Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí lớp 11 cấp trường năm 2020-2021 - Trường THPT Liễn Sơn, Vĩnh Phúc

Chia sẻ: Kiều Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

95
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm giúp các bạn học sinh đang chuẩn bị bước vào kì thi có thêm tài liệu ôn tập, TaiLieu.VN giới thiệu đến các bạn Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí lớp 11 cấp trường năm 2020-2021 - Trường THPT Liễn Sơn, Vĩnh Phúc để ôn tập nắm vững kiến thức. Chúc các bạn đạt kết quả cao trong kì thi!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí lớp 11 cấp trường năm 2020-2021 - Trường THPT Liễn Sơn, Vĩnh Phúc

SỞ GDĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT LIỄN SƠN NĂM HỌC 2020 – 2021 ―――――― ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài : 180 phút, không kể thời gian phát đề. ———————————— Câu 1 (2 điểm). Hai điện tích điểm q1 = 8.10-8 C và q2 = -8.10-8 C đặt tại hai điểm A, B cách nhau khoảng r trong không khí. Lực tương tác giữa chúng bằng 9.10-3 N. a) Tính r b) Xác định véc tơ cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích gây ra tại trung điểm O của đoạn AB. c) Lập công thức tính cường độ điện trường tổng hợp E tại điểm M nằm trên đường trung trực của AB và cách AB một khoảng h. Xác định h để E đạt cực đại. Câu 2 (1 điểm). Điện tích điểm q = - 2.10-8 C di chuyển dọc theo các A cạnh của tam giác đều ABC cạnh a = 8 cm trong điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường song song cạch BC và có độ lớn 400 V/m (Hình 1). Tính công của lực điện trường khi q dịch chuyển trên mỗi cạnh của tam giác. Câu 3 (1 điểm). Một tụ điện phẳng không khí có điện dung C = 4 pF, khoảng cách giữa hai bản bằng 4 cm được tích điện đến điện tích Q = B 2.10-8 C. a) Tính hiệu điện thế giữa hai bản tụ b) Tại cùng một thời điểm, trên cùng một đường thẳng vuông góc với Hình 1 các bản tụ một êlectrôn bắt đầu chuyển động từ bản âm sang bản dương và một prôtôn bắt đầu chuyển động từ bản dương sang bản âm. Bỏ qua tác dụng của trọng lực và tương tác giữa hai điện tích. Hỏi vị trí chúng gặp nhau cách bản dương một khoảng bao nhiêu? Cho khối lượng prôtôn bằng 1840 lần khối lượng êlectrôn. Câu 4 (1 điểm): Hai quả cầu nhỏ khối lượng m và M mang điện tích –q và +Q với Q  q được đặt trên mặt phẳng ngang không ma sát. Ban đầu hai quả cầu cách nhau một khoảng l. Đặt hai quả cầu trong một điện trường E có véc tơ cường độ điện trường hướng từ m đến M. Tìm gia tốc chuyển động của các quả cầu và cường độ điện trường E, biết khoảng cách giữa hai quả cầu luôn không đổi. Câu 5 (2 điểm). Vật khối lượng m được kéo đi lên trên mặt phẳng nghiêng với lực F , F hợp với mặt phẳng nghiêng góc  . Mặt phẳng nghiêng góc  so với mặt phẳng ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là  (Hình 2). a) Tìm biểu thức tính F khi vật đi lên đều theo mặt phẳng nghiêng. b) Với m = 5kg,  = 45o ,  = 0,5 , lấy g = 10m/s2. Xét vật đi lên đều, tìm  để F nhỏ nhất, tìm giá trị lực F nhỏ nhất đó. Hình 2 Câu 6 (2 điểm). 1. Có một số điện trở r = 5 (  ). Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu E1,r1 E2,r2 điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 3 (  ). Xác định số điện D trở r, vẽ sơ đồ mạch ? 2. Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 3) : trong đó E1 = 6V; r1=1Ω; V r2=3Ω; R1=R2=R3=6Ω. R1 R3 a) Vôn kế V (điện trở rất lớn) chỉ 3V. Tính suất điện động E2. A C B b) Nếu đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế V chỉ bao nhiêu? Câu 7 (1 điểm). Cho một nguồn điện không đổi (có điện trở trong), R2 và 2 vôn kế khác nhau có điện trở hữu hạn. Bằng kiến thức đã học, Hình 3 hãy trình bày phương án xác định suất điện động của nguồn điện bằng một số tối thiểu mạch điện chỉ dùng các vôn kế. ___________HẾT_____________ Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm Họ tên thí sinh ..........................................................SBD.....................Phòng thi: …………
SỞ GDĐT VĨNH PHÚC HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT LIỄN SƠN NĂM HỌC 2020 – 2021 ―――――― ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC ———————————— Câu 1 (02 điểm) a) Áp dụng công thức F = k.|𝑞1𝑞2|/r2 -> r = 0,08 m 0,25 b) q1 32 0,25 E1 = k 2 = .105 V / m AC 9 q2 32 0,25 E2 = k 2 = .105 V / m AC 9 Do 2 véc tơ E1 và E2 cùng chiều nên EC = E1 + E2 = 64/9.105 V/m 0,25 c) Đặt AB = 2a => AC = BC = a Lập được công thức: EM = 2k.a.q1/(a +h)3/2 0,5 Biện luận được EM max khi h = 0 0,5 Câu 2 (01 điểm) Áp dụng công thức A = qEd, ta có 0,25 Công trên cạnh AB là AAB = -2.10-8.400.(-0,04) = 32.10-8 J 0,25 Công trên cạnh BC là ABC = -2.10-8.400.0,08 = - 64.10-8 J 0,25 Công trên cạnh CA là ACA = -2.10-8.(-0,04) = 32.10-8 J 0,25 Nếu thí sinh cho điện tích dịch chuyển theo hướng A → C → B →A mà tính công đúng thì vẫn cho điểm tối đa. Câu 3 (01 điểm) a) Hiệu điện thế giữa hai bản tụ là U = Q/C = 5.103 V 0,25 b) Gọi q là độ lớn điện tích của êlectron. Độ lớn gia tốc: của electron a1 = qE/me 0,25 của proton a2 = qE/mp
Gọi s là là khoảng cách từ điểm gặp nhau tới bản dương thì quãng đường mà êlectron đi được là d – s, quãng đường proton đi được là s: d – s = a1.t2/2; s = a2.t2/2 0,25 Suy ra: (d – s)/s = a1/a2 = mp/me = 1840 => s = 2,2.10-5 m 0,25 Câu 04 (01 điểm) E F1 m F Mm F mM M F2 0,25 - + F2 − F1 Gia tốc của hệ hai quả cầu: a = m+M m+M = E (Q − q) 0,25 k qQ Xét quả cầu m: FMm − F1 = ma  l 2 −qE= mE m+M (Q − q) 0,25 k ( m + M ) qQ Giải ra được: E = l2 (m Q + M q ) 0,25 Câu 5 (02 điểm) a) Các lực tác dụng lên vật như hình 2 Vật chuyển động đều nên: F + P + Fmst + N = 0 (*) 0.25 Hình 2 Chiếu (*) lên: Ox: Fcos − P sin  − Fmst = 0 (2) 0,25 0,25 Oy: F sin  + N − P cos  = 0 (3) sin  +  cos  Thay Fmst =  N =  ( P cos  − F sin  ) vào (2) ta được: F = P 0.25 cos +  sin  b) Vì P = mg,  và  xác định nên F=Fmin khi mẫu số M = cos +  sin  cực 0.25 đại. Theo bất đẳng thức Bunhacôpxki: 0.25 cos +  sin   (sin 2  + cos2  )(1 +  2 ) = (1 +  ) 2 0.25 Dấu ‘=’ xảy ra  tan  = = 0,5   = 26,56o . 0.25
sin  +  cos  Vậy khi  = 26,56o thì F = Fmin = P = 47, 43N 1+ 2 Câu 6 (2 điểm) 1. * Gọi điện trở của mạch là R Vì R < r nên các điện trở r phải được mắc song song. 0.25 Giả sử rằng mạch này gồm 1 điện trở r mắc song song với một mạch nào đó có điện trở X như hình (a) . r. X 5. X Ta có : R =  3 = r+X 5+ X  X = 7,5 (  ) Với X = 7,5 (  ) ta có X có sơ đồ như hình (b) 0.25 Ta có : X = r + Y  Y = X - r = 7,5 - 5 = 2,5 (  ) Để Y = 2,5 (  ) thì phải có 2 điện trở r mắc song 0.25 song. Vậy phải có tối thiểu 4 điện trở r mắc như hình (c). 2. a. Tính suất điện động E2. E1,r1 E2,r2 D I V I1 R1 R3 A B C I2 R2 H.1 R2 ( R1 + R3 ) + Điện trở toàn mạch R = = 4 R2 + R1 + R3 I1 R2 1 I 0.25 + I đến A rẽ thành hai nhánh: = = = I1 = I 2 R1 + R3 2 3
+ UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I1 = 6 -3I 0.25 + U CD = 3V => 6 -3I =  3 => I = 1A, I = 3A. Với I= 1A: E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = 8 => E2 = 2V 0.25 Với I = 3A: E1 + E2 =8 *3 = 24 => E2 = 18V b. 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 : E1 phát , E2 thu, dòng điện đi ra từ cực dương của E1 E1 − E2 I= = 0,5 A R + r1 + r2 UCD = UCA + UAD =6 -3I = 4,5V 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 Câu 7 (01 điểm) Gọi điện trở của 2 vôn kế là X và Y. Gọi E và r lần lượt là suất điện động và điện trở trong của nguồn. khi đó: U1 X E r + mạch ngoài gồm mỗi X thì = = = 1+ (1) E X +r U1 X 0.25 (U1 là số chỉ của vôn kế X) U2 Y E r + mạch ngoài gồm mỗi Y thì = = = 1 + (2) E Y +r U2 Y (U2 là số chỉ của vôn kế Y) E E 1 1 Từ (1) và (2) ta có: + = 2 + r.( + ) (3) 0.25 U1 U 2 X Y + mạch ngoài gồm X song song với Y thì 1 1 1 + U3 X Y = 1 E 1 1 =  = 1 + r.( + ) (4) 0.25 E 1 1 1 + r 1 + r.( + ) U 3 X Y 1 1 X Y + X Y (U3 là số chỉ của 2 vôn kế ) E E E 1 Từ (3) và (4) ta có + − = 1 === E = (*) 0,25 U1 U 2 U 3 1 1 1 + − U1 U 2 U 3