Đề thi dùng cho việc tuyển chọn đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý do các thầy cô tại trường THPT Ba Tơ tỉnh Quảng Ngãi 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 QUẢNG NGÃI KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT BA TƠ Năm học : 2010 – 2011
Môn thi : Vật lý 11 Thời gian : 180 phút
Họ và tên thí sinh : Lớp :
Câu 1 : ( 4đ )
Một quả cầu nhỏ tích điện ,khối lượng m ,được treo ở đầu một sợi dây mảnh , trong một điện trường
đều Er có phương nằm ngang và có cường độ điện trường E ,gia tốc rơi tự do là g
a) Ban đầu dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc α = 450.Tính góc lệch của dây treo khi điện tích của quả cầu chỉ còn 9/10 điện tích ban đầu ?
b) Cho khối lượng m = 0,1gam , g =10m/s2 và E = 103 V/m Dây treo lúc này hợp với thẳng đứng một góc α = 100 Tính điện tích quả cầu ?
Câu 2 : ( 4đ )
Cho hai điện tích q1 và q2 đặt cố định tại hai vị trí có tọa độ x1 = a và x2 = -a trong hệ tọa độ vuông góc (oxy) Biết q1 = q2 = +Q
a) Phải chọn một điện tích q0 như thế nào và đặt ở đâu để nó cân bằng bền ?
b) Đặt thêm điện tích q3 = -Q cố định tại vị trí có tọa độ y = a 3 Phải đặt điện tích q0 nằm cách đều q1 ,q2 ở đâu để lực điện do q1,q2 và q3 tác dụng lên nó đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại đó ?
Câu 3 : ( 3đ )
Cho năm điện tích Q được đặt trên cùng một đường thẳng sao cho hai điện tích liền nhau cách nhau một đoạn a.Xác định lực tác dụng vào mỗi điện tích
Câu 4 : ( 2đ )
Cho hai quả cầu giống nhau và đều mang điện tích +Q Nêu phương án và dụng cụ thí nghiệm để xác định gần đúng điện tích của mỗi quả cầu
Câu 5 : ( 2đ )
Một người đứng ở sân ga nhìn đoàn tàu chuyển bánh nhanh dần đều Toa (1) đi qua trước mặt người
ấy trong t giây Hỏi toa thứ n đi qua trước mặt người ấy mất bao lâu ?
Câu 6 : ( 2đ )
Một người đi xe đạp trên một đoạn đường thẳng MN Trên 1/3 đoạn đường đầu đi với vận tốc 15km/h, 1/3 đoạn đường tiếp đi với vận tốc 10km/h và 1/3 đoạn đường cuối đi với vận tốc 5km/h Tính vận tốc trung bình của xe đạp trên cả đoạn đường MN ?
Câu 7 : ( 3đ )
Vật m được kéo cho chuyển động theo phương ngang bởi lực Fr có độ lớn không đổi F Lực Fr hợp với hướng của đường đi một góc α Hệ số ma sát giữa m và mặt sàn là µ.Xác định α để vật m
chuyển động nhanh nhất ? Tính gia tốc đó ?
Hết
( Thí sinh không được sử dụng tài liệu trong quá trình làm bài )
Trang 2SỞ GD&ĐT QUẢNG NGÃI ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT BA TƠ Năm học : 2010 – 2011
Mụn thi : Vật lý 11 Thang điểm : 20 đ
từng ý Câu 1
(4Điểm)
a/Vẽ hình phân tích đợc các lực tác dụng lên vật
Có trọng lực, lực căng sợi dây, lực điện trờng
• Điều kiện cân bằng của quả cầu: P T Fr+ + =r r 0
• Tanα =F/P =1(1)
• Khi q’ =9/10q thì F’=q’E dây treo lệch góc α’:
Tanα’= F’/P(2)
*Từ 1 và 2 =>tanα’= F
F'
tanα=0,9=>α’≈420
b/ Tanα =F/P mà F=|q|E
=> |q| =mgtanα/E≈1,76.10-7C
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Cõu 2
4 điểm
a) Vẽ hỡnh phõn tớch lực
+ Điều kiện để q0 nằm cõn bằng : Fr10+Fr20 =0
<=>
+ q0 nằm trờn trục Ox và trong khoảng giữa q1 và q2
+ F10 = F20 <=> 1 02 ( 2 0 )2
2
−
Vậy , để q0 nằm cõn bằng bền thỡ q0 phải cựng dấu với q1,q2 và đặt q0 tại
gốc tọa độ O Giỏ trị của q0 là tựy ý
b) Vẽ hỡnh phõn tớch lực
+ Để lực tỏc dụng lờn q0 cực đại thỡ lực tổng hợp Fr12 do q1 và q2 tỏc dụng
phải cựng chiều với lực do q3 tỏc dụng ,do đú :
0 0
60 ≤ ≤α 180 hay 0< <y a 3 với α =(F Fr r1, 2)
+ 1 2 20 2
q Q
a y
+
+ 12 2 20 2 2 ( 2 0 2)3/2
2
α
+ 3 ( 0 )2
3
F k
=
−
+ F = F12 + F3
+ Trong khoảng ( 0 ;a a ) thỡ y tăng F12 và F3 tăng nhưng F12 cú điểm cực
trị ,do đú , Fmax khi F12max
+ Áp dụng bất đẳng thức Cosi khai triển F12 ta cú :
( )3/2 2
3 3 2
y a
a +y ≥
=> 12 4 0 2
3 3
q Q
a
≤
0,25đ
0,25đ 0,5đ 0,5đ
0,25đ
0,25đ 0,5đ 0,25đ
0,25đ
Trang 312 4 0 2
max
a
Vậy : 02 2( )
2 4
max
a a
−
0,25đ 0,25đ
0,5đ
Câu 3
( 3đ )
Vẽ hình ký hiệu các điện tích bằng các chỉ số 1,2,3,4,5
+ Lực tác dụng vào điện tích q1 là :
( ) ( ) ( )
2 2
144
Q
+ Lực tác dụng vào điện tích 2 là :
( ) ( )
2 2
36
Q
+ Lực tác dụng vào điện tích 3 là : F3 = 0
+ Lực tác dụng vào điện tích 4 là :
2
5 36
Q
a
+ Lực tác dụng vào điện tích 5 là :
2
205 144
Q
a
0,6đ
0,6đ 0,6đ 0,6đ 0,6đ
Câu 4:
( 2đ )
* Dụng cụ thí nghiệm cần dùng :
1) Lực kế
2) Sợi dây nhẹ ,không dãn dài khoảng 2m
3) Thước đo có chia độ đến từng mm
** Phương án thí nghiệm :
+ Treo 2 quả cầu vào 2 đầu sợi dây và móc trung điểm sợi dây vào một
điểm cố định cho hai quả cầu mang điện tương tác đẩy nhau
+ Dùng lực kế đo trọng lượng quả cầu ,dùng thước đo xác định R và α .
+ Tính Q theo công thức : Q R P2 tan
k
α
=
1đ
1đ
Câu 5:
( 2đ )
+ Chọn chiều dương là chiều chuyển động ,gốc thời gian lúc đoàn tàu
chuyển bánh
+ Gọi l là chiều dài của một toa tàu,ta có :
S1 = l = at2/2 => a/2 = l/t2 (1)
+ Gọi tn-1 là thời gian khi toa thứ ( n-1 ) vừa qua mặt người ấy xong ,ta có :
1
1 1
n
n l a
t
−
−
Từ (1) và (2) => t n−1=t n−1
+ Gọi tn là thời gian khi toa thứ n vừa qua mặt người ấy xong, ta có
( )
2
2
1
n
a nl
S nl a t
t
Từ (1) và (3) => t n =t n
+ Vậy thời gian toa thứ n đi qua mặt người ấy là
t t t − t n n
0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ
Câu 6:
( 2đ )
+ Áp dụng công thức tính vận tốc trung bình :
( )
1 2 3
1 2 3 1 2 3
1
tb
v
t t t t t t
+ +
+ Trong đó :
0,75đ 0,25đ
Trang 4( )
1 1
1
2 45
t
v
( )
2 2
2
3 30
t
v
( )
3 3
3
4 15
t
v
Thay (2),(3),(4) vào (1) ta được : vtb = 8,18 (km/h)
0,25đ
0,25đ 0,5đ
Câu 7:
( 3đ )
Vẽ hình ,phân tích lực
+Áp dụng định luật II Niutơn :
( )1
ms
P N Fr+ + +r r fr =mar
+Chiếu (1) lên trục Ox : Fcosα − f ms=ma ( )2
+Chiếu (1) lên trục Oy : N = −P Fsinα ( )3
+ Từ (2) và (3) ,ta được : Fcos (P Fsin )
a
m
=
Vậy amax khi ( sin ) ax
m
Fcosα µ− P F− α
Mà Fcosα µ− (P F− sinα)=F cos( α µ+ sinα)−µP
0
sin tan
cos
α
α
0
sin cos
co
α α
α
−
Vậy amax <=> α α= 0 =actanµ
=> ax 0
0
sin
m
F P a
mcos
α α
−
=
0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ