ĐỀ THI HSG TRƯỜNG NĂM HỌC 2010 – 2011 Môn: VẬT LÍ - TRƯỜNG THPT DIỄN CHÂU 2 doc

B r SỞ GD & ĐÀO TẠO NGHỆ AN ĐỀ THI HSG TRƯỜNG NĂM HỌC 2010 – 2011 TRƯỜNG THPT DIỄN CHÂU 2 Môn: VẬT LÍ, khối 11 Thời gian làm bài: 120 phút, không kể thời gian phát đề Câu 1. ( Học sinh học chương trình cơ bản không phải làm câu a ) Một tụ phẳng dược cấu tạo bởi 2 tấm kim loại có dạng hình vuông, diện tích mỗi bản là 1m 2 , khoảng cách giữa hai bản là 5mm. Tụ được mắc vào 2 cực của nguồn có hiệu điện thế 2000V. Người ta nhúng chìm hệ thống này trong dầu với vận tốc v = 10cm/s (như hình vẽ h1). Biết hằng số điện môi của dầu là  = 2 a. Chọn mốc thời gian là lúc bắt đầu nhúng tụ vào dầu, hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự thay đổi của điện tích của tụ b. Sau khi đã nhúng chìm hẳn, người ta ngắt nguồn ra khỏi tụ và đặt vào giữa hai bản tụ một tấm kim loại có chiều dày 1mm, có diện tích lớn hơn các bản (hình h2). Tính: + Hiệu điện thế gữa hai bản tụ sau khi đã đặt tấm kim loại vào giữa 2 bản tụ + Công cần thực hiện để đưa tấm kim loại vào giữa 2 bản tụ h1 h2 Câu 2. Biết rằng trong đồng số êlectrôn dẫn bằng với số nguyên tử. Đồng có khối lượng mol là M = 64g/mol, và có khối lượng riêng là  = 9,0 kg/dm 3 . Một sợi dây đồng có đường kính 1,8mm, mang dòng điện không đổi I = 1,3A Hãy tìm vận tốc trôi của các êlectrôn dẫn trong dây đồng Câu 3. Khi làm thí nghiệm để đo từ trường trái đất ở một vị trí bằng la bàn tang (như đã làm thí nghiệm trong chương trình học), người ta thu được kết quả như sau: - Thí nghiệm với số cuộn dây N 12 = 200 vòng, d = 210mm Lần thí nghiệm I’ (mA) I’’ (mA)  1 33,43 33,45 45 0 2 33,45 33,41 45 0 3 33,51 33,43 45 0 Biết rằng từ trường của Trái Đất ở đây có phương nằm ngang và có hướng về bắc. Khi đặt ở đây một dây dẫn thẳng, dài mang dòng điện I = 16A theo phương Tây – Đông thì tại điểm cách dây dẫn 8,0cm về phía trên sẽ có từ trường là bao nhiêu? Câu 4. Cho một khung dây hình vuông cạnh 2,00m, có điện trở 25, đặt vuông góc với một từ trường đều, sao cho nửa diện tích của khung dây nằm trong từ trường như trên hình h3. Khung dây chứa một bộ pin 20,0V điện trở trong không đáng kể. Cường độ của từ trường thay đổi theo thời gian theo quy luật B = 0,870t, trong đó B tính bằng tesla, t bằng giây. Tính cường độ dòng điện sinh ra trong mạch h3 Hết ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM ĐỀ THI HSG TRƯỜNG MÔN VẬT LÍ LỚP 11 Câu 1(6đ). a(3đ). Tại thời điểm t ( t ≤ a v = 10s ), tụ được xem như 2 tụ mắc song song C 1 và C 2 . (0,25đ) hình vẽ (0,25đ) với C 1 = 0 (a x)S ad   ; C 2 = 0 xS ad  (0,25đ)  C = C 1 + C 2 = 0 (a x)S ad   + 0 xS ad  = 0 0 S S( 1) v.t d ad      (0,75đ)  Điện tích của tụ ở thời điểm t: q = CU = 0 0 SU S( 1)U v.t d ad      (0,25đ) = 3,54. 6 10  + 3,54. 7 10  t với 0 ≤ t ≤ 10s (0,25đ) Sau 10s, điện dung của tụ là C = 0 S d  = 3,54. 9 10  (F) (0,25đ)  q = CU = 7,08. 6 10  (C) không đổi (0,25đ) Đồ thị: (vẽ đúng 0,5đ) b(3đ). Tụ được xem như hai tụ ghép nói tiếp ' 1 C và ' 2 C (0,25đ) với ' 1 C = 0 S y  và ' 2 C = 0 S d (y b)    ( với b là bề dầy của tấm kim loại) (0,5đ)  điện dung của tụ: C’ = ' ' 1 2 ' ' 1 2 C C C C  = 0 S d b   = 4,425. 9 10  (F) (1,0đ)  U’ = q C' = 6 9 7,08.10 4,425.10   = 1600(V) (0,5đ) Năng lượng của tụ trước khi đưa tấm kim loại vào: W = 1 2 qU = 7,08.10 – 3 (J) (0,25đ) Năng lượng của tụ sau khi đưa tấm kim loại vào: W’ = 1 2 qU’ = 5,664.10 – 3 (J) (0,25đ) Công cần thực hiện để đưa tấm kim loại vào bằng độ giảm năng lượng của tụ: q(  C) t(s) 10 0 3,54 7,08 x M d a A = W – W’ = 1,416.10 – 3 (J) (0,25đ) Câu 2(5đ). Từ I = q t   = Ne t  (0,5đ) N: số e dẫn chuyển qua 1 tiết điện của dây dẫn trong thời gian t = số nguyên tử đồng có trong thể tích V ở hình vẽ (0,25đ) N = nN A trong đó n: số mol đồng có trong thể tích V (0,25đ) N A : số Avôgađrô  I = A enN t  = . A emN M t  = . A e V M t   =   A e N Sl M t = 2 4 A e N d v M   (1,75đ)  v = 2 4 A MI e N d   (0,25đ) (hình vẽ 0,5đ) với: M = 64g/mol = 64.10 – 3 kg/mol;  = 9,0kg/dm 3 = 9,0.10 3 kg/m 3 , N A = 6,02.10 23 mol – 1 , e = 1,6.10 – 19 C d = 1,8mm = 1,8.10 – 3 m (0,75đ)  v = 3 19 3 23 3 2 4.64.10 .1,3 1,6.10 .9.10 .6,02.10 .3,14.(1,8.10 )    = 3,8. 5 10  m/s (0,75đ) Câu 3(5đ). Áp dụng I = ' '' 2 I I  và 7 4 .10 tan T NI B d     (1,0đ) Lần thí nghiệm I’ (mA) I’’ (mA)  I (mA) B T (T) 1 33,43 33,45 45 0 33,44(0,25đ) 4,00.10 – 5 (0,25đ) 2 33,45 33,41 45 0 33,43(0,25đ) 4,00.10 – 5 (0,25đ) 3 33,51 33,43 45 0 33,47(0,25đ) 4,00.10 – 5 (0,25đ)  1 2 3 3 T T T B B B B    = 4,00.10 – 6 (T) (0,5đ); B T = 0 (0,25đ)  Từ trường của Trái Đất ở nơi làm TN là: B T = 4,00.10 – 5 (T) (0,25đ) Từ trường của dây dẫn sinh ra tại điểm phía trên, cách dây 8,0cm: Áp dụng quy tắc cái đinh ốc 1 ta xác định được: r d B có: + phương nằm ngang (0,25đ) + chiều: hướng Nam (0,25đ) + độ lớn: B d = 2.10 – 7 I r = 7 2 2.10 .16 8.10   = 4,00.10 – 5 (T) (0,5đ) Từ trường tổng hợp tại điểm cách dây dẫn 8,0cm phía trên là: d T B B B 0    r r r r (0,5đ) Câu 4(4đ). Suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung dây: C  = t   = S. t   = 4.0,87 t 2. t   = 1,74(V) (1,0đ) Suất điện động cảm ứng sinh ra trong khung đóng vai trò giống như một nguồn mắc xung đối với bộ pin như hình vẽ. (1,0đ) Theo định luật Ohm, ta có: I = p C R    = 20 1,74 25  = 0,73(A) (1,0đ) (vẽ hình đúng 1đ) l = v.  t B r Đối với HS học chương trình cơ bản b(6đ). Tụ được xem như hai tụ ghép nói tiếp ' 1 C và ' 2 C (0,5đ) với ' 1 C = 0 S y  và ' 2 C = 0 S d (y b)    ( với b là bề dầy của tấm kim loại) (1đ)  điện dung của tụ: C’ = ' ' 1 2 ' ' 1 2 C C C C  = 0 S d b   = 4,425. 9 10  (F) (2,0đ)  U’ = q C' = 6 9 7,08.10 4,425.10   = 1600(V) (1,0đ) Năng lượng của tụ trước khi đưa tấm kim loại vào: W = 1 2 qU = 7,08.10 – 3 (J) (0,5đ) Năng lượng của tụ sau khi đưa tấm kim loại vào: W’ = 1 2 qU’ = 5,664.10 – 3 (J) (0,5đ) Công cần thực hiện để đưa tấm kim loại vào bằng độ giảm năng lượng của tụ: A = W – W’ = 1,416.10 – 3 (J) (0,5đ) Lưu ý: - HS có thể làm theo cách khác, đúng vẫn được tính điểm . ĐÀO TẠO NGHỆ AN ĐỀ THI HSG TRƯỜNG NĂM HỌC 20 10 – 20 11 TRƯỜNG THPT DIỄN CHÂU 2 Môn: VẬT LÍ, khối 11 Thời gian làm bài: 120 phút, không kể thời gian phát đề Câu 1. ( Học sinh học chương trình. 33,44(0 ,25 đ) 4,00.10 – 5 (0 ,25 đ) 2 33,45 33,41 45 0 33,43(0 ,25 đ) 4,00.10 – 5 (0 ,25 đ) 3 33,51 33,43 45 0 33,47(0 ,25 đ) 4,00.10 – 5 (0 ,25 đ)  1 2 3 3 T T T B B B B    = 4,00.10 –. ĐIỂM ĐỀ THI HSG TRƯỜNG MÔN VẬT LÍ LỚP 11 Câu 1(6đ). a(3đ). Tại thời điểm t ( t ≤ a v = 10s ), tụ được xem như 2 tụ mắc song song C 1 và C 2 . (0 ,25 đ) hình vẽ (0 ,25 đ)