Đề thi học sinh giỏi môn Lý lớp 11 - Kèm Đ.án

Chia sẻ: Hà Văn Văn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

1.295
lượt xem 80
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giúp các bạn học sinh củng cố lại phần kiến thức đã học, biết cấu trúc ra đề thi như thế nào và xem bản thân mình mất bao nhiêu thời gian để hoàn thành đề thi này. Hãy tham khảo đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý 11 kèm đáp án.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề thi học sinh giỏi môn Lý lớp 11 - Kèm Đ.án

SỞ GD & ĐT VĨNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 NĂM HỌC 2011-2012 PHÚC ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ ----------------- Dành cho học sinh THPT không chuyên ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề. ------------------------ Câu 1: Một ống thuỷ tinh nhỏ, tiết diện đều, một đầu kín, một đầu hở, chứa một khối khí lí tưởng được ngăn cách với không khí bên ngoài bằng cột thuỷ ngân có chiều cao h=119mm. Khi ống thẳng đứng miệng ống ở dưới, cột không khí có chiều dài l1=163mm. Khi ống thẳng đứng miệng ống ở trên, cột không khí có chiều dài l2=118mm. Coi nhiệt độ khí E1,r1 E2,r2 không đổi. Tính áp suất Po của khí quyển và độ dài lo của D cột không khí trong ống khi ống nằm ngang. Câu 2: V Cho mạch điện như hình 1. Biết E1=6V, r1=1Ω, R1 R3 r2=3Ω, R1=R2=R3=6Ω. Vôn kế lí tưởng. A B a) Vôn kế chỉ 3V. Tính suất điện động E2. C b) Nếu nguồn E2 có cực dương nối với B, cực âm nối với D thì vôn kế chỉ bao nhiêu? R2 Câu 3: Có 4 quả cầu nhỏ giống hệt nhau, mỗi quả có khối Hình 1 lượng m, điện tích q. Treo 4 quả vào điểm O bằng 4 sợi dây mảnh cách điện dài l. Khi cân bằng, bốn điện tích nằm tại 4 đỉnh của hình vuông ABCD cạnh a=l. a) Tính lực điện do ba điện tích đặt tại A, B, D tác dụng lên điện tích đặt tại C theo q, l và hằng số điện k. b) Tính giá trị của q theo m, l và gia tốc trọng trường g. Nm2 Áp dụng bằng số: l=20cm, m= (1  2 2) gam, g=10m/s2, k= 9.109 ( ). C2   Câu 4: B Hai thanh ray có điện trở không đáng kể được ghép song song với nhau, cách nhau một khoảng l trên mặt phẳng nằm ngang. Hai đầu của hai thanh được nối với nhau bằng điện trở R. Một  R thanh kim loại có chiều dài cũng bằng l, khối l v lượng m, điện trở r, đặt vuông góc và tiếp xúc với   hai thanh. Hệ thống đặt trong một từ trường đều B có phương thẳng đứng (hình 2). 1. Kéo cho thanh chuyển động đều với vận tốc v. Hình 2 a) Tìm cường độ dòng điện qua thanh và hiệu điện B thế giữa hai đầu thanh. b) Tìm lực kéo nếu hệ số ma sát giữa thanh với ray là μ. C 2. Ban đầu thanh đứng yên. Bỏ qua điện trở của thanh và ma sát giữa thanh với ray. Thay điện trở R bằng một tụ điện C đã được tích điện đến hiệu điện thế U0. Thả cho thanh tự do, khi tụ h phóng điện sẽ làm thanh chuyển động nhanh dần. Sau một thời 1 A  Hình 3
gian, tốc độ của thanh sẽ đạt đến một giá trị ổn định vgh. Tìm vgh? Coi năng lượng hệ được bảo toàn. Câu 5: Thanh đồng chất AB tiết diện đều dài l=2m, trọng lượng P, đứng yên trên mặt sàn nằm ngang và tựa vào một con lăn nhỏ không ma sát C gắn vào đầu bức tường ở độ cao h=1m (hình 3). Giảm dần góc  thì thấy thanh bắt đầu trượt khi =700. Hãy tính hệ số ma sát nghỉ giữa thanh và sàn khi đó. --------------------HẾT-------------------- SỞ GD & ĐT VĨNH KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 NĂM HỌC 2011-2012 PHÚC HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ THANG ĐIỂM ----------------- MÔN: VẬT LÝ – KHÔNG CHUYÊN Câu Nội dung Điểm Khi miệng ống ở dưới, không khí trong ống có thể tích V 1=Sl1, áp suất P1=(Po-h) mmHg. 0,25 Khi miệng ống ở trên, không khí trong ống có thể tích V2=Sl2, áp suất P2=(Po+h) mmHg. 0,25 Quá trình đẳng nhiệt: P1V1=P2V2 0,25 1 Sl1 ( Po  h)  Sl2 ( Po  h) 0,25 (2đ)  Po  743mmHg 0,25 Khi ống nằm ngang, không khí trong ống có thể tích Vo=Slo, áp suất 0,25 P o. Quá trình đẳng nhiệt: P1V1=PoVo 0,25 Slo Po  Sl1 ( Po  h )  lo  137 mm 0,25 E1,r1 E2,r2 D I V R1 R3 A I1 B 2 C I2 (2đ) R2 R2 ( R1  R3 ) Điện trở mạch ngoài là: R   4 0,25 R2  R1  R3 2
I1 R2 1 I I đến A rẽ thành hai nhánh:    I1  0,25 I 2 R1  R3 2 3 UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I = 6 -3I 0,25 U CD  3V  6 -3I =  3  I = 1A, I = 3A 0,25 * Với I= 1A  E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = 8  E2 = 2V 0,25 * Với I = 3A E1 + E2 =8 .3 = 24  E2 = 18V 0,25 Khi đổi chỗ hai cực thì hai nguồn mắc xung đối. Với E2 = 2V< E1: E1 phát, E2 thu, dòng điện đi ra từ cực dương của E1 E1  E2 I  0,5 A  UCD = UCA + UAD =6 -3I = 4,5V R  r1  r2 0,25 Với E2 = 18V > E1: E2 là nguồn, E1 là máy thu E2  E1 I  1,5 A R  r1  r2 UCD = UCA + UAD = R1I1 + E1 +r1I = 6 +3I = 10,5V 0,25 Lực tác dụng vào điện tích đặt tại C như hình vẽ.      FAC  FBC  FDC  F (1) 0,25  Do tính đối xứng nên lực F cùng chiều với AC 0,25 HV 0,25 3 (2đ) Chiếu phương trình (1) lên phương AC ta được: 0,25 F = FAC + FDCcos450 + FBCcos450 2  F  kq  1  2  2   0,25 l 2  Xét quả cầu C. Các lực tác dụng vào quả cầu gồm:        T , P , FAC , FBC , FDC .        Tại vị trí cân bằng của quả cầu C: T  P  FAC  FBC  FDC  0       F  P  T (như hình vẽ) 3
    Hợp lực của F  P phải có phương của dây treo OC. 0,25 kq 2 mgl 2 Do =45 0 nên F  P  mg  l2   0,5  2  q  k (0, 5  2) 0,25 Thay số: q  3.107 C . 0,25 1) Suất điện động cảm ứng: E = Blv 0,25 Blv a) Cường độ dòng điện: I  Rr 0,25 BlvR Hiệu điện thế hai đầu thanh: U=I.R= Rr 0,25 B 2l 2v 2) Lực từ cản trở chuyển động: Ft = B.l.I = 0,25 Rr B 2l 2v 4 Lực kéo: F = Ft + Fms = + μmg 0,25 Rr (2đ) Khi thanh chuyển động ổn định thì gia tốc của nó bằng 0  cường độ dòng điện trong mạch bằng 0  hiệu điện thế trên tụ bằng suất điện động cảm ứng: U = E = Blvgh 0,25 Bảo toàn năng lượng: 1 1 1 1 1 1 CU 0  CU 2  mv 2 hay CU 0  CB 2 l 2 v gh  mv gh 2 gh 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0,25 C vgh = U 0 2 2 0,25 CB l  m B N2 C N1 h HV P 0,25 A  Fms 5 (2đ) Phương trình cân bằng mômen với trục quay A: AB h Plcos sin 0,5 P. cos  N 2 . AC  N 2 .  N2  2 sin  2h Điều kiện cân bằng tịnh tiến theo phương đứng có: Plcos 2 sin  0,25 P  N1  N 2 cos  N1  P  2h Điều kiện cân bằng tịnh tiến theo phương ngang có: 0,25 4
Plcos sin 2  Fms  N 2 sin   2h Vì thanh không trượt nên ma sát là ma sát nghỉ, do vậy: lcos sin 2  0,25 Fms   N1    2h  lcos 2 sin  Với   70o    0,34 0,5 ------------------HẾT------------------ 5
SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013 ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn: VẬT LÍ Khóa ngày: 27/3/2013 Số báo danh:............. Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1. (2,0 điểm) Từ một điểm A trên cao, một vật nhỏ được ném thẳng đứng hướng lên với tốc độ v0. Bỏ qua lực cản của không khí, lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2. a) Với v0 = 10 m/s, tính độ cao cực đại của vật nhỏ so với điểm A và tính quãng đường vật đi được sau thời gian 1,5 s kể từ khi ném. b) Nếu tốc độ của vật nhỏ khi đi qua vị trí C bên dưới A một đoạn h = 3 m gấp đôi tốc độ của nó khi đi qua điểm B phía trên A một đoạn h thì độ cao cực đại của vật so với điểm A là bao nhiêu? Câu 2. (2,0 điểm) Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi trạng thái theo chu trình 1-2-3-1. Quá trình 1-2 là quá trình đẳng tích, 2-3 là quá trình đẳng áp, 3-1 là quá trình mà áp suất p biến thiên theo hàm số bậc nhất đối với thể tích V. Biết áp suất và thể tích của khối khí tại các trạng thái 1, 2, 3 tương ứng lần lượt là p1 = p0, V1 = V0; p2 = 2p0, V2 = V0; p3 = 2p0, V3 = 2V0. (1) K (2) a) Hãy vẽ hình biểu diễn chu trình nêu trên trong hệ tọa độ p-V. b) Tính hiệu suất của chu trình. E2 Câu 3. (2,5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện (E1) có suất E 1 , r1 E R0 điện động E1 = 10 V và điện trở trong r1 = 1 , nguồn (E2) có suất điện C R động E2 và điện trở trong không đáng kể, nguồn (E) có suất điện động E = 6 V, điện trở R0 = 6 , biến trở có giá trị R thay đổi được và tụ điện Hình cho câu 3 có điện dung C = 0,1 F. Bỏ qua điện trở các dây nối. a) Khi E2 = 8 V, R = 2 . - Tính cường độ dòng điện qua các nguồn (E1), (E2) và qua điện trở R0. - Ban đầu khóa K ở chốt (1) sau đó được chuyển sang chốt (2), tính điện M lượng chuyển qua nguồn (E) và nhiệt lượng tỏa ra trên nguồn này khi điện tích trên tụ điện đã ổn định.  V +B b) Với giá trị nào của E2 để khi thay đổi giá trị biến trở R, cường độ dòng điện N qua nguồn (E1) không thay đổi? Câu 4. (2,5 điểm) Một sợi dây dẫn đồng nhất, tiết diện ngang S0 = 1 mm2, điện trở suất  = 2.10-8 m, được uốn thành một vòng tròn kín, bán kính r = 25 cm. Đặt vòng dây nói trên vào một từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với Hình cho câu 4 mặt phẳng vòng dây. Cảm ứng từ của từ trường biến thiên theo thời gian B = kt, với t tính bằng đơn vị giây (s) và k = 0,1 T/s. a) Tính cường độ dòng điện cảm ứng trong vòng dây. b) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm bất kì trên vòng dây. c) Nối vào giữa hai điểm M, N trên vòng dây một vôn kế (có điện trở rất R1 lớn) bằng một dây dẫn thẳng có chiều dài MN = r 2 như hình vẽ. Rx Tính số chỉ của vôn kế. R2 R3 Câu 5. (1,0 điểm) Một đoạn mạch điện được mắc như hình vẽ. Các điện trở R6 chưa biết giá trị, điện trở dây nối không đáng kể. R5 R4 - Dụng cụ thí nghiệm: một ôm kế (đồng hồ đo điện trở) và một đoạn dây Hình cho câu 5 dẫn (có điện trở không đáng kể). - Yêu cầu: xác định giá trị của Rx mà không tháo rời các điện trở khỏi mạch.
---------- Hết ----------
SỞ GIAÓ DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 THPT QUẢNG BÌNH NĂM HỌC 2012 – 2013 Môn: VẬT LÍ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Câu Nội dung Điểm Chọn trục tọa độ Oy thẳng đứng hướng lên, gốc O tại A, gốc thời gian là lúc ném vật nhỏ. Chọn mốc thế năng tại A ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 0,25 - Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại A và tại độ cao cực đại ymax 1 mv 2 = mgymax 2 0 v02 102 a  ymax = = = 5 m ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2g 2.10 0,25 (1,0đ) - Phương trình chuyển động của vật 1 y = - gt2 + v0t = -5t2 + 10t 2 Khi t = 1,5 s y = y1 = -5.(1,5)2 + 10.1,5 = 3,75 m ……………………………………………………………………………………………………………….. 1(2đ) 0,25 Quãng đường vật đi đc s = ymax + (ymax - y1) = 5 + (5 - 3,75) = 6,25 m ………………………………………………………………………………………… 0,25 Giả sử tốc độ tại B là v thì tốc độ tại C là 2v, ta có v2 – v02 = -2gh ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 0,25 (2v)2 – v02 = -2g(-h) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 0,25 10gh  v02 = b 3 (1,0đ) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại A và tại độ cao cực đại ymax 1 mv 2 = mgymax 2 0 v02 5h  ymax = = = 5 m ……….…………………………………………………………………………………………………………………………………… 2g 3 0,5 Hình vẽ biểu diễn chu trình a (0,5đ) 0,5 2(2đ) - Công mà khí thực hiện trong chu trình 1 1 A = (2p0 – p0)(2V0 – V0) = p0V0 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 0,5 b 2 2 (1,5đ) -Ta xét từng quá trình để xác định Q1 và Q2 + Quá trình 1-2 Đẳng tích, công A12’ = 0, áp suất tăng suy ra nhiệt độ tăng và
3 Q12 = ΔU12 = p0V0 > 0 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2 0,25 + Quá trình 2-3 Đẳng áp Q23 = A23’ + ΔU23 = 2p0V0 + 3p0V0 = 5p0V0 …………………………………………………………………………………………………… 0,25 13 Q1 = Q12 + Q23 = p0V0 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2 0,25 1 pV A 2 0 0 1 Hiệu suất H = = = = 7,7% ………………………………………………………………………………………………………… Q1 13 13 pV 0,25 2 0 0 Quy ước chiều dòng điện như hình vẽ M (1) K (2) I1 I I2 E 1 , r1 E2 E R0 C R N Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN E1 - UMN I1 = = 10 - UMN r1 E2 - UMN UMN I2 = =4- R 2 UMN UMN I= = ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… R0 6 a Với I = I1 + I2 ta suy ra UMN = 8,4 V 0,25 (1,75đ) Thay trở lại các phương trình ta tính được I1 = 1,6 A, I2 = - 0,2 A, I = 1,4 A ……………………………………………………………………………………………………………………………. 3(2,5đ) - Khi K ở (1), bản trên của tụ tích điện dương 0,25 +q = CUMN = 0,1.8,4 = 0,84 C ………………………………………………………………………………………………………………………………. Khi chuyển K sang (2), bản trên của tụ tích điện âm 0,25 -q’ = -CE = -0,1.6 = -0,6 C …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Điện lượng chuyển qua nguồn E có độ lớn q = |(-q’) – (q)| = 1,44 C………………………………………………… 0,25 - Sau khi chuyển khóa K, điện lượng chuyển qua nguồn q = 1,44 C từ cực âm 0,25 đến cực dương, nguồn thực hiện công A = q.E .………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Công này làm biến đổi năng lượng tụ điện và một phần tỏa nhiệt trên nguồn 0,25 1 1 A = W’ – W + Q  Q = A + W - W’ = q.E + CUMN2 - C E 2 2 2 Thay số ta được Q = (1,44.6 + 0,5.0,1.8,4 – 0,5.0,1.6 ).10-6 = 1,0368.10-5 J………………… 2 2 0,25 Để thay đổi giá trị R mà cường độ dòng điện qua E1 không đổi thì I2 = 0 b Khi đó I1 = I ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 0,25 (0,75đ) UMN 60 10 – UMN =  UMN = V ……………………………………………………………………………………………………………………….... 0,25 6 7
60 E2 = UMN = V ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 7 0,25 Độ lớn suất điện động cảm ứng trên vòng dây 2  (BS) = r .(kt) = kr2 ………………………………………………………………………………………………………………. E= =  t  t t 0,25 Điện trở vòng dây a l 2r R= = .………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. (0,75đ) S0 S0 0,25 Cường độ dòng điện cảm ứng E kr2 krS0 0,1.0,25.10-6 I= = = = = 0,625 A …………………………………………………………………….…………………….. R 2r 2 2.2.10-8 0,25  S0 Lấy hai điểm M, N trên vòng dây, chia vòng dây làm hai cung có chiều dài là l1, l2. Vòng dây tương đương với mạch kín gồm hai nguồn E1, r1 và E2, r2, trong đó E1 r1 l1 = = hay E1r2 = E2r1 ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 0,25 E2 r2 l2 Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN ta có E1 + UMN E2 - UMN I= = ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… r1 r2 0,25 b E2r1 - E1r2 (0,75đ)  UMN = = 0 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… r1 + r2 M 0,25 4(2,5đ) I E 1 , r1 E 2 , r2 I N Sợi dây nối vôn kế giữa M và N chia diện tích vòng dây thành hai phần S r2 r2  S1 = - = -1 4 2 2 2  r2  r23  3 + 2 S2 = S - S1 = .r2 - -1 = +1 = 2 2  2  2   - 2 S1 ……………………………………………………………………………………. 0,25 Suất điện động và điện trở trên cung l1 và l2 có độ lớn tương ứng 1 2 3 + 2 E1 = = kS1 và E2 = = kS2 = E …………………………………………………………………………………………………. t t -2 1 0,25 3 3r c r2 = 3r1 = r = ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 4 2S0 0,25 (1đ) Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN ta có E1 + UMN E2 - UMN I= = r1 r2 3 + 2 E r - 3E 1r1 E2r1 - E1r2  - 2 1 1 2E1  UMN = = = r1 + r2 4r1 -2 2 2 kr 0,1.0,25 Hay UMN = = = 3,125.10-3 V ……………………………………………………………………………………………………… 2 2 0,25
Ta gọi giá trị của bộ điện trở gồm R1, R2, R3 là R và giá trị của bộ điện trở gồm R4, R5, R6 là R’, mạch điện trở thành như hình vẽ: C R Rx A B R’ …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 0,25 - Nối tắt C với B bằng dây nối, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và B ta sẽ đo được giá trị điện trở của bộ gồm R và R’ mắc song song, số chỉ ôm kế là r1, ta có 5 (1đ) 1 1 1 + = (1) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. R R' r1 0,25 - Nối tắt A và C, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và B thì ôm kế chỉ r2 1 1 1 + = (2) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Rx R' r2 - Nối tắt A và B, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và C, số chỉ ôm kế là r3 0,25 1 1 1 + = (3) R Rx r 3 2r1r2r3 Từ (1), (2), (3) suy ra Rx = ……………………………………………………………………………………………………. r1r2 + r3r1 - r2r3 0,25 * Ghi chú: 1. Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó. 2. Không viết công thức mà viết trực tiếp bằng số các đại lượng, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. 3. Ghi công thức đúng mà: 3.1. Thay số đúng nhưng tính toán sai thì cho nửa số điểm của câu. 3.3. Thay số từ kết quả sai của ý trước dẫn đến sai thì cho nửa số điểm của ý đó. 4. Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 3 lần trở lên thì trừ 1,0 điểm. 5. Điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 điểm.
SỞ GD&ĐT QUẢNG KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 THPT BÌNH NĂM HỌC 2012 - 2013 ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn: VẬT LÍ Khóa ngày: 27/3/2013 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian Số báo danh:............. giao đề) Câu 1. (2,0 điểm) Từ một điểm A trên cao, một vật nhỏ được ném thẳng đứng hướng lên với tốc độ v0. Bỏ qua lực cản của không khí, lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2. a) Với v0 = 10 m/s, tính độ cao cực đại của vật nhỏ so với điểm A và tính quãng đường vật đi được sau thời gian 1,5 s kể từ khi ném. b) Nếu tốc độ của vật nhỏ khi đi qua vị trí C bên dưới A một đoạn h = 3 m gấp đôi tốc độ của nó khi đi qua điểm B phía trên A một đoạn h thì độ cao cực đại của vật so với điểm A là bao nhiêu? Câu 2. (2,0 điểm) Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi trạng thái theo chu trình 1-2-3-1. Quá trình 1-2 là quá trình đẳng tích, 2-3 là quá trình đẳng áp, 3-1 là quá trình mà áp suất p biến thiên theo hàm số bậc nhất đối với thể (1) K (2) tích V. Biết áp suất và thể tích của khối khí tại các trạng thái 1, 2, 3 tương ứng lần lượt là p1 = p0, V1 = V0; E2 E 1 , r1 E p2 = 2p0, V2 = V0; p3 = 2p0, V3 = 2V0. R0 C a) Hãy vẽ hình biểu diễn chu trình nêu trên trong hệ tọa R độ p-V. b) Tính hiệu suất của chu trình. Hình cho câu 3 Câu 3. (2,5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện (E1) có suất điện động E1 = 10 V và điện trở trong r1 = 1 , nguồn (E2) có suất điện động E2 và điện trở trong không đáng kể, nguồn (E) có suất điện động E = 6 V, điện trở R0 = 6 , biến trở có giá trị R thay đổi được và tụ điện có điện dung C = 0,1 F. Bỏ qua điện trở các dây nối. a) Khi E2 = 8 V, R = 2 . - Tính cường độ dòng điện qua các nguồn (E1), (E2) và qua điện trở R0. M - Ban đầu khóa K ở chốt (1) sau đó được chuyển sang chốt  V (2), tính điện lượng chuyển qua nguồn (E) và nhiệt lượng tỏa +B ra trên nguồn này khi điện tích trên tụ điện đã ổn định. N Hình cho câu 4
b) Với giá trị nào của E2 để khi thay đổi giá trị biến trở R, cường độ dòng điện qua nguồn (E1) không thay đổi? Câu 4. (2,5 điểm) Một sợi dây dẫn đồng nhất, tiết diện ngang S0 = 1 mm2, điện trở suất  = 2.10-8 m, được uốn thành một vòng tròn kín, bán kính r = 25 cm. Đặt vòng dây nói trên vào một từ trường đều sao cho các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây. Cảm ứng từ của từ trường biến thiên theo thời gian B = kt, với t tính bằng đơn vị giây (s) và k = 0,1 T/s. a) Tính cường độ dòng điện cảm ứng trong vòng dây. b) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm bất kì trên vòng dây. c) Nối vào giữa hai điểm M, N trên vòng dây một vôn kế R1 (có điện trở rất lớn) bằng một dây dẫn thẳng có chiều Rx R2 R3 dài MN = r 2 như hình vẽ. Tính số chỉ của vôn kế. R6 R5 R4 Câu 5. (1,0 điểm) Một đoạn mạch điện được mắc như hình Hình cho câu 5 vẽ. Các điện trở chưa biết giá trị, điện trở dây nối không đáng kể. - Dụng cụ thí nghiệm: một ôm kế (đồng hồ đo điện trở) và một đoạn dây dẫn (có điện trở không đáng kể). - Yêu cầu: xác định giá trị của Rx mà không tháo rời các điện trở khỏi mạch. ---------- Hết ----------
SỞ GIAÓ DỤC VÀ ĐÀO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 THPT TẠO QUẢNG BÌNH NĂM HỌC 2012 – 2013 Môn: VẬT LÍ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Câu Nội dung Điể m Chọn trục tọa độ Oy thẳng đứng hướng lên, gốc O tại A, gốc thời gian là lúc ném vật nhỏ. Chọn mốc thế năng tại A 0,25 ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………… - Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại A và tại độ cao cực đại ymax 1 mv 2 = mgymax 2 0 0,25 v02 102  ymax = = =5m 2g 2.10 a ……………………………………………………………………… (1,0 ………………………………………………………………. đ) - Phương trình chuyển động của vật 0,25 1 1(2đ) y = - gt2 + v0t = -5t2 + 10t 2 0,25 Khi t = 1,5 s y = y1 = -5.(1,5)2 + 10.1,5 = 3,75 m ……………………………………………………………………… ……………………………………….. Quãng đường vật đi đc s = ymax + (ymax - y1) = 5 + (5 - 3,75) = 6,25 m ……………………………………………………………………… ………………… Giả sử tốc độ tại B là v thì tốc độ tại C là 2v, ta có b v2 – v02 = -2gh 0,25 (1,0 ……………………………………………………………………… 0,25 đ) ……………………………………………………………………… …………………
(2v)2 – v02 = -2g(-h) ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… …… 10gh 0,5  v02 = 3 Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng tại A và tại độ cao cực đại ymax 1 mv 2 = mgymax 2 0 v02 5h  ymax = = = 5 m 2g 3 ……….……………………………………………………………… …………………………………………………………………… Hình vẽ biểu diễn chu trình a (0,5 0,5 đ) - Công mà khí thực hiện trong chu trình 1 1 2(2đ) A = (2p0 – p0)(2V0 – V 0) = pV 2 2 0 0 0,5 ……………………………………………………………………… ………………………………………………….. -Ta xét từng quá trình để xác định Q1 và Q2 b + Quá trình 1-2 (1,5 Đẳng tích, công A12’ = 0, áp suất tăng suy ra nhiệt độ tăng và 0,25 đ) 3 Q12 = ΔU12 = pV > 0 2 0 0 ……………………………………………………………………… 0,25 ……………………………………………………………………… …. 0,25 + Quá trình 2-3
Đẳng áp Q23 = A23’ + ΔU23 = 2p0V0 + 3p0V0 = 5p0V0 ……………………………………………………………………… 0,25 …………………………… 13 Q1 = Q12 + Q23 = pV 2 0 0 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………….. 1 pV A 2 0 0 1 Hiệu suất H = = = = 7,7% Q1 13 13 pV 2 0 0 ……………………………………………………………………… ………………………………… Quy ước chiều dòng điện như hình vẽ M (1) K (2) I1 I I2 E 1 , r1 E2 E R0 C R N Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN E1 - UMN I1 = = 10 - UMN r1 a 3(2,5 E2 - UMN UMN (1,7 I2 = =4- đ) R 2 5đ) UMN UMN I = = R0 6 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 0,25 ……………………… Với I = I1 + I2 ta suy ra UMN = 8,4 V Thay trở lại các phương trình ta tính được 0,25 I1 = 1,6 A, I2 = - 0,2 A, I = 1,4 A ……………………………………………………………………… ……………………………………………………. 0,25
- Khi K ở (1), bản trên của tụ tích điện dương 0,25 +q = CUMN = 0,1.8,4 = 0,84 C ……………………………………………………………………… 0,25 ………………………………………………………. Khi chuyển K sang (2), bản trên của tụ tích điện âm -q’ = -CE = -0,1.6 = -0,6 C ……………………………………………………………………… 0,25 ……………………………………………………………………… …….. Điện lượng chuyển qua nguồn E có độ lớn q = |(-q’) – (q)| = 1,44 0,25 C………………………………………………… - Sau khi chuyển khóa K, điện lượng chuyển qua nguồn q = 1,44 C từ cực âm đến cực dương, nguồn thực hiện công A = q.E .……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ………………….. Công này làm biến đổi năng lượng tụ điện và một phần tỏa nhiệt trên nguồn 1 1 A = W’ – W + Q  Q = A + W - W’ = q.E + CUMN2 - C E 2 2 2 Thay số ta được Q = (1,44.6 + 0,5.0,1.8,42 – 0,5.0,1.62).10-6 = 1,0368.10-5 J………………… Để thay đổi giá trị R mà cường độ dòng điện qua E1 không đổi thì I2 =0 0,25 Khi đó I1 = I ……………………………………………………………………… 0,25 b (0,7 ……………………………………………………………………… 0,25 5đ) ………………………………………………. UMN 60 10 – UMN =  UMN = V 6 7 ……………………………………………………………………… ………………………………………………....
60 E2 = UMN = V 7 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………. Độ lớn suất điện động cảm ứng trên vòng dây  (BS) r2.(kt) E =  = = = kr2  t  t t 0,25 ……………………………………………………………………… ………………………………………. Điện trở vòng dây l 2r 0,25 R =  = a S0 S0 (0,7 .……………………………………………………………………… 5đ) ……………………………………………………………………… 0,25 ………………. Cường độ dòng điện cảm ứng E kr2 krS0 0,1.0,25.10-6 I = = = = = 0,625 A R 2r 2 2.2.10-8  S0 4(2,5 đ) …………………………………………………………………….… ………………….. Lấy hai điểm M, N trên vòng dây, chia vòng dây làm hai cung có chiều dài là l1, l2. Vòng dây tương đương với mạch kín gồm hai nguồn E1, r1 và E2, r2, trong đó 0,25 E1 r1 l1 = = hay E1r2 = E2r1 b E2 r2 l2 (0,7 ……………………………………………………………………… 5đ) ………………………………………………………………. 0,25 Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN ta có E1 + UMN E2 - UMN I = = r1 r2 0,25 ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………
E2r1 - E1r2  UMN = 0 = r1 + r2 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… M I E 1 , r1 E 2 , r2 I N Sợi dây nối vôn kế giữa M và N chia diện tích vòng dây thành hai phần S r2 r2  S1 = - =  -1 4 2 2 2  2 2 r   r23  3 + 2 0,25 S2 = S - S1 = .r -  -1 =  +1 = S 2 2  2  2  -2 1 ……………………………………………………………………… ……………. 0,25 Suất điện động và điện trở trên cung l1 và l2 có độ lớn tương ứng 1 2 3 + 2 0,25 E1 = = kS1 và E2 = = kS2 = E t t -2 1 c ……………………………………………………………………… (1đ) …………………………. 3 3r r2 = 3r1 = r = 4 2S0 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………. Áp dụng định luật Ôm cho các đoạn mạch MN ta có 0,25 E1 + UMN E2 - UMN I= = r1 r2 3 + 2 E r - 3E 1r1 E2r1 - E1r2  - 2 1 1 2E1  UMN = = = r1 + r2 4r1 -2
kr2 0,1.0,252 Hay UMN = = = 3,125.10-3 V 2 2 ……………………………………………………………………… ……………………………… Ta gọi giá trị của bộ điện trở gồm R1, R2, R3 là R và giá trị của bộ điện trở gồm R4, R5, R6 là R’, mạch điện trở thành như hình vẽ: C R Rx A B R’ ……………………………………………………………………… 0,25 …………………………………………………………….. - Nối tắt C với B bằng dây nối, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và B ta sẽ đo được giá trị điện trở của bộ gồm R và R’ mắc song song, 0,25 số chỉ ôm kế là r1, ta có 1 1 1 + = (1) R R' r1 0,25 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 5 (1đ) ………………….. - Nối tắt A và C, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và B thì ôm kế chỉ r2 0,25 1 1 1 + = (2) Rx R' r2 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ………………… - Nối tắt A và B, đặt hai đầu ôm kế vào hai điểm A và C, số chỉ ôm kế là r3 1 1 1 + = (3) R Rx r3 2r1r2r3 Từ (1), (2), (3) suy ra Rx = r1r2 + r3r1 - r2r3 ……………………………………………………………………… ……………………………. * Ghi chú: