2022 trại hè hùng vương chính thức vật lý 11 đề final

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XVI – ĐIỆN BIÊN 2022 KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI MÔN: VẬT LÝ - KHỐI 11 Ngày thi: 12 tháng năm 2022 Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Đề thi gồm có 03 trang ĐỀ CHÍNH THỨC Họ tên thí sinh:…………………………………………Số báo danh:……………  Chú ý: Nhằm mơ tả đầy đủ tình xem xét nên đề dài Nhưng để giải nó, em dùng kiến thức quen thuộc Do đó, em bình tĩnh đọc kĩ đề bước giải toán này!  Chúc em thu kiến thức bổ ích có dịp trải nghiệm thú vị Trại Hè Hùng Vương 2022! Bài – Dao động lắc chữ thập Oberbek (3,5 điểm): Con lắc chữ thập Oberbek cấu trúc gồm bốn mảnh cứng, giống gắn đối xứng vào bánh puli quay khơng ma sát quanh trục qua tâm O bốn vật nhỏ có khối lượng gắn vào bốn đầu (Hình 1) Để xác định mơmen quán tính lắc trục quay quanh tâm O khơng có vật nặng nhóm học sinh tham gia Trại hè Hùng Vương thực sau: tháo vật nhỏ khỏi giữ ngun vị trí vật cịn lại, cho lắc thực dao động quanh trục quay qua O Chu kì dao động nhỏ lắc đo có giá trị Coi vật nhỏ chất điểm, khoảng cách từ vật nhỏ đến trục quay O Hình a) Viết biểu thức xác định mơmen qn tính lắc trục quay quanh tâm O tháo vật nhỏ theo , b) Nhóm học sinh đo thông số , 200 25,0 Tính Sau xác định , học sinh lắp lại vật nhỏ vào thay đổi khoảng cách vật tới trục quay O để khảo sát dao động lắc quanh trục quay Gọi khoảng cách từ vật đến trục quay O a) Xác định chu kì dao động nhỏ lắc theo b) Khi cho tăng dần từ đến giá trị chu kì dao động lắc thay đổi nào? Bài – Hạt điện tích trường tĩnh điện hai vòng dây (3,0 điểm): Hai vịng dây trịn mảnh giống nhau, có bán kính , tích điện phân bố đều, đặt cố định chân không cho đường nối tâm O1O2 hai vịng dây vng góc với mặt phẳng vịng dây Một hạt nhỏ có khối lượng , mang điện tích (cùng dấu với điện tích ) đặt trục O1O2 khoảng hai vòng dây, cách tâm O1 khoảng Bỏ qua tất lực hấp dẫn tập Cho , đại lượng , , , coi có giá trị biết O1 q Hình O2 a) Xác định điện cường độ điện trường vịng dây O1 gây vị trí b) Tìm vị trí mà cường độ điện trường vòng dây O1 gây đạt cực đại c) Chứng minh rằng: điện tích trạng thái cân bền d) Kích thích cho dao động nhỏ dọc theo trục O1O2 quanh vị trí cân bền Xác định chu kì dao động Bài – Đường chùm sáng laser (3,5 điểm): Một nguồn laser đặt trục thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm, cách thấu kính khoảng d = 30 cm Đặt vng góc với trục chính, sau thấu kính cách thấu kính khoảng L = 45 cm Chiếu tia sáng tới theo phương hợp với trục thấu kính góc  = 0,2 rad quan sát thấy điểm sáng a) Xác định khoảng cách từ điểm sáng tới trục thấu kính b) Cần phải dịch chuyển theo chiều khoảng cách để điểm sáng nằm trục thấu kính? Giữ nguyên vị trí lúc đầu Một thuỷ tinh có chiết suất n, có độ dày khơng đổi đặt vng góc với trục thấu kính khoảng thấu kính Khi quan sát thấy điểm sáng bị dịch đoạn d = 0,15 cm a) Tìm chiết suất n thuỷ tinh b) Nếu đặt thuỷ tinh vng góc với trục thấu kính, thấu kính nguồn laser điểm sáng cách trục thấu kính khoảng bao nhiêu? Bài – Nguồn dòng mạch điện tương đương (4,0 điểm): Cho mạch điện có sơ đồ hình 3a Biết r = 6 vơn kế lí tưởng Mắc vào C D nguồn điện có hiệu điện không đổi UCD điện chạy qua điện trở số vơn kế 2V Tìm cường độ dịng Trong kĩ thuật, đơi người ta cần sử dụng nguồn điện tự điều chỉnh hiệu điện để cường độ dòng điện chạy qua trì giá trị khơng đổi Nguồn điện gọi nguồn dòng Mắc vào C D nguồn dịng có dịng điện trì cường độ Is = 0,6A với chiều dòng Is qua nguồn hướng từ D đến C a) Xác định số vôn kế A b) Thay vơn kế ampe kế lí tưởng Tính số ampe kế V B A B Rs c) Người ta thấy hai điểm A-B mạch điện hình 3a có hoạt động hồn tồn giống hai điểm A-B mạch điện đơn giản hình 3b Nghĩa mắc A-B điện trở cường độ dịng điện chạy qua hiệu điện hai đầu hai mạch Hỏi thông số mạch hình 3b phải có giá trị để ta có tính chất nêu r r 3r C M N D 3r r r Hình 3a Hình 3b Bài – Chuyển động điện tích từ trường (3,0 điểm): y Vùng không gian kẹp hai mặt phẳng P1 P2 song song, cách khoảng tồn từ trường cảm ứng từ có phương song song với mặt phẳng P1 P2 Tại điểm O mặt phẳng P1, có nguồn điểm phát hạt nhỏ có khối lượng , điện tích có vận tốc ban đầu độ lớn toả hướng Chọn hệ trục toạ độ Đề-các vng góc Oxyz Ox có phương vng góc đồng thời với với P1, Oz theo hướng và Oy dọc theo P1 (Hình 4) Xét chuyển động hạt có vận tốc ban đầu Ox a) Lập biểu thức xác định bán kính quỹ đạo theo , , theo hướng điện tích P1 q + + + + + + + + + + + + + d + Hình + + O + + + v P2 J x + + b) Do nên hạt điện tích xét thoát khỏi vùng từ trường điểm J P2, lúc góc hợp vector vận tốc điện tích so với hướng chuyển động ban đầu Tính thời gian chuyển động điện tích vùng từ trường theo , , , Các hạt điện tích chạm vào mặt phẳng P2 vùng có giới hạn định Tính theo , , , Bài – Điện dung tụ điện điện trở dò (3,0 điểm): Người ta nạp điện cho tụ điện có điện dung C, sau nối hai cực với vật dẫn có điện trở R Do phóng điện qua điện trở R, hiệu điện tụ C giảm dần theo thời gian a) Hãy thiết lập biểu thức thể quy luật phóng điện b) Ở mạch phóng điện vậy, vào thời điểm t hiệu điện tụ C 5,4 V Sau 6,0 s hiệu điện tụ 3,6 V Hỏi sau 6,0 s hiệu điện tụ bao nhiêu? Tìm giá trị tích RC mạch Ở phịng thí nghiệm có tụ điện với điện dung C chưa biết Do có dị điện nên tụ tích điện, điện tích tự suy giảm Sự dị điện đặc trưng điện trở dò Rd Một học sinh chuyên lý nảy ưt ýởng xác định C Rd nhờ sử dụng thêm dụng cụ sau: +) Một điện trở có giá trị 6,0  +) Một vơn kế có điện trở cỡ khoảng  chưa biết giá trị cụ thể +) Một nguồn điện có hiệu điện khơng đổi +) Một đồng hồ bấm giây +) Bảng mạch điện, khoá điện dây nối đủ dùng Em trình bày phương án thí nghiệm để xác định C Rd, nêu rõ bước tiến hành, sơ đồ thí nghiệm thiết lập biểu thức cần thiết ………………………HẾT…………………… Lưu ý: - Thí sinh khơng sử dụng tài liệu - Cán coi thi khơng giải thích thêm ... Chọn hệ trục toạ độ Đề- các vng góc Oxyz Ox có phương vng góc đồng thời với với P1, Oz theo hướng và Oy dọc theo P1 (Hình 4) Xét chuyển động hạt có vận tốc ban đầu Ox a) Lập biểu thức xác định bán... điện có điện dung C, sau nối hai cực với vật dẫn có điện trở R Do phóng điện qua điện trở R, hiệu điện tụ C giảm dần theo thời gian a) Hãy thiết lập biểu thức thể quy luật phóng điện b) Ở mạch... trục thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm, cách thấu kính khoảng d = 30 cm Đặt vng góc với trục chính, sau thấu kính cách thấu kính khoảng L = 45 cm Chiếu tia sáng tới theo phương hợp với trục