SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 11 (Dành cho học sinh THPT không chuyên) Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Bài 1: Thang AB đồng nhất khối lượng m=20 kg dựa vào tường trơn nhẵn dưới góc nghiêng α. Hệ số ma sát giữa thang và sàn là 0,6 µ = . Lấy g = 10 m/s 2 . a) Thang đứng yên cân bằng, tìm các lực tác dụng lên thang khi 0 45 α = . b) Tìm giá trị của α để thang đứng yên không trượt trên sàn. c) Một người có khối lượng m 1 =40 kg leo lên thang khi 0 45 α = . Hỏi người này lên tới vị trí O ' nào trên thang thì thang sẽ bị trượt. Biết thang dài l = 2 m. Bài 2: Hai điện tích q 1 = q 2 = q >0 đặt tại hai điểm A và B trong không khí. Cho biết AB = 2a. a) Xác định cường độ điện trường tại điểm M trên đường trung trực của AB cách AB một đoạn h. b) Tìm h để E M cực đại. Tính giá trị cực đại này. Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ, E 1 =3V, E 2 =3,6V, R 1 =10Ω, R 2 =20Ω, R 3 =40Ω, bỏ qua điện trở trong của hai nguồn. Tụ có điện dung C=1μF. a) Lúc đầu khóa K mở, tính cường độ dòng điện qua nguồn E 1 và điện tích của bản tụ nối với M. b) Đóng khóa K, tính cường độ dòng điện qua mỗi nguồn và điện lượng chuyển qua R 4 . Bài 4: Một dây dẫn thẳng MN chiều dài l, khối lượng của một đơn vị dài của dây là D=0,04 kg/m. Dây được treo bằng hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng và đặt trong từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng chứa MN và dây treo, độ lớn B=0,04 T. Cho dòng điện I chạy qua dây. Cho g=10m/s 2 . a) Xác định chiều và độ lớn của I để lực căng của các dây treo bằng không? b) Cho MN=25 cm, I=16 A có chiều từ N đến M. Tính lực căng của mỗi dây treo. Bài 5: Một vòng dây tròn bán kính R=5cm, có dòng điện I=10A chạy qua.Vòng dây đặt trong một từ trường không đều. Biết rằng cảm ứng từ tại mọi điểm trên vòng dây đều có cùng độ lớn B=0,2T và có phương hợp với trục của vòng dây một góc α =30 0 (hình vẽ). Vẽ và xác định lực từ tổng hợp tác dụng lên vòng dây. Bài 6: Cho một cục pin, một ampe kế, một cuộn dây có điện trở suất ρ đã biết, dây nối có điện trở không đáng kể, một kéo cắt dây, một cái bút chì và một tờ giấy kẻ ô vuông tới mm. Hãy nêu cách làm thí nghiệm để xác định gần đúng suất điện động của pin. Hết Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh:…………………….….; Số báo danh…………………… B M N A L ) B α α B R 3 M C R 4 E 2 R 1 N E 1 R 2 A B K SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÝ 11 (Dành cho học sinh THPT không chuyên) Ghi chú: 1.Nếu thí sinh sai hoặc thiếu đơn vị của đáp số trung gian hoặc đáp số cuối cùng thì mỗi lần sai hoặc thiếu trừ 0,25đ, tổng số điểm trừ của mỗi phần không quá một nửa số điểm của phần kiến thức đó. 2. Nếu thí sinh làm cách khác đúng vẫn cho đủ điểm. Bài Nội dung Điểm 1 (2đ) a) Thang cân bằng : 1 2 0 ms P N N F+ + + = ur uur uur uuur Chiếu lên Ox: F ms = N 2 Chiếu lên Oy: N 1 = P N 1 = P = mg = 200N Mặt khác : 2 / /P A N A M M= 2 2 . cos .sin 100 2 ms AB mg N AB N F N α α = ⇒ = = . b) Tính α để thang không trượt trên sàn: ta có: 2 2 . cos .sin 2 2 AB P P N AB N tg α α α = ⇒ = Vì N 2 = F ms nên 2 ms P F tg α = mà 2 ms P kN kP F k tg α = ≥ ⇒ ≥ 0 1 40 2 tg k α α ⇒ ≥ ⇒ ≥ c) Đặt AM = x ta có: 1 1 2 0 ms P P N N F+ + + + = ur ur uur uur uuur Chiếu lên Ox: F ms = N 2 Chiếu lên Oy: N 1 = P +P 1 1 2 / / /P A P A N A M M M+ = hay 1 2 1 2 . cos . .cos .sin 2 2 AB P P x N AB PxP N AB α α α + = ⇒ = + 1 2 ms PxP F AB ⇒ = + (*) Thang bắt đầu trượt khi: ( ) 1 1 2 . ms F N P P µ µ = = + Thay vào (*) ta tìm được x = 1,3m 0,5 0,5 0,5 0,5 2 (2đ) a) Cường độ điện trường tại M: 1 2 E E E= + ur ur ur 1 2 2 2 q E E k a h = = + 0,5 (Đáp án có 03 trang) A ) 2 N r α B ms F r 1 N uur P ur x y O H 1 P ur M C I A L ) 2 N r α B ms F r 1 N uur P ur x y O H Hình bình hành xác định E ur là hình thoi: E = 2E 1 cos ( ) 3/2 2 2 2kqh a h α = + b) Định h để E M đạt cực đại: ( ) ( ) 2 2 4 2 2 2 2 3 3 3/2 2 2 4 2 2 2 2 a a a .h a h h 3. 2 2 4 27 3 3 a h a h a h a h 4 2 + = + + ≥ ⇒ + ≥ ⇒ + ≥ Do đó: M 2 2 2kqh 4kq E 3 3 3 3a a h 2 ≤ = E M đạt cực đại khi: ( ) 2 2 M max 2 a a h h 2 2 4kq E 3 3.a = ⇒ = ⇒ = 0,5 0,5 0,5 3 (2đ) a) K mở: dòng qua nguồn E 1 là: A RR E I 1,0 30 3 21 1 0 == + = .………………… Điện tích trên tụ là q 0 = U MA .C= (E 2 -I 0 .R 1 ).C = 2,6μC Và cực dương nối với M. b) K đóng, vẽ lại mạch: Áp dụng định luật Ôm ta có: NB 1 1 1 NB 2 2 3 NB 2 U E I (1) R U E I (2) R U I (3) R − + = + = = Lại có: I 1 =I+I 2 (4). Thay số và giải hệ 4 phương trình ta được: U NB =1,2V, I 1 = 0,18A, I 2 = 0,12A, I= 0,06A …………… …………………. Hiệu điện thế trên tụ: U MA = U MN + U NA = E 2 -I 1 .R 1 = 1,8V. Điện tích trên tụ: q = U MA .C = 1,8μC, cực dương nối với M……… Điện lượng chuyển qua R 4 là: Δq = |q 0 -q| = 0,8 μC 0,5 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 4 (2đ) a) Để lực căng dây bằng 0 thì lực từ phải hướng lên và có độ lớn bằng P=mg Áp dụng qui tắc bàn tay trái ta có dòng điện chạy từ M đến N Vì A B Dg IDmgBIlBIlBIlF 10 04,0 10.04,0 lgsin ===→==→== α b) Khi dòng điện chạy từ N đến M, áp dụng qui tắc bàn tay trái ta được lực từ F hướng xuống dưới. Áp dụng điều kiện cân bằng ta được: 2 lg 2 2 DBIlmgF TmgFT + = + =→+= 0,5 0,5 0,5 0,5 R 3 E 2 M R 2 E 1 R 1 A NB I 2 I I 1 Thay số được: NT 13,0 2 10.25,0.04,025,0.16.04,0 = + = 5 (1đ) Chia vòng dây thành 2n đoạn rất nhỏ bằng nhau, mỗi đoạn có chiều dài Δl sao cho mỗi đoạn dây đó coi như một đoạn thẳng. Xét cặp hai đoạn đối xứng nhau qua tâm vòng dây (tại M và tại N), lực tác dụng lên mỗi đoạn là F M và F N được biểu diễn như hình vẽ. Hợp lực tác dụng lên hai đoạn này là F MN có hướng dọc trục của vòng dây và độ lớn: F MN = 2. B.I.Δl.sinα Lực tác dụng lên cả vòng dây là hợp lực của tất cả các cặp đoạn dây đã chia cũng có hướng là hướng của F MN và độ lớn là: F = ∑ F MN = 2.B.I.sinα. ∑Δl =2.B.I.πR.sinα Thay số ta được: F ≈ 0,314N Hình vẽ 0,5đ (không yêu cầu vẽ hợp lực đặt tại tâm) 0,5 6 (1đ) - Đo chiều dài dây dẫn bằng giấy kẻ ô. Để xác định đường kính d của dây, cuốn nhiều vòng (chẳng hạn N vòng) sát nhau lên bút chì rồi đo bề rộng của N vòng đó rồi chia cho N ta được d - Cắt lấy một đoạn dây đã biết điện trở suất. Lập mạch điện kín gồm nguồn điện, đoạn dây đã cắt ra và ampe kế, khi đó đo đươc cường độ dòng điện chạy qua ampe kế là: Rr E I + = (1) Trong đó E, r là suất điện động, điện trở trong của nguồn, R là điện trở của đoạn dây đã cắt ra. - Cắt bớt đoạn dây trên, chẳng hạn chỉ để lại ¾ chiều dài (hoặc một nửa chiều dài,…) rồi lắp lại vào mạch và đo cường độ dòng điện: Rr E I 4 3 ' + = (2) Từ (1) và (2) rút ra: −= ' 11 4 II ER (3) Thay (3) và (1) hoặc (2) tìm được: )'( ' 4 ' 11 4 22 IId II E dSII E − =⇒== − π ρ π ρ ρ 0,25 0,25 0,25 0,25 . VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2013-2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 11 (Dành cho học sinh THPT không chuyên) Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Bài 1:. NĂM HỌC 2013-2014 ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÝ 11 (Dành cho học sinh THPT không chuyên) Ghi chú: 1.Nếu thí sinh sai hoặc thi u đơn vị của đáp số trung gian hoặc đáp số cuối cùng thì mỗi lần sai hoặc thi u. coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh:…………………….….; Số báo danh…………………… B M N A L ) B α α B R 3 M C R 4 E 2 R 1 N E 1 R 2 A B K SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM