc này là:U I '.5R E 35V . 2 6 3. Theo nguyên lý thuận nghịch của ánh sáng thì ảnh ở B phải là ảnh ảo. Vì nếu ảnh ở B là ảnh thật thì, khi điểm sáng ở B thì ảnh lại ở A( trái với giả thiết). Khi vật dịch chuyển từ A đến B, ảnh dịch chuyển từ B đến C. So sánh khoảng dịch chuyển giữa vật và ảnh: AB < BC = 3 – 1. Nên thấu kính phải là thấu kính hội tụ. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Do thấu kính hội tụ cho ảnh ảo nằm xa thấu kính hơn vật ( theo tính chất ảnh của thấu kính) và B là ảnh ảo của A, nên thấu kính phải nằm ngoài đoạn AB về phía A . Suy ra ảnh ở C là ảnh ảo. Ta có hình vẽ: d Gọi d là khoảng cách từ A đến kính. x y Khi điểm sáng đặt tại A: d1 d và , O A B d1 (d AB) (d 1) (do ảnh ở B là ảo) C Khi điểm sáng đặt tại B: d 2 d AB d 1 và , d 2 (d AC) (d 3) . Ta có: d d , d d , d(d 1) (d 1)(d 3) f 1 1 2 2 , , d1 d1 d 2 d 2 d (d 1) (d 1) (d 3) Biến đổi ta được: d 2 2d 3 0 Ta lấy nghiệm dương d 3cm . Từ đây ta dễ dàng suy ra: f 12cm . Vậy: Thấu kính kà hội tụ, đặt cách A một đoạn 3 cm ( khác phía với B), tiêu cự của kính là 12 cm. 4. 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 E 2 2 P F T 0 F = Ptan kq1 /r = mgtan m = kq 2/r2gtan = 0,045 kg = 45 g 1 E2 E1 Khi truyền thêm điện tích q’ hai quả cầu cùng tích điện dương. 2 F’ = Ptan ’ kq1q2’ /r’ = mgtan ’ 2 -6 T q2’ = r’ mgtan ’/kq1 = 1,15.10 C 2 5 2 5 F’ E1 = kq1/( 3 / 2 ) = 3.10 V/m E2 = kq2’/( / 2 ) = 2,6.10 V/m 2 2 q1 q ’ E = E E = 3,97.105 V/m 4.105 V/m 2 1 2 P 0 tan = E1/E2 = 3/2,6 = 49 Nếu sau khi truyền q’ hai quả cầu cùng mang điện tích âm: q1’ = q2’ 2 2 kq1’ /r’ = mgtan ’ 2 2 -6 q1’ = r’ mgtan ’/k q1’ = - 2,15.10 C 2 5 E1 = kq1’/( 3 / 2 ) = 1,6.10 V/m 2 5 E2 = kq2’/( / 2 ) = 4,8.10 V/m 2 2 5 E = E1 E2 5.10 V/m E1 0 tan = E1/E2 = 1,6/4,8 18 T E2 F’ E q1’ q2’ P Bài 5 I R a) Do thanh đi xuống nên từ thông qua mạch tăng. Áp dụng định luật Lenxơ   •   , dòng điện cảm ứng sinh ra Bcu ngược chiều B (Hình vẽ). (0,25đ) A Bcu B B Áp dụng qui tắc nắm bàn tay phải, I chạy qua R có chiều từ A B. (0,25đ) b) Ngay sau khi buông thì thanh AB chỉ chịu tác dụng của trọng lực P mg nên thanh chuyển động nhanh dần v tăng dần. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn - Đồng thời, do sau đó trong mạch xuất hiện dòng điện I nên thanh AB chịu thêm tác dụng của lực từ F BIl có hướng đi lên.  e Blv B2l 2v - Mặt khác, suất điện động xuất hiện trong AB là: e Blv nên I F t R r R r R r Cho nên khi v tăng dần thì F tăng dần tồn tại thời điểm mà F=P. Khi đó thanh chuyển động thẳng đều. (0,25đ) -Khi thanh chuyển động đều thì: B2l 2v (R r)mg (0,5 0,5).2.10 3.9,8 F mg mg v 25(m / s) (0,5đ) R r B2l 2 0,22.0,142  - Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh khi đó là:  F Blv 0,2.0,14.25 N U AB I.R .R .0,5 0,35(V ) (0,25đ)  R r 0,5 0,5 B I 1   B P1 c) Khi để nghiêng hai thanh kim loại ta có hình vẽ bên:   P B - Hiện tượng xảy ra tương tự như trường hợp b) khi ta thay P 2 bằng Psin , thay B bằng B1 với B1=Bsin . - Lập luận tương tự ta có: (Bsin )2 l 2v (R r)mg sin (0,5 0,5).2.10 3.9,8.sin 600 F mg sin mg sin v 28,87(m / s) R r (Bsin )2 l 2 (0,2.sin 60o )2.0,142 (0,25đ) - Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh khi đó là: Bsin .lv 0,2.sin 60o.0,14.28,87 U I.R .R .0,5 0,35(V ) (0,25đ) AB R r 0,5 0,5 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 9 UBND TỈNH HÀ TĨNH KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LỚP 11 THPT Môn thi: Vật lý Đề Thời gian làm bài: 180 phút Bài 1: Một tấm ván có khối lượng M 10kg nằm trên mặt phẳng ngang nhẵn và được giữ bằng một sợi dây không dãn. Vật nhỏ có khối lượng m 1kg trượt đều với vận tốc v 2m / s từ mép tấm ván dưới tác dụng của một lực không đổi F 10N (Hình 1). Khi vật đi được đoạn đường dài l 1m trên tấm ván thì dây bị đứt. a) Tính gia tốc của vật và ván ngay sau khi dây đứt. m F b) Mô tả chuyển động của vật và ván sau khi dây đứt trong một thời M gian đủ dài. Tính vận tốc, gia tốc của vật và ván trong từng giai đoạn. Coi ván đủ dài. Hình 1 c) Hãy xác định chiều dài tối thiểu của tấm ván để m không trượt khỏi ván. Bài 2: Một xi lanh nằm ngang được chia làm hai phần bằng nhau bởi một pittông cách nhiệt. o Mỗi phần có chiều dài lo = 30cm, chứa một lượng khí như nhau ở 27 C. Nung nóng một phần xi lanh thêm 10oC và làm lạnh phần kia đi 10oC. Hỏi pittông di chuyển một đoạn bằng bao nhiêu và về phía nào. Bỏ qua bề dày của pittông và sự trao đổi nhiệt giữa xi lanh với môi trường xung quanh. Bài 3: Có 24 pin giống nhau, mỗi pin có suất điện động e = 1,5 V, điện trở trong r = 1 , được mắc hỗn hợp thành một bộ nguồn gồm x nhánh song song, mỗi nhánh có y nguồn nối tiếp. Bộ nguồn thu được dùng để thắp sáng bình thường cho một mạng gồm 5 bóng đèn giống nhau loại 3V-1,5W mắc nối tiếp. 1- Tìm cường độ dòng điện định mức của đèn, điện trở của mỗi đèn , điện trở của bộ đèn và hiệu điện thế đặt vào bộ đèn. 2- Xác định sơ đồ mắc bộ nguồn nói trên và vẽ sơ đồ cách mắc. Bài 4: Một thấu kính hội tụ mỏng có tiêu cự là 10cm, bán kính đường rìa là 0,5cm. Đặt một điểm sáng S đơn sắc trên trục chính phía ngoài tiêu điểm của thấu kính. Thấu kính có thể làm lệch tia sáng tới từ S một góc tối đa là bao nhiêu? Bài 5: Bốn điểm A, B, C, D trong không khí tạo thành hình chữ nhật ABCD cạnh AD = a = -8 3cm, AB = b = 4cm. Các điện tích q1, q2, q3 được đặt lần lượt tại A, B, C. Biết q2=-12,5.10 C và cường độ điện trường tổng hợp tại D bằng 0. Tính q1, q3. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Hướng dẫn giải Bài 1. * Xét chuyển động của m: Trước khi dây bị đứt: F Fms 0 Fms F Ngay sau khi dây đứt: vật m vẫn trượt đều với vận tốc v am 0 * Xét chuyển động của M: F F Ngay sau khi dây đứt M chuyển động nhanh dần đều với: a ms 1m / s2 M M M * Giai đoạn 1: 0 t to + m chuyển động đều với vận tốc v, gia tốc am=0 F + M chuyển động nhanh dần đều, vận tốc ban đầu =0, gia tốc a 1m / s2 M M v Mv + Tấm ván đạt vận tốc v tại thời điểm to 2s aM F * Giai đoạn 2: t t m F o M Vật m và M chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu vo 2m / s và F 10 gia tốc: a 0,9m / s2 Hình 1 M m 10 1 Quãng đường m đi được trên M kể từ khi dây đứt đến thời điểm t=to là: 2 2 2 1 2 Mv Mv 10.2 Δl vt aM t lmin l Δl l 1 3m 2 2F 2F 2.10 Bài 2. * Trước và sau khi di chuyển, pittông đứng yên, áp suất của khí hai bên pittông bằng nhau. Gọi S là diện tích tiết diện của pittông, po và p là áp suất của khí trước và sau khi di chuyển. PV PV * Đối với phần XL bị nung nóng:o o 1 (1) To T1 Với: Vo = Slo, To = 27 + 273 = 300K, T1 = To + 10 = 310K. PoVo PV2 * Đối với phần XL bị làm lạnh: (2) Với T2 = To – 10 = 290K To T2 V1 V2 * Từ (1) và (2): (3) Vì T1 > T2 nên V1 > V2 Pittông di chuyển về phần bị làm lạnh. T1 T2 * Gọi đoạn di chuyển của pittông là x, ta có: V1 = (lo + x)S, V2 = (lo – x)S l x l x l (T T ) Theo (3): o o x o 1 2 1cm T1 T2 T1 T2 Bài 3. *Dòng điện định mức: Iđ = Pđ/Uđ = 1,5/3 = 0,5A *Điện trở của mỗi đèn: Rđ = Uđ/Iđ = 3/0,5 = 6 . *Điện trở của bộ bóng đèn: R = 5: Rđ = 5.6=30  *Hiệu điện thế đặt vào bộ đèn: U=5 Uđ = 5.3 =15V * Gọi x là số dãy mắc song song, y là số nguồn mắc nối tiếp trong mỗi dãy.(x,y nguyên dương) DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Ta có: xy =24 (1) * Định luật ôm toàn mạch cho : eb = U +Irb. Hay: ye = 15 + yr/2x 1,5y =15 +y/2x (2) * Giải (1) và (2) và loại nghiệm âm :x =2; y = 12 :có 2 dãy song song,mỗi dãy có 12 nguồn nối tiếp. * Vẽ sơ đồ: Bài 4. • Góc lệch cực đại nhận được ứng với tia sáng đến mép thấu kính. -Do điểm S nằm bên ngoài tiêu điểm F của thấu kính nên cho ảnh thật S’ ở bên kia thầu kính.(hình vẽ) - Gọi  là góc lệch của tia tới và tia ló,  là góc hợp bởi tia ló và trục chính Từ hình vẽ ta có:  = +  • Theo giả thiết thì d, d’ >> r, khi đó tan = r/d ;  tan= r/d’ 1 1 r 1 - Suy ra :  = +  = r/d + r/d’ = r = = rad = 2,90 d d ' f 20 Bài 5. Vectơ cường  độ điện trường tại D: Aq1 q2 B ED E1 E3 E2 E13 E2 Vì q2 < 0 nên q1, q3 phải là điện tích dương. Ta có:  E2  E3 q D C   3 E13 E1 q q AD E E cos E cos k 1 k 2 . 1 13 2 AD2 BD2 BD 2 3 3 AD AD a 8 q1 . q2 3 q2 q1 .q2 2,7.10 C 2 2 2 BD AD2 AB2 a h 3 b 8 Tương tự: E3 E13 sin E2 sin q3 3 q2 6,4.10 C a 2 b2 DeThi.edu.vn J2
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 10 UBND TỈNH HÀ TĨNH KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LỚP 11 THPT Môn thi: Vật lý Đề Thời gian làm bài: 180 phút Bài 1: Một vật có khối lượng m = 1kg đặt trên một tấm gỗ rồi cả hai đặt lên mặt sàn nằm ngang. Vật được treo vào một điểm 0 bằng một sợi dây nhẹ đàn hồi, lúc đầu sợi dây có chiều dài tự nhiên l 0 = 40cm. Hệ số ma sát trượt giữa vật và tấm gỗ là  0,2 . kéo từ từ tấm gỗ cho đến khi vật bắt đầu trượt trên gỗ, khi ấy dây lệch khỏi phương thẳng đứng một góc 300 . Tính công của lực ma sát trong hệ quy chiếu gắn với mặt sàn kể từ lúc đầu đến lúc vật bắt đầu trượt. Lấy g = 10m/s2. Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ N Biết E1 =8V, r1 = 0,5 , E3 =5V, r2 = 1 , R1 = 1,5 , R2 = 4 , R3 = 3  R1 R2 R3 Mắc vào giữa hai điểm A, B nguồn điện E2 có điện trở trong không đáng kể thì dòng I2 qua E2 có chiều từ B đến A và có độ lớn E1,r1 E2,r2 I2 = 1A. Tính E2 cực dương của E2 được mắc vào điểm nào A Bài 3: Đặt vật nhỏ có dạng một đoạn thẳng AB vuông góc với trục chính của I2 B một thấu kính. Đầu A của vật nằm trên trục chính, cách quang tâm của thấu kính 20cm. I1 M I3 a. Qua thấu kính, vật AB cho ảnh A'B' cao bằng vật. Hãy xác định tiêu cự của thấu kính và dùng thước kẻ dựng ảnh A'B'; b. Giữ cố định thấu kính, quay vật AB quanh đầu A để AB hợp với trục chính của thấu kính một góc bằng 45o. Xác định: i. vị trí và hình dạng của ảnh A"B" của vật AB qua thấu kính, bằng cách dựng hình với số lượng tia sáng được vẽ ít nhất; ii. độ dài của vật AB. Biết rằng độ dài của ảnh A"B" gấp hai lần độ dài của vật AB. k Bài 4: Một mạch điện gồm có: ống dây có hệ số tự cảm L = 2,00μH và điện trở Ro = 1,00Ω; nguồn điện có suất điện động E = 3,0V và điện trở trong r = 0,25Ω; điện L E,r R trở R = 3,00Ω, được mắc như hình 4. Bỏ qua điện trở dây nối và khoá k. Ro a. Đóng khoá k, sau một thời gian cường độ các dòng điện trong mạch đạt giá trị ổn định. Xác định cường độ dòng điện qua ống dây và điện trở R; công suất của nguồn E; Hình 4 b. Tính nhiệt lượng Q toả ra trên R sau khi ngắt khoá k. Bài 5: Có 0,4g khí Hiđrô ở nhiệt độ , áp suất Pa, được biến đổi trạng thái qua 2 giai đoạn: nén đẳng nhiệt đến áp suất tăng gấp đôi, sau đó cho dãn nở đẳng áp trở về thể tích ban đầu. a. Xác định các thông số (P, V, T) chưa biết của từng trạng thái . b. Vẽ đồ thị mô tả quá trình biến đổi của khối khí trên trong hệ OPV. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐÁP ÁN Bài 1: C¸c lùc t¸c dông vµo vËt N P T Fms 0 ChiÕu lªn 0y: N p T cos 0 N mg T cos ChiÕu lªn 0x: T sin Fmsn 0 (1) Lóc vËt b¾t ®Çu trît lùc ma s¸t nghÜ b»ng ma s¸t trît: Fmsn Fms   N (mg T cos ) (2) Tõ (1) vµ (2) suy ra: mg 0,2 110 T 3(N) sin  cos 1 3 0,2  2 2 Gäi k lµ hÖ sè ®µn håi cña d©y: T k  l 3(N) §é d·n cña lß xo khi vËt b¾t ®Çu trît: l0 1 l l l0 l0 40 1 6,2(cm) cos 3 2 C«ng cña lùc ma s¸t trong qu¸ tr×nh trªn sÏ biÕn hoµn toµn thµnh thÕ n¨ng ®µn håi cña sîi d©y. 1 1 1 A w k l 2 T  l  3  6,2 10 2 ms t 2 2 2 VËy: Ams 0.092(J ) 92(mJ) . Bài 3 3a. B - Ảnh của vật thật qua thấu kính có kính thước bằng vật, suy ra : + Thấu kính là thấu kính hội tụ, O F' A' + Ảnh là ảnh thật ngược chiều với vật: d' = d A F AB L A'B' Sơ đồ tạo ảnh: B' d d' d 1 1 1 Áp dụng công thức thấu kính: f 10cm. f d d' Vẽ hình: 3b. i. - Vị trí của A không thay đổi nên vị trí ảnh A" của A qua thấu kính cũng không thay đổi: A" ≡ A' - Vẽ tia sáng tới trùng với đường thẳng AB. Tia sáng này xuất phát từ tất cả các điểm trên vật vì thế tia ló (1) sau thấu kính đi qua tất cả các điểm trên ảnh của vật. Ảnh A"B" cũng là một đoạn thẳng - Vẽ tia sáng xuất phát từ B qua quang tâm, tia ló (2) truyền thẳng và đi qua B". Vậy B" là giao điểm của tia ló (1) và tia ló (2) Vẽ hình: có hai trường hợp DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn I I (1) B (1) B" (2) O F' A" C" O F A C A C F A" C" F' - Vẽ 0,25 I' (2) B" B Hình vẽ 1 (3) Hìnhtia vẽ 2 3b. ii. sáng Ảnh lớn hơn vật, trường hợp hình vẽ 1 tới AB BC A"B" B"C" trùng Từ hình vẽ: ; (3); Mặt khác: AO = A'O = A"O =>AI = I'A (4) AI IO A"I IO với A"B" B"C" đườngB" C" OI' OF Từ (3) và (4) 2 ; Cũng từ hìnhthẳng vẽ: CF 5cm AB BC AB. BC BC CF =>AC = AF – CF = 5cm => AB = 5 2cm Tia sáng Bài 2: Nhận xét: này - Giả giử dòng điện trong mạch như hình vẽ, E2 mắcxuất cực dương với A - Các đại lượng cần tìm: I1, I3, E2 (3 ẩn) phát - Mạch có 2 nút ta lập được 1 phương trình nút, 2từ phương tất trình còn lại lập cho 2 mắt mạng NE1MN, NE3MNcả các Hướng dẫn điểm Áp dụng định luật kiếcsốp ta có trên - Định luật nút mạng: vật vì Tại M: I1 + I3 –I2 = 0 (1) thế tia - Định luật mắt mạng: ló (1) NE1MN: E1 + E2 = I1(R1 + r1) + I2R2 (2)sau NE3MN: E3 + E2 = I3(R3 + r3) + I2R2 (3)thấu Từ (1) (2) và (3) ta có hệ: kính I1 + I3 –I2 = 0 1 I1 + I3 –1= 0 đi qua 1 I1 + I3 –1 = 0 1 tất cả E1 + E2 = I1 R1 + r1 + I2R2 2 8 + E2 = 2I1 + 4 2 E2 - 2I1 + 4 = 0 2 các E3 + E2 = I3 R3 + r3 + I2R2 3 5 + E2 = 4I3 +điểm 4 3 E2 - 4I3 +1 = 0 3 5 trên Giải hệ trên ta được: E2 = V Vì E2 < 0 nên cực dương mắc với B 3 ảnh Bài 4 của 5a. vật. Đối với dòng điện không đổi, cuộn cảm không cóẢnh tác dụng cản trở E A"B" Dòng điện qua nguồn và mạch chính: I 3A R ocũngR r là một R o R đoạn R 1 Dòng điện qua R: I o .3 .3 0,75A thẳng R R R 4 o - Vẽ 0,25 R 3 Dòng điện qua cuộn dây: I .3 .3 tia2,25 A R o R o R 4 sáng Công suất của nguồn: P = E.I = 3.3 = 9W xuất 5b. phát DeThi.edu.vntừ B qua quang tâm, tia ló (2) truyền thẳng và đi qua B". Vậy B" là giao điểm của tia ló (1) và tia ló (2) "
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn L.I 2 Năng lượng ống dây: W = R o 5,0625J 2 Dòng điện qua R và Ro luôn như nhau nên nhiệt lượng toả ra trên các điện trở tỷ lệ với giá trị các điện trở 3 Nhiệt toả ra trên R: Q W 3,8J 4 Bài giải - Tóm tắt - Vậy ta sẽ tìm + Tìm : đề cho m, P1, T1, ta sử dụng phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ép , với R=8,31J/K.mol + Tìm : Từ TT1 sang TT2 biến đổi đẳng nhiệt, ta sử dụng định luật Bôi -lơ – Ma-ri-ốt + Tìm : Từ TT2 sang TT3 biến đổi đẳng áp, ta áp dụng định luật Gay-luy-xắc + Vẽ đồ thị trong hệ OPV - Xác định các điểm , , (với các giá trị đề cho và vừa tìm ra) trên hệ OPV - Nối điểm (1) và (2) bằng đường hyperbol. - Nối điểm (2) và (3) là đường thẳng vuông góc với OP DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 11 ĐỀ THI HSG TỈNH Bài 1. Một quả cầu có khối lượng m = 0,5kg rơi từ độ cao h = 1,25m vào một miếng sắt có khối lượng M = 1kg đỡ bởi lò xo có độ cứng k = 1000N/m. Va chạm là đàn hồi. Lấy g = h 10m/s2. a) Tính vận tốc của miếng sắt sau va chạm. b) Tính độ co cực đại của lò xo. (Biết rằng sau khi va chạm quả cầu nảy lên và bị giữ lại. không rơi xuống). Bài 2: Trên đường thẳng xy cho bốn điểm O, A, B, C theo thứ tự từ trái qua phải, trong đó B là trung điểm của AC. Đặt điện tích Q tại O. Sau đó lần lượt đặt điện tích q tại A, B và C. Biết rằng khi q đặt tại A và B thì 4 4 lực tương tác giữa hai điện tích là F1 9.10 N và F2 4.10 N . Tìm lực tương tác giữa các điện tích khi q đặt tại C. Bài 3 : Cho mạch điện như hình vẽ I E1 , r1 E1 = 16V ; E2 = 5V ; r1 = 2 ; r2 = 1 ; R M R R = 4 ; Đèn Đ có ghi : 3V – 3W ; R = 0 1 2 2 A A B Biết đèn sáng bình thường và ampe kế (A) chỉ 0 . I1 E2 r2 I2 Tính cường độ dòng điện qua mỗi nhánh và R , R . 1 3 I A A Bài 4 : R3 IĐ Có hai điểm A và B nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ  I3 N Đ và ngoài tiêu điểm vật của kính. Lần lượt đặt một vật nằm vuông góc với trục chính của thấu kính tại hai điểm A và B ta thấy: Nếu vật ở A thì kính phóng đại lên 2 lần, nếu vật ở B thì được kính phóng đại lên 3 lần. a. Hỏi A và B điểm nào gần thấu kính hơn? b. Nếu vật ở C nằm đúng giữa A và B thì được kính phóng đại lên bao nhiêu lần? Bài 5. Cho hệ thống ở trạng thái cân bằng đứng yên như hình vẽ 1 3 trong đó vật M1 có khối lượng m, vật M2 có khối lượng m, 2 ròng rọc và thanh AC có khối lượng không đáng kể. AB Tính tỉ số . C BC A B M1 DeThi.edu.vn M2
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐÁP ÁN Bài 1 a) Gọi v là vận tốc quả tạ lúc sắp va chạm, v’ là vận tốc của nó sau va chạm; v1 là vận tốc của miếng sắt sau va chạm. v = 2g.h = 5m/s Định luật bảo toàn động lượng: m.v = m.v’ + M.v1 (1) Động năng của hệ bảo toàn: = + (2) Giải (1) và (2): v1 = 10/3 (m/s) b) Riêng miếng sắt làm lò xo co một đoạn: a = = 10-2m Va chạm làm lò xo co thêm đoạn b. Mốc tính độ cao ở vị trí thấp nhất của miếng sắt. + M.g.b + k. = k. Thay số: 1000b2 = 11,2 b 0,11m Độ co cực đại của lò xo: x = a + b = 0,12m Bài 2 (2 điểm): k.Q.q k.q.Q - Lực tương tác: F1 2 OA = (0,5đ) OA F1 k.q.Q k.q.Q Tương tự: OC = và OB = , với F là lực tương tác khi đặt q ở C (0,5đ) F F2 - Do B là trung điểm của AC nên: OA + OC = 2.OB (0,5đ) 1 1 2 F .F F = 1 2 =2,25.10-4(N) (0,5đ) F F F 2 1 2 2 F1 F2 Bài 3 : * Kí hiệu và chọn chiều các dòng điện như trên hình vẽ . Mạch điện này có 4 nút nên ta viết 3 phương nút độc lập . - Nút A : I = I1 + I3 (1) - Nút M : I1 + IA = I2 I1 = I2 (2) Pđm - Nút N : I3 = IA + IĐ = IĐ = 1 (A) . (3) U đm * Chọn chiều dương trong các mắt mạng như trên hình : - Xét vòng BE1AMB : E1 = Ir1 + I1 (R1 + R2) 16 = 2I + I1(R1 + 4) (4) - Xét vòng AMNR3A : E2 = I1R1 – I3R3 5 = I1R1 – 1.R3 (5) - Xét vòng MBĐNM : E2 = I2R2 – IĐRĐ 5 = 4I2 – 3 (6) (vì IĐRĐ = Uđm = 3V) Từ (6) I2 = 2A = I1. I = 3A . Từ (4) R1 = ( 16 – 2.3 – 2.4 )/2 = 1 . Từ (5) R3 = 2.1 + 5 = 7 . DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Bài 4 : a. Vì vật nằm ngoài tiêu điểm của thấu kính hội tụ nên kính cho ảnh thật, ảnh này càng ra xa kính và lớn dần lên khi vật tiến lại gần tiêu điểm. Theo đề bài: Vật ở B được kính phóng đại lớn hơn ở A, nên điểm B gần thấu kính hơn điểm A. b. Gọi d1 ; d 2 và d 3 lần lượt là khoảng cách từ 3 điểm A, B, C đến thấu kính. f Ta vận dụng công thức tính độ phóng đại : K cho 3 trường hợp: f d Ta có: f 3 f K A 2 d1 (1) f d1 2 f 2 f K B 3 d 2 (2) f d 2 2 f f và K . (3) C f d d d 3 f 1 2 2 Thay (1);(2) vào (3) ta có: K C 2,4 . Vậy : Nếu vật ở C thì kính phóng đại lên 2,4 lần. Bài 5 : Chọn C làm điểm tựa của đòn bẩy AC Vì hệ ở trạng thái cân bằng nên F2 = P2 FA là lực phát động. T T F lA Theo điều kiện cân bằng của đòn bẩy ta có: A C F l F AC F1 2 A hay 2 (1) A B FA lB FA BC M1 lB F2 Với: lA là cánh tay đòn của lực FA đối với điểm tựa C lB là cánh tay đòn của lực F2 đối với điểm tựa C P1 M2 Dùng ròng rọc cố định không cho ta lợi về lực và hệ đang đứng yên cân bằng nên: P1 = FA (2) Thay (2) vào (1) và theo tính chất dãy tỉ số bằng nhau ta có: P2 AC P AC BC P P AB P P 2 2 1 2 1 (3) BC P1 BC P1 BC P1 Vì trọng lượng P tỉ lệ thuận với khối lượng m: P = 10m 3 m m m AB 1 AB 1 Suy ra: 2 2 BC m m 2 AC 2 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 12 K Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ (H.1)trong đó nguồn điện có hiệu A điện thế U không đổi, R là biến trở và R > R .Di chuyển con chạy C b b 2 E, r R của biến trở thì thấy số chỉ của ampe kế thay đổi từ 0,08A đến 0,2A và 1 số chỉ của vôn kế thay đổi từ 16V đến 20,8V.Xác định giá trị của U, R1, R R2 P 3 R2 và Rb Cho biết các dụng cu đo là lý tưởng.Bỏ qua điện trở của nguồn M N và dây nối V R4 Q Bài 2: Cho hai quả cầu nhỏ tích điện A và B.Không tính đến tác dụng R5 của trọng lực r a) Hai quả cầu được đặt trong một điện trường đều có cường độ điện trường E hướng theo đường nối tâm của chúng như hình vẽ (H.2a).Cần tích điện cho quả E cầu như thế nào để chúng nằm cân bằng trong điện trường khi khoảng cách A B giữa chúng là r ? r b) Hai quả cầu có khối lượng bằng nhau và bằng m, được tích điện cùng dấu, điện tích mỗi quả cầu bằng q được xâu vào và có thể trượt không ma sát dọc E H.2a theo hai thanh dài song song cách nhau một khoảng a như hình vẽ (H.2b).Ban đầu quả cầu B nằm yên, quả cầu A được cấp một vận tốc ban đầu để trượt từ A B v r rất xa theo hướng đến quả cầu B.Xác định điều kiện của vận tốc ban đầu này A để quả cầu A có thể vượt qua được quả cầu B trong quá trình chuyển động.Biết a thế năng tương tác giữa hai điện tích điểm cách nhau một khoảng r được xác B 2 định theo hệ thức Wt = kq /r. H.2b DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐÁP ÁN Bài ĐÁP ÁN Gọi I1 là cường độ dòng điện chạy qua R1,y và x lần lượt là điện trở của hai đoạn CD và CM (0 x, y Rb ) Ta có U Uv I AR2 (1) Vì U không đổi nên từ (1) ta suy ra Uv đạt giá trị lớn nhất khi IA nhỏ nhất và Uv đạt giá trị nhỏ nhất khi IA lớn nhất Từ đó ta được U = 16 + 0,2R2 (2) U = 20,8 + 0,08 R2 (3) Giải hệ (2) và (3) ta được U = 24V và R2 = 40Ω (x R2 )R1 y(x R2 ) (Rb R2 )R1 Điện trở của cả đoạn mạch là : RMN y x R2 R1 x R2 R1 Bài 1 (5,5 R U R UR I I 1 1 1 (4) điểm) A tm x R2 R1 RMN x R2 R1 y(x R2 ) (Rb R2 )R1 Vì U, R1, R2 và Rb không đổi nên từ (4) suy ra IA(max) khi y(x +R2) min Do y 0 nên y(x +R2) 0.Vậy y(x +R2) min = 0 UR1 U Suy ra I A (max) 0 (Rb R2 )R1 Rb R2 Thay giá trị của IA(max),U vào ở trên vào ta được Rb = 80Ω Cũng từ (4) ta có IA(min) khi y(x +R2)max Đây là tích hai số hạng là y và (x +R2) có tổng không đổi bằng (Rb + R2) nên tích y(x +R2)max Khi y = (x +R2) → 80 –x = x + 40 suy ra x = 20 Ω và y = 60 Ω 24R1 Thay các giá trị vào (4) ta được : I A (min) 0,08 R1 20 60(20 40) (80 40)R1 Khi các quả cầu mang điện nằm trong điện trường thì mỗi quả cầu sẽ chịu tác dụng của hai lực: Lực điện trường và lực tác dụng từ quả cầu kia. Nếu các quả cầu tích điện cùng dấu thì sẽ có một trong hai quả cầu chịu tác dụng của hai lực cùng chiều nên nó không thể nằm cân bằng. Vậy hai quả cầu cần phải tích điện trái dấu. Khai quả cầu mang điện trái dấu: Nếu quả cầu A mang điện dương (B âm) thì mỗi quả cầu đều chịu tác dụng của hai lực cùng chiều – chúng không thể cân bằng. Bài 2 Nếu quả cầu A mang điện âm (B dương ) thì mỗi quả cầu đều chịu tác dụng của hai lực ngược (3 chiều – chúng có thể cân bằng. q q điểm) Vì hai quả cầu tác dụng lên nhau những lực cân bằng nênF F F k A B AB BA r 2 Nên buộc hai lực điện tác dụng lên hai quả cầu cũng phải bằng nhau Eq = Eq →q = q = q q2 A Er2 B A B Từ đó ta tính được độ lớn của các điện tích truyền cho quả cầuEq k 2 q Như vậy, để các quả cầu cân bằng thì cần tích điện âm cho quả cầur A, tích điệnk dương cho quả cầu B với độ lớn các điện tích bằng nhau và bằng Er2/k. b) Gọi v min là vận tốc tối thiểu cần cấp cho quả cầu A để nó có thể đến gần được quả cầu B ở DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn khoảng cách ngắn nhất a. Khi đó, vào thời điểm gần nhau nhất, các quả cầu chuyển động cùng vận tốc u. mv2 mu2 q2 Định luật bảo toàn động lượng và năng lượng khi đó:mv 2mu; min 2 k min 2 2 r 2 k Từ đó tính được vận tốc tối thiểu:v 2q min ma k Để quả cầu A vượt qua được quả cầu B thì cần cung cấp cho nó một vận tốcv 2q ma DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 13 Bài 1 Vật có khối lượng m trượt từ điểm cao nhất của một hình cầu bán kính R đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang. a.Tới độ cao h nào thì nó rời hình cầu ? b.Tính áp lực của nó tại điểm B, bán kính OB nghiêng góc 300 so với OA. Bỏ qua mọi ma sát, vận tốc ban đầu rất nhỏ. Bài 2 (4 điểm): Một nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r, cấp điện cho một mạch ngoài có điện trở R thay đổi được . 1) a) Xác định R để mạch ngoài tiêu thụ công suất cực đại . b)Tìm biểu thức công suất cực đại và tính hiệu suất của nguồn điện khi đó. 2) a)Chứng minh với một giá trị công suất mạch ngoài P 0 đặt tại A và B trong không khí. cho biết AB = 2a a) Xác định cường độ điện trường tại điểm M trên đường trung trực của AB cách Ab một đoạn h. b) Định h để EM cực đại. Tính giá trị cực đại này. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐÁP ÁN Bài 1: a. Khi vËt trît theo mÆt cÇu xuèng ®Õn ®iÓm C. Theo ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng: 1 mgR(1 cos  ) m  v 2 v 2 2gR(1 cos  ) (1) 2 C C T¹i C: P N m a ht ChiÕu lªn chiÒu híng t©m : v2 P cos  N m c R VËt rêi h×nh cÇu khi N = 0 . 2 vC gR cos  (2) 2 Tõ (1) vµ (2) cos  3 VËt rêi mÆt cÇu lóc: 5 5 h R R cos  R h R R cos  R 2 2 b. T¹i B: 3 cos cos Do vËy t¹i B vËt cha rêi mÆt cÇu. 2 §Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng : 1 mgR(1 cos ) mv 2 v 2 2gR(1 cos ) 2 B B T¹i B : mv2 mv2 Pcos N B N mgcos B B R B R gRcos 2gR(1 cos ) NB m R N B mg(3cos 2) . E Bài 2: 1) a)+ Ta có : I ; P = R.I2 R r E 2 .R E 2 + Suy ra : P = 2 = . (R r) r 2 ( R ) R (1) +Áp dụng hệ quả bất đẳng thức Côsi, suy ra Pmax khi: R = r E 2 b)+Khi đó: P (2) max 4r U.I R +Hiệu suất của nguồn: H E.I R r 1 +Khi R = r thì H 50% 2 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn E 2.R 2)a)+Từ P P.R2 (2rP E 2 ) R r 2 P 0 (3) (R r)2 +Với E 2 (E 2 4rP) (4) . Thay E 2 từ (2) vào (4), được: 2 E .4r(Pmax P)  0 +Suy ra phương trình (3) có 2 nghiệm riêng biệt: E 2 2rP E E 2 4rP E 2 2rP E E 2 4rP R (5) ; R (6) 1 2P 2 2P 2 +Lấy (5) nhân (6) theo vế, được: R1.R2 r (Đpcm) R1 R1 (7) b) +Với R1, có: H1 R1 r R1 R1.R2 R2 R2 (8) + Với R2, có: H2 R2 r R2 R1.R2 +Lấy (7) + (8) theo vế, được: H1 H2 1 100% d1 f Bài 3: a) ta có : d’1 = = 60cm. d1 f d’1 > 0 Ảnh là ảnh thật. ' d1 K1 = - = - 2 d1 b) - Tính được d2 = l - d’1 = 10cm. - Tính được k 2 = 0,5 - Tính được d2’ = - 5cm. - Tính f2 = -10cm - Vẽ hình đúng Bài 4: Theo bài ra ta vẽ được đồ thị như 2 hình dưới đây 2)Từ (1) đến (2) là quá trình đẳng nhiệt nên ta có: p1V1=p2V2 Với p1=p2 V3 V2 V3 V1 Từ (2) đến (3) là quá trình giãn đẳng áp nên ta có: V1=V3 và: T3 T2 T2 T3 T2 V2 V2 p2 0 Kết hợp (a) và (b) ta có:T3= T2=2.300=600 K p1 V p V1=V3 1 3 2 3 p2=2p1 2 T p1 1 0 T1=T2 0 V1=V3 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn q E E E E E k Bài 5:a) Cường độ điện trường tại M:1 2 . Ta có: 1 2 2 2 Hình bình hành xác a x 2kqh định E là hình thoi: E = 2E cos 1 3/2 2 2 a h b) Định h để E đạt cực đại:  M E 2 2 4 2   2 2 a a 2 a .h a h h 3.3 E2 E1 2 2 4 3 3/2 2 2 27 4 2 2 2 3 3 2 M a h a h a h a h 4 2 h 2kqh 4kq E Do đó: M 2 3 3 2 3 3a q1 a a q2 a h 2 A H B EM đạt cực đại khi: 2 2 a a 4kq h h E M 2 2 2 max 3 3a DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 14 Bài 1: Một giọt dầu nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng. Đường kính giọt dầu là 1mm, khối lượng riêng của dầulà 800kg/m3. Hiệu điện thế giữa 2 bản tụ là 220V, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 2cm Bỏ qua lực đẩy ácimet của không khí. Lấy g =10m/s2 a.Tính điện tích của giọt dầu. b. Nếu đột nhiên hiệu điện thế đổi dấu: + Hiện tượng xảy ra như thế nào? + Tính thời gian giọt dầu rơi xuống bản dưới, biết lúc đầu giọt dầu ở chính giữa 2 bản Bài 2: Cho mạch tụ điện hình vẽ. Các tụ có điện dung : C1=C2 = 1F . C4 =C6= 2F , C3= C5= 1,5C4 Nguồn điện có suất điện động bằng E. Hiệu điện thế giũa 2 bản tụ C2 là U2= 3V.Tính: a. Điện dung của bộ tụ b. Hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ c. Suất điện động của nguồn điện. Câu3: Cho mạch điện như hình vẽ. Các điện trở R3=3,55  , R4=0,65 , các tụ điện có điện dung C1 = 1F ,C2 = 2F , C3 = 1F . Nguồn điện thứ nhất có suất điện động E1= 6V, r1=2 . Bỏ qua điện trở các dây nối và các khoá K1và K2. a.K1 đóng, K2 mở khi đóUAC= 4V, UCB=1V. Tìm suất điện E2 và điện trở trong r2 củanguồn thứ hai. Biết rằng nếu đảo chiều mắc chỉ riêng nguồn hai thì UAC=5V. b.K2 đóng, K1 mở và không đảo chiều nguồn thứ hai. Khiđó UAN=4,35V, UMB=1,45V. Tìm R1, R2 biết R1>R2. c. Xét lại trường hợp a khi K1đóng, K2 mở và không đảo chiều nguồn E2. Tìm các giá trị điện tích trên các tụ điện Câu 4: Cho hai quả cầu kim loại kích thước rất nhỏ, cùng khối lượng m=0,1g. Quả cầu thứ nhất được tích điện L q= 2.10-8C treo vào sợi dây mảnh cách điện, được giữ cân bằng bởi điện trường E nằm ngang hướng sang trái, qủa cầu thứ hai không mang điện (hình vẽ). L Cho H=50cm , g=10m/s2, L=3cm. m 1 1.Biết 600 tìm độ lớn của cường độđiện trường? m 2.Đột ngột đảo phương và chiều điện trường (thẳng đứng, hướng xuống) thì quả cầu thứ nhất chuyển động va chạm hoàn toàn xuyên tâm, đàn hồi với quả cầu thứ hai. Sau va chạm quả cầu thứ nhất đứng yên a. Tìm vận tốc của quả cầu thứ hai ngay sau va chạm? H b. Xác định tầm xa mà quả cầu thứ hai đạt được? Bỏ qua mọi ma sát, sợi dây luôn căng,không dãn, chỉ xét tác dụng lực của trọng lực và lực do điện trường đều. Bài 5 : Trên một mặt phẳng nằm ngang hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng là  có hai quả cầu nhỏ m1, m2 đứng yên. Điện tích các quả cầu lần lượt là q và -q . Lúc đầu người ta đẩy chậm quả cầu m1 cho chuyển động về phía m2 cho đến khi quả cầu m1 tự chuyển động thì thôi. Đến lúc m2 dịch chuyển người ta lấy đi nhanh các điện tích. DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Hỏi khối lượng của 2 quả cầu phải thoả mãn điều kiện gì để chúng chạm được vào nhau khi đã tiếp tục chuyển động. Bỏ qua kích thước của 2 quả cầu. Hết ĐÁP ÁN Câu 1(3,5 điểm) Cho 2 điểma) Vì bỏ qua lực đẩy acsimet của không khí nên các lực tác dụng lên quả cầu là     P , F . Để quả cầu cân bằng thì P + F =0 (0,5đ) 4 + + + + Suy ra: P= F, Mà P= mg = D.V.g= D . .r 3 .g 3 F U F= q (0,5đ) d 4 U D . .r 3 .g = q 3 d 4d r3Dg P q . Thay số ta có q 38.10 11(C) (0,5đ) 3U _- - - - - - Vì lực điện trường ngược chiều với cường độ điện trường nên ta có q< 0 q 38.10 11(C) (0,5đ) Cho 1,5điểm +Nếu đột nhiên đổi dấu hiệu điện thế còn điện trường giữ nguyên thì lực điện cùng phương, cùng chiều, cùng độ lớn với trọng lực. Vậy giọt dầu bây giờ chịu tác dụng của lực có độ lớn bằng 2P hướng xuống nên sẽ chuyển động với gia tốc a= 2g= 20 m/s2 (1đ) +Thời gian giọt dầu xuống bản dưới là E 2s 10 2 1 t 10 3 (s) ( 0,5đ) a 10 10 10 C3 C5 C1 Câu 2(3 điểm): a) Cho 1điểmC b= ? C4 C6 Sơ đồ mạch tụ: C3nt[(C2ntC4ntC6)//C1]ntC5 1 1 1 1 1 1 1 C246 C2 C4 C6 2 2 C246 0,5(F) (0,5đ) C2 C C C 1 0,5 1,5(F) 1246 1 246 3 1 1 1 1 1 2 1 4 Cb 0,75(F) (0,5đ) 4 Cb C3 C1246 C5 3 3 3 3 b) Cho 1,5 điểmTính U và Q của mỗi tụ: Q2 U2.C2 3.1 3(C) Q2 Q4 Q6 Q246 3(C) (0,25đ) Q4 3 Q6 3 U4 1,5(V) U6 1,5(V) ( 0,25đ) C4 2 C6 2 U246 U2 U4 U6 6(V) U1 U1 6(V) Q1 U1.C1 6.1 (C) (0,5đ) DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Q3 Q5 Q1246 Q1 Q246 6 3 9(C) Q5 9 Q3 9 U5 3(V) (0,5đ) U3 3(V) C5 3 C3 3 c)Ta có: E U3 U5 U246 3 3 6 12(V) (0,5đ) Câu 3(4 điểm) Cho 1,5 điểma) K 1 đóng, K2 mở E2=?, r2=? Mạch điện được vẽ lại như sau: Theo bài ra: E U 6 4 U E I .r , I 1 AC 1(A) AC 1 1 1 1 R1 R2 r1 2 U E I .r E r 1(V)(1) ( 0,5đ) CB 2 1 2 2 2 A B UAB UAC UCB 4 1 5(V) U I .(R R ) AB 1 1 2 C E1, r1 E2, r2 UAB 5 R1 R 2 5() (*) (0,5đ) I1 1 Khi đảo chiều nguồn E2, r2ta có: ' ' E U 5 4 U E I .r , I 1 A C 0, 5(A ) R1 A C 1 1 1 1 r 2 1 R ' 3 M N R4 (*) U A B U A C U C B I1 .(R 1 R 2 ) 0, 5.5 2, 5(V ) U C B U A B U A C 2, 5 5 2, 5(V ) ' U C B E 2 I1 .r2 A R2 B E 2 0, 5.r2 2, 5(V )(2) Từ (1) và (2) suy ra: E2 2V,r2 1 (0,5đ) Cho 1,5 điểm b) K2 đóng, K1 mở R1,R2=? Biết R1>R2 C Khi đó mạch điện được vẽ lại như sau: E1, r1 E2, r2 Định luật ôm cho toàn mạch: 6 2 E E I 1 2 R12 3,55 0,65 2 1 R12 R3 R 4 r1 r2 8 I (0,5đ) R12 7,2 Ta có: U AB U AM U MN U NB UAN UMB UMN (với UAN=4,35V, UMB=1,45V) U 5, 8 U 5, 8 I.R AB M N 12 8R12 24 UAB 5,8 , Mà UAB E1 E2 I(r1 r2 ) 8 R12 7,2 R12 7,2 8R 24 Suy ra: 5,8 12 8 (0,5đ) R12 7,2 R12 7,2 R1.R 2 Giải phương trình ta được: R12=0,8 với R12 R1 R 2 Mà theo câu (a) ta có:R1+R2=5  kết hợp điều kiện R1>R2 R1= 4 , R2= 1 (0,5đ) C1 C2 c) Cho 1 điểmK 1 đóng, K2 mở tìm q1, q2, q3 ’ ’ ’ Gọi U 1,U 1,U3 là hiệu điện thế trên các tụ DeThi.edu.vn C3 R1 R2 A B C E1, r1 E2, r2
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn C1, C2, C3 Theo bài ra ta có :q1 q2 q3 0 ' ' ' C1U1 C2U2 C3U3 0 (3) (0,5đ) U' U' U 4V ' ' 1 3 R1 U1 4 U3 Mà: thay vào (3): U' U' U 1V U' 1 U' 3 2 R2 2 3 ' ' ' 1. 4 U3 2. 1 U3 1.U3 0 ' ' q1 C1. U1 1C U1 1V ' ' U2 2V q2 C2. U2 4C (0,5đ) ' U 3V ' 3 q C . U 3C 3 3 3 Câu 4(3,5 điểm) 1) Các lực tác dụng lên quả cầu thứ nhất: P , T , F từ điều kiện cân bằng ta có: P T F 0 F , tan 3 (vì 600 ) P 4 mg 3 10 .10. 3 3 5 F P 3 hay q E m g 3 E .10 (V/ m) (0,5đ) q 2.10 8 2 2) Khi đảo phương, chiều điện trường vật chuyển động chịu tác dụng của lực điện trường và trọng lực có gia tốc được xác định bởi: P F mg mg 3 2 a1 (1 3).10(m / s ) m m L 2 Suy ra: a1= 27,3 m/s (0,5đ) a) +Vận tốc của vật thứ nhất L trước va chạm: T -áp dụng định luật bảo toàn F cơ năng ta có: m 1 v 2ah 2.27,3.3.10 2.(1 ) P 1 2 v 1 0, 9m / s với h=L(1- cos ) + vận tốc của vật thứ hai sau va chạm: áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: v 2 0, 9m / s (0,5đ) H b) Sau va chạm vật thứ hai được q truyền điện tích q' 10 8 C và tham gia 2 chuyển động bị ném ngang dưới tác dụng của lực điện trường và trọng lực, gia tốc của vật có giá trị: mg 3 mg 2 2 3 2 a g a2 18,6m/s 2 m 2 Vận tốc ban đầu: v 2 0, 9m / s (0,5đ) Chọn hệ trục toạ độ xOy gốc toạ độ tại vị trí ban đầu của vật thứ hai, chiều dương Oy hướng xuống, khi đó ta có: x v t 2 1 y a .t 2 2 DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Khi vật chạm đất ta có: y = H 2H 2.0,5 Suy ra: t 0,23s a 2 18,6 Tầm xa của vật: x= 0,9.0,23= 0,207m Vậy x= 20,7 (cm) (0,5đ) DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 15 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH TRƯỜNG THPT LỚP 11 THPT NGUYỄN TRUNG THIÊN Môn thi: Vật lý Thời gian làm bài: 180 phút Bài 1 (5,0 điểm) Một vật nhỏ khối lượng M =100g treo vào đầu sợi dây lí tưởng, chiều dài l = O 20cm như Hình 1. Dùng vật nhỏ m = 50g có tốc độ v0 bắn vào M. Bỏ qua sức cản 2 của không khí. Lấy g = 10m/s . Coi va chạm là tuyệt đối đàn hồi. l a/ Xác định v0 để M lên đến vị trí dây nằm ngang. v M b/ Xác định v0 tối thiểu để M chuyển động tròn xung quanh O. m 0 3 7 c/ Cho v0 = m/s, xác định chuyển động của M. 2 Hình 1 Bài 2. (3,0 điểm) D Cho mạch điện như hình 2. Với E = 1,5V; r = 0; R = 50 . Biết rằng đường E,r R đặc trưng vôn-ampe của điôt D (tức là sự phụ thuộc của dòng điện đi qua điôt vào hiệu điện thế hai đầu của nó) được mô tả bởi công thức I = 10 -2U2, trong đó Hình 2 I được tính bằng ampe còn U được tính bằng vôn. Xác định cường độ dòng điện trong mạch. Bài 3. (5,0 điểm) Một dây dẫn cứng có điện trở không đáng kể, được uốn thành khung ABCD nằm trong mặt phẳng nằm ngang,có AB và CD song song với nhau, cách nhau một khoảng l=0,5m, được đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ B=0,5T hướng vuông góc với mặt phẳng của khung như hình 3. Một thanh dẫn MN có điện trở R=0,5 có thể trượt không ma sát dọc theo hai cạnh AB và CD. a) Hãy tính công suất cơ học cần thiết để kéo thanh B MN trượt đều với vận tốc v=2m/s dọc theo các thanh M A AB và CD. So sánh công suất này với công suất tỏa B nhiệt trên thanh MN và nhận xét. v b) Thanh đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực. C D N Sau đó thanh còn có thể trượt thêm được đoạn đường Hình 3 bao nhiêu nếu khối lượng của thanh là m=5gam? Bài 4 (4,0 điểm). Một vật sáng phẳng, nhỏ AB được đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính trước một thấu kính phân kì cho ảnh A1B1. Từ vị trí ban đầu, giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn 2 một đoạn 10cm dọc theo trục chính (cùng phía ban đầu đối với vật) thì cho ảnh A2B2 = A1B1 và 3 25 A2B2 cách A1B1 một đoạn (cm) . 3 Tìm tiêu cự của thấu kính? Bài 5 (3,0 điểm). Một dây đồng, đường kính d = 0,2mm có phủ một lớp sơn cách điện mỏng được quấn thành N vòng xếp sát nhau để tạo thành một ống dây dài, có chiều dài l và đường kính D = 5cm. Cho dòng điện có cường độ I0= 1A chạy qua ống dây, sau đó ngắt các đầu dây của ống khỏi nguồn. Hãy xác định điện lượng chuyển qua ống dây kể từ lúc bắt đầu ngắt điện? Cho biết điện trở suất của đồng 1,7.10 8 (.m) . HẾT DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn Hướng dẫn giải Bài 1 a/ Va chạm đàn hồi: E mv mv Mv 0 1 2 2m 2 2 2 mv mv Mv => v 2 v0 0 1 2 m M D 2 2 2 1 đ O 2 C Mv m M gl Khi dây nằm ngang: 2 Mgl v 2 0 m 2 0,5 đ Thay số: v0 = 3m/s. 0,5 đ b/ Để M chuyển động hết vòng tròn, tại điểm cao nhất E: v E gl 0,5 đ Mv 2 Mv m M => 2 Mg2l E v 5gl . 2 2 0 2m 0,5 đ 3 10 Thay số: v0 = m/s. 2 0,5 đ 3 7 3 10 c/ Khi v m/s M không lên tới điểm cao nhất của quĩ đạo tròn. 0 2 2 0,5 đ mv2 Lực căng của dây: T mgcos . Khi T = 0 => M bắt đầu rời quĩ đạo tròn tại D với vận tốc vD, có l hướng hợp với phương ngang góc 600. 0,5 đ Từ D vật M chuyển động như vật ném xiên. Dễ dàng tính được góc COD = 300. 0,5 đ 2 Bài 2. - Ta có : U + UR = E, trong đó UR = IR = 0,01U .R 1 đ - Thay số vào ta được phương trình : 0,5U2 + U – 1,5 = 0 0,5 đ - Giải phương trình này và lấy nghiệm U = 1V, suy ra UR = 0,5V 1 đ U - Dòng điện trong mạch là: I = R 0,01A. . R 0,5 đ Bài 3. Khi thanh MN chuyển động thì dòng điện cảm ứng trên thanh xuất hiện theo chiều M N. Cường độ dòng điện cảm ứng này bằng: E Bvl I . 0,5 R R đ Khi đó lực từ tác dụng lên thanh MN sẽ hướng ngược chiều với vận tốc v và có độ lớn: B 2l 2v F BIl . 0,5 t R đ Do thanh chuyển động đều nên lực kéo tác dụng lên thanh phải cân bằng với lực từ. Vì vậy công suất cơ học (công của lực kéo) được xác định: DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn B 2l 2v 2 P Fv F v . 0,5 t R đ Thay các giá trị đã cho nhận được: P 0,5W. 0,5 đ Công suất tỏa nhiệt trên thanh MN: B 2l 2v 2 P I 2 R . 0,5 đ n R Công suất này đúng bằng công suất cơ học để kéo thanh. Như vậy toàn bộ công cơ học sinh ra được chuyển hoàn toàn thành nhiệt (thanh chuyển động đều nên động năng không tăng), điều đó phù hợp với định luật bảo toàn năng lượng. b) Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ. Độ lớn trung bình của lực này là: F B 2l 2v F t . 0,5 đ 2 2R Giả sử sau đó thanh trượt được thêm đoạn đường S thì công của lực từ này là: B 2l 2v A FS S. 0,5 đ 2R Động năng của thanh ngay trước khi ngừng tác dụng lực là: 1 W mv 2 . 0,5 đ đ 2 Theo định luật bảo toàn năng lượng thì đến khi thanh dừng lại thì toàn bộ động năng này được chuyển thành công của lực từ (lực cản) nên: 1 B 2l 2v mv 2 S. 0,5 đ 2 2R Từ đó suy ra: mvR S 0,08(m) 8cm. 0,5 đ B 2l 2 Bài 4. Vì ảnh sau khi dịch chuyển có kích thước nhỏ hơn nên thấu kính đã dịch chuyển ra xa vật nên ta có : d2 = d1 + 10(cm). (1) ' d1 A1B1 Số phóng đại ảnh lúc đầu: k1 0 (2) 0,5 đ d1 AB ' d2 A2B2 Số phóng đại ảnh sau khi dịch chuyển thấu kính: k2 0 (3) 0,5 đ d2 AB ' k1 A2B2 d2.d1 2 Từ (2) và (3) suy ra: ' . (4) 0,5 đ k2 A1B1 d1.d2 3 ' d1.f ' d2.f Theo công thức thấu kính ta có d1 (5), d2 (6) 0,5 đ d1 f d2 f Từ (1),(4), (5) và (6) suy ra d1 = f + 20 (cm) (7) Gọi L1 và L2 lần lượt là khoảng cách giữa vật và ảnh trước và sau khi dịch chuyển thấu kính ta có: 25 L d d' , L d d' và L L d d' d d' (cm) . (8) 1 đ 1 1 1 2 2 2 2 1 2 2 1 1 3 Từ (1), (5), (6), (7) và (8) ta có: f 2 = 100. Suy ra: f = -10(cm). 1 đ Bài 5. Khi ngắt điện, trong ống dây xuất hiện suất điện động tự cảm etc do đó có dòng điện qua ống dây: e I tc R DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn e Điện lượng chuyển qua ống dây trong thời gian t là: q = It = tc . t . 0,5 đ R     Với e q q 2 1 0,5 đ tc t R R 2 là từ thông qua ống dây khi I=0 suy ra: 2 =0 1 là từ thông qua ống dây khi I=I0 suy ra: 1 L.I0 L.I q 0 (1) 0,5 đ R N 2 N 2 D2 Đối với một ống dây: L  S  (2) 0  0 4  4 Mặt khác điện trở ống dây: R (3) 0,5 đ S d2 N 2 2d2D2 Thay (2) và (3) vào (1) ta được: q  I . (4) 0 16  0 Với chiều dài dây  N D (5), chiều dài ống dây  Nd (6) 0,5 đ Dd 510 2 210 4 Thay (5) và (6) vào (4) ta được: q  I 4 10 7 1 1,4510 4 C . 0,5 đ 0 16 0 161,710 8 HẾT DeThi.edu.vn
Bộ 30 Đề thi học sinh giỏi Lý 11 (Có đáp án) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 16 Së GD - §T Thanh Hãa ®Ò thi häc sinh giái Trêng THPT §«ng S¬n I M«n VËt lý - Líp 11 Thêi gian lµm bµi: 180 phót  Câu 1 (4 điểm) Cho hai điện tích điểm q 1 = 4C; q2 = 9C đặt tại hai điểm A và B trong chân không với AB=1m. Điện tích q0 đặt tại điểm M sao cho lực điện tổng hợp tác dụng lên q 0 bằng 0. Hỏi điện tích q0 phải có giá trị bằng bao nhiêu để lực điện tổng hợp tác dụng lên q1 và q2 đều bằng 0. Câu 2 (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ, biết R 1 = 18Ω và điện trở toàn mạch AB là 9Ω. Nếu đổi chỗ R 1 cho R2 thì điện trở của mạch AB bây giờ là 8Ω. 1. Tính R2 và R3. 2. Biết R1, R2, R3 chịu được hiệu điện thế lớn nhất lần lượt là U1 = 12V, U2 = U3 = 6V. Tính hiệu điện thế và công suất lớn nhất mà bộ điện trở mắc như hình vẽ chịu được. R 3. Mắc bộ điện trở nói trên nối tiếp với một bộ bóng đèn gồm các 1 đèn giống nhau có ghi 3V - 1W, tất cả được mắc vào mạch có A B hiệu điện thế U=18V không đổi. Tìm cách mắc bộ bóng đèn với R R số bóng nhiều nhất mà các đèn vẫn sáng bình thường. 2 3 A Câu 3 (4 điểm) , r R4 Cho mạch điện như hình vẽ. R1 = R2 = R3 = 40Ω. R4 = 30Ω. r = 10Ω. Ampe kế điện trở không đáng kể chỉ 0,5A R3 1. Tính suất điện động của nguồn điện. R1 R2 2. Nếu đổi chỗ nguồn và ampe kế thì ampe kế chỉ bao nhiêu. Câu 4 (4 điểm) 0 Trong mặt phẳng nghiêng góc = 60 so với mặt phẳng nằm B ngang có hai thanh kim loại cố định, song song theo đường dốc chính, cách nhau khoảng l = 20cm, nối với nhau bằng một điện trở R = 2Ω. R Đoạn dây dẫn AB điện trở r = 1Ω, khối lượng m = 10g, đặt vuông góc A với hai thanh kim loại có thể trượt không ma sát trên hai thanh đó. Hệ thống được đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 2,5T. Thả cho AB trượt không vận tốc ban đầu. 1. Tính vận tốc thanh AB khi nó chuyển động đều và cường độ B dòng điện qua R DeThi.edu.vn