Đề thi học sinh giỏi Vật lí lớp 11 - Trường THPT Phạm Hồng Thái

SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2011-2012 TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI ĐỀ THI MÔN VẬT LÍ LỚP 11 (Thời gian làm bài 120 phút) R1 R R2 a b E1 E2 D Câu 1.(5 điểm)Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết điện trở của điốt lý tưởng D theo chiều thuận bằng không và theo chiều nghịch là vô cùng lớn; điện trở trong của các nguồn không đáng kể, E1 = 20V, E2 = 60V, R1 = 10kW, R2 = 20kW, R = 5kW. Tính cường độ dòng điện đi qua điốt? Câu 2: (4 điểm)Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: Một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở R0 đã biết giá trị, một biến trở con chạy Rb có điện trở toàn phần lớn hơn R0, hai công tắc điện K1 và K2, một số dây dẫn đủ dùng. H1 Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. Câu 3. (3 điểm) Đặt 3 quả cầu nhỏ giống nhau mang thừa 1010 eleectron như nhau tại 3 đỉnh của một tam giác đều canh a= 3 cm trong không khí Xác định lực tương tác giữa chúng? Xác định véc tơ cảm ứng từ tại tâm tam giác? N Câu 4.(5 điểm)Hai thanh dẫn cứng AA’ và CC’ dặt nằm ngang song song A A’ với nhau và cách nhau 4 cm , Đầu AC nối với nguồn điện E = 12 V , r= 1 ôm . Thanh kim loại MN đặt vuông góc với 2 thanh cứng có độ dài vừa đủ . E,r B Hệ số ma sát giữa thanh MN với 2 thanh cứng là 0,2.Hệ thống đặt trong từ trường đều thẳng đứng hướng xuống có độ lớn B= 0,5 T( HV2) a.Xác định lực từ tác dụng lên thanh MN? Thanh MN có m= 500g,R=2 Ω C M C’ b.Xác định suất điện động của nguồn điện để thanh MN bắt đầu trượt? H2 Câu 5 ( 3 điểm) Cho mạch tụ điện như hình vẽ (H3) Các tụ giống nhau có điện dung C= 600 nF.Hiệu điện thế 2 đầu nạch U =10 V . . Dây nối có điện trở không đáng kể. Tính Điện dung bộ tụ? M N E Điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ? A C1 C2 C3 C4 B H3 -----------------HẾT---------------- SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2011-2012 TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI THI HSG 11 MÔN VẬT LÍ Câu1 (5 đ) e0 R0 D 5kW .Xét hiệu điện thế giữa hai đầu a, b khi điốt thông mạch: .Tổng trở của hai đầu a, b: .Sơ đồ tương đương của mạch điện trên ở hình bên. .Từ sơ đồ tương đương dễ dàng tính được dòng qua điốt lúc thông mạch: 1 đ 1 đ 1 đ 2 đ Câu 2 ( 4đ) Bố trí mạch điện như hình vẽ A K1 K2 R0 Rb + - U (hoặc mô tả đúng cách mắc). - Bước 1: Chỉ đóng K1: số chỉ ampe kế là I1. Ta có: U = I1(RA + R0) (1) - Bước 2: Chỉ đóng K2 và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ I1. Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng R0. - Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 2 rồi đóng cả K1 và K2, số chỉ ampe kế là I2. Ta có: (2) -Giải hệ phương trình (1) và (2), ta tìm được: 0,5 đ 1 đ 1 đ 1 đ 0,5 đ Câu 3 (3đ) Xác định được F1 . có vẽ véc tơ F1 .độ lớn F1==2560(N) Xác định được F2 có vẽ véc tơ và độ lớn F2==2560(N) Xác định được véc tơ tổng có vẽ hình F =F1+F2 Độ lớn F =2F1Cos300=2560(N) q1 b.Xác định được các véc tơ E1, E2, E3 có vẽ hình tìm đượcE1=E2=E3 F1 q2 q3 T ìm được E = 0 F F2 0,5 đ 0,5đ 0,5 đ 0,5đ 1đ Câu 4 (5 đ) a.Lực từ(2 đ) . .Điểm dặt tại trung điểm của MN F . Phương vuông góc với B và I N1 . Chiều Xác định theo quy tắc bàn tay trái (HV) fms1 .Độ lớn F=B.I.MN Ẻ,r F I F =BlE/R+r =0,8(N) N2 Fms2 P b. Tìm E để thanh MN bắt đầu trượt(3 đ) Tác dụng lên thanh MN có các lực P , F, N1,N2 ,fms1,fms2 Để thanh MN bắt đầu trượt thì F BlE/R+r E 1đ 1đ 1 đ 1đ 1 đ Câu 5 (3 đ) a.Chập các điểm có cùng điện thế vẽ lại mạch điện (HV) Phân tích mạch (C1//C2//C3)ntC4 Cb=3C.C/(3C+C)=3C/4=3.600/4=450(nF) A ,N M,E B b.Điện tích mỗi tụ Qb=QAM=QMB=Cb.Ub=450.10=4500(nC) Q4=4500(nC) Q1=Q2=Q2=QAM/3=4500/3=1500(nC) Hiệu điện thế mỗi tụ: U1=U2=U3= U4 =-Ub-U1=7,5(V) 0,5đđ 0,5đ 0,5đ 0,5 đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ Chú ý: Trong các bài toán nếu thí sinh giải bằng cách khác đúng đáp số cho điểm tối đa SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2011-2012 TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI ĐỀ THI MÔN VẬT LÍ 10 (Thời gian làm bài 120 phút) Câu 1(5 điểm).Làm thế nào xác định hệ số ma sát của một thanh trên một mặt phẳng nghiêng mà chỉ dùng một lực kế(hình vẽ)?Biết độ nghiêng của mặt phẳng là không đổi và không đủ lớn để cho thanh bị trượt. Câu 2 (5 điểm) Một vật có khối lượng m = 60kg đặt trên sàn của buồng thang máy. Lấy g = 10m/s2 . Hãy tính áp lực của vật lên sàn thang máy trong các trường hợp: a.Thang máy chuyển động nhanh dần đều đi lên với gia tốc a = 2m/s2 b.Thang máy chuyển động nhanh dần đều đi xuống với gia tốc a = 2m/s2. Câu3: (5 điểm) Một vật đang chuyển động trên mặt bàn nằm ngang với tốc độ ban đầu 3m/s. Hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn là µ=0,1. Lấy g = 10m/s2 a. Tính gia tốc của vật b. Hỏi vật đi được một đoạn bao nhiêu thì dừng lại c. Tính gia tốc của vật trong trường hợp vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng với một góc nghiêng = 300 Câu 4 (5 điểm). Mét xuång m¸y h­íng theo ph­¬ng B¾c ch¹y ngang s«ng víi vËn tốc 10 km/h so víi dßng n­íc .Dßng s«ng ch¶y víi vËn tèc kh«ng ®æi 5km/h vÒ h­íng phương Đ«ng.H·y x¸c ®Þnh vÐc t¬ vËn tèc cña xuång ®èi víi mét ng­êi ®øng trªn bê s«ng -----------------HẾT---------------- SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2011-2012 TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI THI HSG 10 MÔN VẬT LÍ Câu1 (5 đ) .Để thanh chuyển động lên đều: FL = Pcos+ Psin (1). .Để thanh chuyển động xuống đều: FX = Pcos- Psin (2). Từ (1) và (2) è sin = ; cos = èsin2 + cos2= 1. è( )2 + ( )2 = 1 è = Đo FL, FX, P bằng lực kế và sử dụng công thức trên để suy ra 1 đ 1 đ 0,5 đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 1 đ Câu 2 ( 5đ) a. Thang máy lên nhanh dần đều thì véc tơ gia tốc a hướng lên Vẽ hình phân tích và biểu diễn được các lực tác dụng lên vật trong đó có lực quán tính hướng xuống -Viết được pt P + N+fq=0 (1) N a -Chiếu lên hướng của N=> -P+N-fq=0 => N=P+fq =>N=m(g+a) N=60(10+2)=720 (N) => Áp lực vật đè lên sàn thang máy: Q=N=720(N) P fq b.Thang máy đi xuống ND Đ véc tơ a hướng xuống fq hướng lên Q Giải tương tự Q=N=m(g-a) =60(10-2)=480(N) 1 đ 1 đ 1 đ 2 đ Câu 3 (5 đ) a. Gia tốc của vật là: y x 0 Chọn hệ trục tọa độ gắn với vật như hình vẽ Các lức tác dụng lên vật là: , , Theo định luật II Niu- tơn ta có: + + = m. (1) Chiếu (1) lên 0y: N - P = 0 N = P Chiếu (1) lên 0x: - = m.a a = - /m = - 1(m/s2) b. Quãng đường mà vật đi được một đoạn thì dừng lại là: v2 - = 2a.s s = - /2a = 32/2 = 4,5(m) N š P š P1 š P2 š O x Fms š c. Gia tốc của vật trong trường hợp vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng với một góc nghiêng = 300 là: Các lức tác dụng lên vật là: , , Theo định luật II Niu- tơn ta có: + + = m. (2) Chọn Ox, PT CĐ theo Ox : Psin - Fms = ma. (3) PTCĐ theo Oy : N – P cos = 0 (4) (3) và (4) => a = g(sin- cos) = 4,1(m/s2) 0,5 đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0.5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Câu 4 (5 đ) Gäi v1,3 lµ vËn tèc tuyÖt ®èi cña xuång ®èi víi bê,v1,2 lµ vËn tèc t­¬ng ®èi cña xuång ®èi víi dßng n­íc,v2,3 lµ vËn tèc kÐo theo cña xuång b»ng vËn tèc dßng n­íc ®èi víi bê ¸p dông c«ng thøc céng vËn tèc v1,3=v1,2+v2,3 v1,2 v1,3 (v1,3)2=(v1,2)2 +(v2,3)2 VÏ ®­îc h×nh α O v2,3 V1,3= Ph­¬ng cña v1,3 lËp víi v2,3 mét gãc α Tanα= => α=640 VËy ng­êi døng trªn bê s«ng thÊy xuång ch¹y theo h­íng ®«ng b¾c lµm mét gãc 640 so víi h­íng ®«ng 0,5® 0,5® 1® 0,5® 1® 1® 0,5®