Đề thi dùng cho việc tuyển chọn đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý do các thầy cô tại trường THPT Đông Sơn 1 Thanh Hóa, năm học 20072008 biên soạn, với chất lượng đề cao, biểu điểm và đáp án chi tiết. Là tài liễu hữu ích cho việc bồi dưỡng học sinh có năng khiếu và đam mê với môn học.
Trang 1Sở GD - ĐT Thanh Hóa
Trường THPT Đông Sơn I
-đề thi học sinh giỏi Môn Vật lý - Lớp 11 - Năm học 2007 - 2008
Thời gian làm bài: 180 phút
Cõu 1 (4 điểm)
Cho hai điện tớch điểm q1 = 4C; q2 = 9C đặt tại hai điểm A và B trong chõn khụng với AB=1m Điện tớch q0 đặt tại điểm M sao cho lực điện tổng hợp tỏc dụng l ờn q0 bằng 0 Hỏi điện tớch q0phải cú giỏ trị bằng bao nhiờu để lực điện tổng hợp tỏc dụn g lờn q1 và q2 đều bằng 0
Cõu 2 (4 điểm)
Cho mạch điện như hỡnh vẽ, biết R1 = 18Ω và điện trở toàn mạch AB là 9Ω Nếu đổi chỗ R1 cho
R2 thỡ điện trở của mạch AB bõy giờ l à 8Ω
1 Tớnh R2 và R3
2 Biết R1, R2, R3 chịu được hiệu điện thế lớn nhất lần l ượt là U1= 12V, U2= U3= 6V Tớnh hiệu điện thế và cụng suất lớn nhất mà bộ điện trở mắc như hỡnh vẽ
chịu được
3 Mắc bộ điện trở núi trờn nối tiếp với một bộ búng đ ốn gồm cỏc
đốn giống nhau cú ghi 3V - 1W, tất cả được mắc vào mạch cú
hiệu điện thế U=18V khụng đổi Tỡm cỏch mắc bộ búng đốn
với số búng nhiều nhất mà cỏc đốn vẫn sỏng bỡnh thường
Cõu 3 (4 điểm)
Cho mạch điện như hỡnh vẽ R1 = R2 = R3 = 40Ω R4 = 30Ω
r = 10Ω Ampe kế điện trở khụng đỏng kể chỉ 0,5A
1 Tớnh suất điện động của nguồn điện
2. Nếu đổi chỗ nguồn và ampe kế thỡ ampe kế chỉ bao nhiờu
Cõu 4 (4 điểm)
Trong mặt phẳng nghiờng gúc = 600
so với mặt phẳng nằm ngang cú hai thanh kim lo ại cố định, song song theo đ ường dốc chớnh,
cỏch nhau khoảng l = 20cm, nối với nhau bằng một điện trở R = 2Ω
Đoạn dõy dẫn AB điện trở r = 1Ω, khối lượng m = 10g, đặt vuụng gúc
với hai thanh kim loại cú thể tr ượt khụng ma sỏt trờn hai thanh đú Hệ
thống được đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 2,5T Thả cho
AB trượt khụng vận tốc ban đầu
1 Tớnh vận tốc thanh AB khi nú chuyển động đều và cường độ
dũng điện qua R
2 Thay R bằng tụ điện cú điện dung C = 10mF Tớnh gia tốc của
thanh AB Lấy g = 10m/s2
Cõu 5 (4 điểm)
Cho hệ thấu kớnh như hỡnh vẽ.f1 = 30cm, f2 = -10cm, khoảng
cỏch từ AB đến O1 là 45cm O1O2 = l
1 Tỡm điều kiện của l để ảnh cuối c ựng cho bởi hệ thấu kớnh là
ảnh thật
2 Xỏc định giỏ trị của l để khi AB di chuyển tr ờn trục chớnh thỡ
độ lớn của ảnh cuối cựng cho bởi hệ luụn khụng đổi
HẾT
-R 1
R 2 R 3
A
R3
R4
, r
R A
B
B
A
B B
Trang 2Sở GD - ĐT Thanh Hóa
Trường THPT Đông Sơn I
-đáp án đề thi học sinh giỏi Môn Vật lý - Lớp 11 - Năm học 2007 - 2008
Cõu 1 ( 4 điểm )
Gọi F1;F2 là lực do q1 và q2 tỏc dụng lờn q0
- Để lực điện tổng hợp tỏc dụng l ờn q0 = 0 ta phải cú: F1F2
- Do q1, q2 cựng dấu nờn: M AB
- Ta cú: F1 = F2
) x 1 (
q q k x
q q k
2 0 2 2
0 1
2 1
) x 1 (
q x
q
- Thay số x = 0,4m
- Vỡ q1, q2 tỏc dụng lờn nhau những lực đẩy nờn để lực tỏc dụng lờn q1, q2 bằng 0 thỡ q0 phải
mang điện tớch õm
Và F21 = F01
2
2
1
4 , 0
q q k
1
q
q
k
q0 = 0,16q2 q0 = -1,44C
0,5 0,5
0,5
0,5
0,5 0,5
0,5
0,5
Cõu 2 ( 4 điểm )
1) ( 1 điểm )
Ta cú:
RAB = 9 =
3 2
3 2 R R 18
) R R ( 18
(1)
RAB = 8 =
3 2
3 2
R R 18
) R 18 ( R
(2)
Từ (1) và (2) rỳt ra R3 = 18 - R2
Thay vào (2) ta được R2 = 12Ω; R3 = 6Ω
2) ( 1 điểm )
Dũng điện lớn nhất mà cỏc điện trở chịu được là:
I1m = A
3
2 R
U 1
m
1
I2m = 0,5A
R
U 2
m
2
I3m = 1A
R
U 3
m
3
Vỡ R2 nối tiếp R3 nờn dũng điện lớn nhất cú thể qua R2, R3 là I23m = I2m = 0,5A
U = I R = 18.0,5 = 9V
0,25
0,25
0,5
0,25
0,25
x
M
Trang 3Vì R1//R23 mà Um = 12V nên hiệu điện thế lớn nhất mà mạch AB chịu được là:
UABm = UA23Bm = 9V
Công suất lớn nhất mạch chịu đ ược: W 9 9 9 R U P 2 AB 2 ABm m
3) ( 2 điểm ) Vì các đèn giống nhau nên để các đèn đều sáng bình thường thì chúng phải mắc thành bộ đối xứng gồm x nhánh, mỗi nhánh y bóng đ èn
Vì Iđ = 1/3(A) nên pt hiệu điện thế là: U = UAB + Ubộ đèn x.9 3.y 3 1 18 x + y = 6 (x, y nguyên dương) (1)
Mặt khác: U = UAB + Ubộ đèn UAB + Ubộ đèn = 18 mà UAB 9 Ubộ đèn 9 3.y 9 y 3 (2)
Từ (1) và (2) ta có y = 3; 4; 5 và giá tr ị tương ứng của x là 3; 2; 1 Vậy với x = 3 và y = 3 thì sẽ có số bóng đèn nhiều nhất là 9 bóng
0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 3 ( 4 điểm ) 1) ( 2,5 điểm ) Vì RA = 0 nên ta có mạch mắc như hình sau: * Từ hình vẽ đề ra ta có: I = I1 + Ia (1)
Ia = I4 + I2 (2)
Vì R1 và R2 mắc song song mà R1 = R2 nên I1 = I2
Do đó (2) Ia = I4 + I1 I1 = Ia- I4 Thay vào (1) I = 2Ia- I4 (3)
* Từ hình 1 ta tính được Rngoài = 20Ω
30 R r I ngoai
Ta có: UAB =- Ir = I4R4 45 R Ir I 4 4
Thế vào (3) ta được: 45 5 , 0 2 30 = 18V
Vẽ hình 0,5
0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
0,25
0,25
0,25
R1
R2
R3
R4
, r
I1
I2
I3
I4 I
Hình1
Trang 42) ( 1,5 điểm )
Đổi chỗ nguồn và Ampe kế
So hình 2 với hình 1 ta thấy chỉ hoán đổi vị trí của R3 và R2, nhưng vì R3 = R2 nên hai sơ đồ
là như nhau
Vậy số chỉ ampe kế không đổi Ia = 0,5A
Nếu đổi cực của nguồn so với tr ường hợp trên thì chỉ khác các dòng điện đều có chiều
ngược lại
Vẽ hình 0,5
0,5 0,25
0,25
Câu 4 ( 4 điểm )
1) ( 2 điểm )
- Suất điện động cảm ứng: = Bvlcos
- Dòng điện trong mạch:
r R
cos Bvl r R
I
- Lực từ tác dụng lên dây:
r R
cos v l B BIl F
2 2
- Dây chuyển động đều: FPN0
- Chiếu lên phương chuyển động: Fcos = Psin
2 2
2 2 2
cos l B
sin mg ) R ( v sin
mg r
R
cos v l B
- Cường độ dòng điện qua R khi đó bằng:
Bl
mg cos
Bl
sin mg
I
Thay số ta được: v = 4,13m/s và I = 0,346A
Vẽ hình 0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
R1
R2
R3
R4
, r
I1
I2
I3
I4 I
B N
F P
Hình 2
Trang 52) ( 2 điểm )
- Thay R bằng tụ thì tụ được nạp điện, điện tích của tụ là q = CU = C = CBlvcos
- Dòng điện chạy qua AB là: CBlacos t v cos CBl t q I
- Do đó lực tác dụng lên AB: F = BIl = CB2l2acos
- Ta có: FPNma
- Chiếu lên phương chuyển động: mgsin- Fcos = ma
2 2 2 cos C l B m sin mg a
- Thay số ta được a = 4,32m/s2
0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 5 ( 4 điểm ) 1) ( 2 điểm ) Sơ đồ tạo ảnh:
- Ta có: 1 1 1 1 1 f d f d ' d = 90cm d2 = l - d’1 = l - 90 80 l ) l 90 ( 10 f d f d ' d 2 2 2 2 2
- Để ảnh cuối cùng A2B2 là ảnh thật thì d’2 > 0
80 l ) l 90 ( 10 > 0 80cm < 1 < 90cm
2) ( 2 điểm ) - Khi AB di chuyển trên trục chính thì B luôn di chuyển trên đường song song với trục chính Để A2B2 có độ lớn không đổi thì B2 phải luôn di chuyển trên đường song song với trục chính
Vậy: Tia sáng từ B song song với trục chính phải cho tia ló qua hệ thấu kính song song với trục chính
F’1 F2 (Hình vẽ) l = O1O2 = f1-f2 = 20cm
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Vẽ hình 0,5
Nếu học sinh giải bằng cách khác m à đúng thì vẫn cho điểm tối đa
d1 d1’ d2 d2’
F’ 1
F 2
