Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí Lớp 11 - Năm học 2012-2013 - Trường THPT Yên Định 2 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường môn Vật lí Lớp 11 - Năm học 2012-2013 - Trường THPT Yên Định 2 (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT THANH HÓA KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 2 NĂM HỌC 2012-2013 Môn Vật Lý 11 – Thời gian 180 phút ĐỀ CHÍNH THỨC ( Đề bài gồm 08 câu) Câu 1 ( 4 điểm): Một giọt dầu hình cầu đường kính 0,5mm nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng. Khối lượng riêng của dầu 800kg / m3 . Khoảng cách giữa hai bản tụ điện d = 1cm, hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là 220V, bản dương ở phía trên. Lấy g=10m/s2, bỏ qua lực đẩy ác si mét của không khí a) Tính điện tích của giọt dầu b) Đột nhiên đổi dấu hiệu điện thế nhưng giữ nguyên độ lớn, hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào? Tính gia tốc của giọt dầu Câu 2 ( 2 điểm): Một electron bay trong điện trường giữa hai bản của một tụ điện đã tích điện và đặt cách nhau 2cm với vận tốc 3.10 7m/s theo song song với các bản của tụ điện. Hiệu điện thế giữa hai bản phải là bao nhiêu để electron lệch quỹ đạo 2,5mm khi đi được đoạn đường 5cm trong điện trường. Câu 3 ( 2 điểm): Một sợi dây dẫn thẳng dài  0,5m chuyển động với vận tốc v = 2m/s trong một từ trường đều cảm ứng từ B = 0,5mT. Xác định hiệu điện thế giữa hai đầu dây nếu góc giữa đoạn dây và vecto cảm ứng từ là 300 , góc giữa vecto cảm ứng từ và vận tốc v là  400 , góc giữa vận tốc và đoạn dây là  500 Câu 4 (1 điểm): Lắp điện trở thuần A có ghi (10V; 2,0W) vào nguồn điện có suất điện động không đổi thì công suất tiêu thụ trên nó là 2,0W. Hỏi nếu lắp điện trở thuần B có ghi (10V; 5,0W) vào nguồn có suất điện động như trên thì công suất trên nó có thể nhỏ hơn 2,0W được không? Tại sao? Câu 5 ( 4 điểm): Một tụ phẳng không khí có điện dung C0 0,1F được tích điện đến hiệu điện thế U = 100V a) Ngắt tụ ra khỏi nguồn: Nhúng tụ vào điện môi lỏng có hằng số điện môi  4 . Tính điện dung, điện tích và hiệu điện thế của tụ lúc này b) Vẫn nối tụ với nguồn rồi nhúng vào điện môi lỏng trên. Tính điện dung, điện tích và hiệu điện thế của tụ lúc này Câu 6 ( 1 điểm): Một dòng điện trong ống dây phụ thuộc vào thời gian theo công thức: i = 0,4.(5 – t), trong đó i tính bằng A, t tính bằng s. Ống dây có hệ số tự cảm L = 0,005H. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây. Câu 7 ( 4 điểm): Một cái đinh OA đặt thẳng đứng vuông góc với mặt nước của một chậu nước, phần chìm trong nước dài 10cm, đầu A của đinh ở trong nước. Chiết suất của nước n=4/3. a) Khi đặt mắt ngoài không khí quan sát đinh theo phương gần vuông góc với mặt nước ta sẽ thấy A cách mặt nước bao nhiêu cm b) Đinh được cắm vuông góc vào tâm O của một đĩa gỗ hình tròn có bán kính R = 5cm. đĩa gỗ được thả nổi trên mặt thoáng của một chậu nước Cho chiều dài OA giảm dần, Tìm khoảng cách OA để mắt không còn nhìn thấy đầu A của đinh Câu 8 ( 2 điểm): Cho các dụng cụ sau: - Một đèn 220V – 15W - Một đèn 220V – 100W - Một khóa K ( đóng ngắt điện đơn) - Dây nối ( điện trở không đáng kể) Hãy mắc một mạch điện sao cho: Khi đóng khóa K thì đèn này sáng, đèn kia tối và khi K ngắt thì hai đèn tối sáng ngược lại ===HẾT===
2. SỞ GD&ĐT THANH HÓA KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 2 NĂM HỌC 2012-2013 Môn Vật Lý 11 – Thời gian 180 phút ( Đề bài gồm 08 câu) MA TRẬN ĐỀ Mức độ Mức độ Mức độ Mức độ Câu Ý Ghi chú khó 1 khó 2 khó 3 khó 4 a X (2,5 điểm) 1 b X (1,5 điểm) 2 (2,0 điểm) X 3 (2,0 điểm) X 4 (1,0 điểm) X a X (2,5 điểm) 5 b X (1,5 điểm) 6 (1,0 điểm) X a X (2,0 điểm) 7 b X (2,0 điểm) 8 (2,0 điểm) X (Mức độ khó tăng dần từ 1 đến 4)
3. SỞ GD&ĐT THANH HÓA KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH 2 NĂM HỌC 2012-2013 Môn Vật Lý 11 – Thời gian 180 phút ĐỀ CHÍNH THỨC ( Đề bài gồm 08 câu) HƯỚNG DẪN CHẤM Câu Ý Nội dung Điểm 4 Trọng lượng của giọt dầu P m.g V. .g r3. g 0,5 3 U Lực điện tác dung lên giọt dầu F q E q 0,5 d d U 4 3 a Điều kiện cân bằng Fd P q r . g 0,5 d 3 1 4 r3 g.d Suy ra q 23,8.10 12 C 0,5 3U Do trọng lực hướng xuống nên lực điện hướng lên, mà bên trên là bản dương nên giọt dầu 0,5 mang điện tích âm q 23,8.10 12 C Nếu đột nhiên đổi dấu mà vẫn giữ nguyên độ lớn của hiệu điện thế thì lực điện tác động 1,0 b lên giọt dầu sẽ cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn với trọng lực Vậy giọt dầu sẽ chịu tác dụng của lực 2P và thu gia tốc 2g=20m/s2 0,5 F e E e U amd Ta có a U (1) 0,5 m m md e 2 Mặt khác: 1 2 2h 2h 2hv (2) h at a 2 2 2 2 t s s 0,5 2 v 2mhv2 Từ (1) và (2): U 204,75V 1 e s2 Vẽ hệ trục Oxyz Dây đặt dọc theo trục Ox, vecto vận tốc của dây nằm 0,5 trong mặt phẳng Oxy 3 Hiệu điện thế giữa hai đầu dây chính bằng suất điện động cảm ứng 0,5 U BZ v.sin (cos coscos )2 Từ hình vẽ tìm thành phần BZ: B Bsin  1 0,5 Z sin2 .sin2  (cos coscos )2 Từ đó U Bv sin  sin . 1 0,16.10 3V 0,16mV  sin2 .sin2  0,5
4. Có khả năng vì: Gọi R1; R2 là điện trở của hai dụng cụ A và B ta tìm được 102 102 R 50; R 20 1 2 2 5 2  Khi dùng A công suất tiêu thụ vừa đủ công suất định mức: P1 .R1 2W R1 r 4 2 1  Khi dùng B công suất tiêu thụ thực tế là P2 .R2 2W R2 r Từ đó nếu điện trở trong của nguồn tăng lên thì đủ để công suất tiêu thụ <2W Khi đó r 10 10 Điện dung của tụ: S  S Ngoài không khí C0 ; trong môi trường có hằng số điện môi C1 1 4 kd 4 kd Vậy C1 C0 0,4F a Khi ngắt tụ ra khỏi nguồn và đưa vào môi trường có hằng số điện môi  thì điện tích của 1 5 tụ không đổi Q1 Q0 C0.U 10C Q1 Q0 U Hiệu điện thế trên tụ lúc này: U1 25V 0,5 C1 C0  Điện dung của tụ lúc này C2 C1 C0 0,4F 0,5 Do vẫn nối với nguồn nên hiệu điện thế vẫn là hiệu điện thế của nguồn U2=U1=100V 0,5 Điện tích của tụ Q2=C2.U2 = 40 C 0,5 i1 2 0,4t1 ; i2 2 0,4t2 ; i i2 i1 0,4(t2 t1) 0,5 6 i Suất điện động tự cảm e L 0,002V 0,5 tc t + Chỉ xét chùm tia tới hẹp gần vuông góc với mặt phân cách i, r nhá tgi sini, tgr sinr . + Công thức về lưỡng chất phẳng: 1 HI AH.tgi AH.sin i A' H.sin r AH.sin i HI A' H.tgr A' H.sin r . sin i n A' H AH. A' H AH 2 7,5cm 1 sin r n1 7 Để ở bất kì vị trí nào ta cũng không quan sát đầu A của đinh thì tại vị trí gần mép đĩa là chỗ dễ nhìn thấy nhất thì cũng 1 không có tia khúc xạ (tức là xẩy ra phản xạ toàn phần). Lúc đó, sin góc tới phải lớn hơn hoặc bằng sin góc giới hạn phản xạ toàn phần, tức là: R 1 2 1 sin i sin i0 h R n 1 4,41 cm . h2 R2 n
5. Mắc mạch như hình vẽ - Khi K đóng đèn 15W sẽ tắt còn đén 100W sáng bình thường 1 - Khi K mở đèn 15W sẽ sáng còn đèn 100W gần như không sáng U 2 8 Vì: R Suy ra R1 3200; R2 484 ; P U1 R1 suy ra U1=190V : Hiệu điện thế này chỉ nhỏ hơn hiệu điện thế định mức một ít U2 R2 nên đèn 15W sáng yếu hơn bình thường một chút. 1 Còn hiệu điện thế U2 = 220 – U1=30 V nhỏ hơn nhiều so với hiệu điện thế định mức nên đèn 100W hàu như không sáng ( Ngoài ra còn có nguyên nhân điện trở tăng theo nhiệt độ làm cho hiện tượng càng rõ rệt hơn)