Đề thi chọn đội tuyển hsg 2023 2024

Đề thi chọn đội tuyển hsg 2023 2024 nội dung bao gồm chương trình vật lý 11 mạch điện 1 chiều, chiều và cường độ dòng điện đật trong từ trường, chương trình vật lý 12 gồm dao động điều hoà: viết phương trình, vận tốc, gia tốc bài tập thí nghiệm

SỞ GD VÀ ĐT NGHỆ AN ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG TỈNH TRƯỜNG THPT QUỲNH LƯU III Năm học 2023 - 2024 Môn: Vật Lý - Khối 12 ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian 150 phút (khơng kể thời gian giao đề) Câu (5,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn điện có suất điện động E = 15 V, điện trở r = Ω; điện trở toàn phần biến trở MN E,r RMN = Ω; đèn Đ ghi V-12 W Bỏ qua điện trở dây nối Coi điện trở đèn Đ không đổi a Con chạy C vị trí mà điện trở đoạn MC R MC = Ω Tính cường độ dịng điện hiệu điện điện M C Đ N Hình trở b Xác định vị trí chạy C để đèn sáng bình thường E Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn điện có suất điện động E = 10 V, điện trở khơng đáng kể, mạch ngồi gồm điện trở R1 R1 R 6 , R 3 , R biến trở Ampekế có điện trở không đáng kể a Điều chỉnh R 4  Xác cường độ dòng điện, hiệu điện điện trở số Ampekế R2 A R3 Hình R4   v B N P M O Hình b Điều chỉnh R4 từ đến giá trị lớn số Ampekế I A thay đổi nào? Vẽ đường biểu diễn phụ thuộc IA theo điện trở R4 Câu (5,0 điểm) Một dây dẫn đồng chất có tiết diện ngang S, điện trở suất ρ uốn thành nửa vịng trịn MPN có bán kính OM = r hình Hai đoạn dây OM, OP loại với dây trên, OM cố định, OP quay quanh O cho P tiếp xúc với cung trịn Hệ thống đặt từ trường vng góc với mặt phẳng khung dây, hướng từ ngồi vào trong, có độ lớn B Tại thời điểm t = 0, OP trùng OM Đoạn OP quay quanh O với tốc độ góc khơng đổi ω Xác định chiều độ lớn cường độ dịng điện chạy mạch kín OPM thời điểm t I (A) Một ống dây có độ tự cảm L = mH, dịng điện qua ống dây biến thiên theo thời gian hình vẽ Hãy vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng ống dây theo thời gian O Câu (4,0 điểm) Hình t (ms) Một vật nhỏ dao động điều hoà Vận tốc v gia tốc a vật thoả mãn hệ thức v2 a2  1 1002 4004 , v tính cm/s, a tính cm/s2 t s vật dao động qua vị trí a Viết phương trình dao động vật Biết thời điểm cân theo chiều dương b Tính thời gian nhỏ để vật dao động quảng đường S = 15 cm t1  s đến thời điểm c Tính tốc độ trung bình vận tốc trung bình vật từ thời điểm t  s v (cm/s) Câu (4,0 điểm) Một vật nhỏ dao động điều hoà trục Ox, vận tốc vật phụ thuộc theo thời gian biểu 20π 10π O diễn hình vẽ 1/6 t (s) a Viết phương trình dao động vật b Xác định thời điểm vật dao động qua vị trí cân Hình lần thứ 2023 kể từ thời điểm ban đầu c Xét chu kì dao động vật, tính khoảng thời gian vật thỏa mãn đồng thời: 2 Vận tốc vật v 10 cm/s gia tốc a 50 cm/s Câu (2,0 điểm) Một nguồn điện không đổi bị dấu cực Em thiết kế thí nghiệm để xác định lại dấu cực nguồn điện dụng cụ thí nghiệm sau: - Một ống dây - Một kim la bàn - Một khóa K dây nối ….…………… Hết ……………… SỞ GD VÀ ĐT NGHỆ AN ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG TỈNH TRƯỜNG THPT QUỲNH LƯU III Năm học 2023 - 2024 Môn: Vật Lý - Khối 12 ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian 150 phút (khơng kể thời gian giao đề) Câu (5,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn điện có suất điện động E = 15 V, điện trở r = Ω; điện trở toàn phần biến trở MN R MN = Ω; đèn Đ ghi V-12 W Bỏ qua điện trở dây nối Coi điện trở đèn Đ không đổi E,r a Con chạy C vị trí mà điện trở đoạn MC R MC = Ω Tính cường độ dòng điện hiệu điện điện trở M Đ b Xác định vị trí chạy C để đèn sáng bình thường HD: U dm R0  3  P dm a Điện trở đèn: Cường độ dòng định mức đèn: Idm  Điện trở tương đương mạch ngoài: RN  I Cường độ dịng điện qua mạch ngồi: Pdm 2A U dm R MC R  R CN 6,5  R MC  R E 2 A RN  r I Id  1 A Vì RMC = R0 nên cường độ dòng điện qua Đ là: b Đặt RMC = x với x 8 Điện trở tương đương mạch ngoài: RN  x.3 8 x x 3 C N Hình I Cường độ dịng điện qua nguồn: Để đèn sáng bình thường: Id  E E 15(3  x)   3x RN  r   x  x  9x  27 3x I.x 15x Idm 2A  2 x 3  x  9x  27 Giải phương trình ta R MC x 6  Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn điện có suất điện động E = 10 V, điện trở khơng đáng kể, mạch ngồi gồm điện trở E R1 R 6 , R 3 , R biến trở Ampekế có điện trở R1 không đáng kể R2 a Điều chỉnh R4 = Ω Xác cường độ dòng điện, hiệu điện A điện trở số Ampekế b Điều chỉnh R4 từ đến giá trị lớn số Ampekế thay đổi nào? Vẽ đường biểu diễn phụ thuộc I A theo điện trở R4 Đáp án: a, + Mạch điện : ( R1 // R3 )nt ( R2 // R4 ) + Điện trở tương đương mạch là: R N =R 13+ R24 =2+3=5 Ω E + cường độ dòng điện: I = R = A N Ta có: I = I13 = I24= A Hiệu điện thế: U13 = I13 R13 = = U1 = U3 U24 = I24 R24 = = U2 = U4 U1 Cường dộ dòng điện qua R1 là: I1 = R = A U2 Cường độ dòng điện qua R1 là: I2 = R = 1A R3 Hình R4 IA Chỉ số Ampe kế IA = I2 – I1 = A y b, TH1: mạch từ M đến N Gọi R4 x ; IA y y = IA = I ( R 13−R 24) 60−20 x 15−5 x = = RN 36+24 x 9+6 x đạo hàm y’ = −135 < với x ≠ ¿¿ + Khi x = y = 5/3 + Khi x = mạch cầu cân y =0 + Khi x đạt giá trị max y = -5/6 Vậy giá trị R4 tăng cường độ dịng điện giảm TH2: Mạch từ N đến M y = IA = I ( R 24−R 13) −60+20 x −15+5 x = 36 +24 x = 9+6 x RN đạo hàm y’ = 135 >0 ¿¿ + Khi x = y = -5/3 + Khi x = mạch cầu cân y =0 + Khi x đạt giá trí max y = 5/6 Vậy giá trị R4 tăng cường độ dịng điện tăng câu (5,0 điểm) x   v B N P O M Hình Một dây dẫn đồng chất có tiết diện ngang S, điện trở suất ρ uốn thành nửa vịng trịn MPN có bán kính OM = r hình Hai đoạn dây OM, OP loại với dây trên, OM cố định, OP quay quanh O cho P tiếp xúc với cung tròn Hệ thống đặt từ trường vng góc với mặt phẳng khung dây, hướng từ ngồi vào trong, có độ lớn B Tại thời điểm t = 0, OP trùng OM Đoạn OP quay quanh O với tốc độ góc khơng đổi ω Xác định chiều độ lớn cường độ dòng điện chạy mạch kín OPM thời điểm t HD: a Khi quay diện tích mạch kín OPM thay đổi (tăng) nên từ thơng tăng sinh dịng điện cảm ứng Theo định luật Len xơ, dịng điện có chiều ngược chiều quay kim đồng hồ (MPO) + Gọi ϕ góc tâm tạo hai đoạn OP OM, ta có  t .r  B.S B  Br t 2 + Độ biến thiên từ thơng qua mạch kín OPM là: + Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất mạch kín : ec    Br t  r R  (2r  rt)  (2  t) S S + Điện trở mạch kín OPM là: I + Cường độ dịng điện chạy mạch kín OPM là: ec BSr  R 2(2  t) Một ống dây có độ tự cảm L = mH, dòng điện I (A) qua ống dây biến thiên theo thời gian hình vẽ Hãy vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng ống dây theo thời gian HD: Suất điện động cảm ứng xuất ống dây: ≤ t ≤ 2ms ; e 1=−L ∆ I1 =−3 V ∆ t1 O t (ms) Hình ∆I ≤t ≤6 ms ; e 1=−L =3 V ∆ t1 e (V) Hình vẽ: t (m/s) -3 Câu (4,0 điểm) Một vật nhỏ dao động điều hoà trục Ox Vận tốc v gia tốc a vật thoả mãn hệ v2 a2  1 4004 thức 100 , v tính cm/s, a tính cm/s2 t s vật dao động qua vị trí a Viết phương trình dao động vật Biết thời điểm cân theo chiều dương b Tính thời gian nhỏ để vật dao động quảng đường S = 15 cm 1 t1  s đến thời điểm c Tính tốc độ trung bình vận tốc trung bình vật từ thời điểm 13 t  s GIẢI: α a ω=2 π ; A=5 cm Thời điểm qua vị trí cân t= ω = −5 π Mà vật qua VTCB theo chiều dương φ< => φ= 5π Phương trình dao động x = 5cos(2 πt − ¿ b S = 15 > 2A => S = 2.A + S1 φ φ S1 = 2(A-Acos( ¿ ) = 2(5-5cos ¿ ¿ =  φ=1200 T T 2T Thời gian ngắn tmin = + = 13 11 c, Chu kì T = s ; ∆ t= − = (s) ∆ t 11 = =1+ 0.5+ ( s) => S = 6A + S1 T  S = 6x5 + 2,5 S 195  Tốc độ trung bình v = ∆ t = 11 (cm/s) t1  s α =120 => +) => x1 = 13 t  s α =840 => => x2 = - ∆x  vận tốc trung bình v = ∆t = 11/6 (cm/ s) Câu (4,0 điểm) v (cm/s) 20π 10π O t (s) Hình Một vật nhỏ dao động điều hoà trục Ox, vận tốc vật phụ thuộc theo thời gian biểu diễn hình vẽ a Viết phương trình dao động vật b Xác định thời điểm vật dao động qua vị trí cân lần thứ 2023 kể từ thời điểm ban đầu c Xét chu kì dao động vật, tính khoảng thời gian vật thỏa mãn đồng thời: 2 Vận tốc vật v 10 cm/s gia tốc a 50 cm/s Giải: a, vmax = 20 π ; ω=5 π ; A = cm π Phương trình dao động : x = cos( πt−5 ¿ b, chu kì qua VTCB lần : 2023 = 2022 + 50  α =1011× π + π = 6068 π a 10  t= 6068 15 c, gia tốc cực đại : amax = 100 π cm/s2 v1 π Ta có: góc quét thoả mãn điều kiện toán ∆ φ=¿  t= s a1 v 30 Câu (2,0 điểm) Một nguồn điện không đổi bị dấu cực Em thiết kế thí nghiệm để xác định lại dấu cực nguồn điện dụng cụ thí nghiệm sau: - Một ống dây - Một kim la bàn - Một khóa K dây nối HD: Bước Nối ống dây, khóa k nguồn điện hình vẽ Bước Đặt ống dây dọc theo trục kim la bàn trạng thái tự (hướng Bắc - Nam) hình vẽ Bước 3: Đóng khóa k cho dịng điện chạy qua ống dây, tác dụng từ trường ống dây, kim la bàn quay định hướng lại cực từ (nếu có) Từ xác định cực từ ống dây Bước 4: Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định chiều dòng điện chạy ống dây Từ ta xác định cực nguồn điện ….…………… Hết ………………