đề thi Kỳ thi Olympic vùng Duyên Hải và đồng bằng Bắc Bộ lần thứ 3 môn vật lý 11

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ III - NĂM 2010 - NINH BÌNH MÔN THI: VẬT LÝ KHỐI: 11 (Thời gian: 180’ không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 06 câu in trong 02 trang) Câu 1. (3 điểm) Một tụ điện phẳng có các bản hình chữ nhật, mỗi bản cao h = 10cm, bề ngang b = 20cm; hai bản cách nhau d = 3mm. Hai bản tụ được nối với nguồn suất điện động E = 1000V và điện trở trong không đáng kể. Người ta đặt một tấm thuỷ tinh kích thước lớn, dày 3mm, lúc đầu (t 0 = 0) sát mép bên phải tụ điện. Cho tấm thuỷ tinh đi vào khe giữa hai bản với gia tốc 2cm/s 2 dọc theo bề ngang b. Biết thuỷ tinh có ε = 7. Tìm cường độ dòng điện trong mạch ở thời điểm t = 2s. Câu 2. (3 điểm) Một bóng đèn điện có điện trở R 0 = 2Ω, hiệu điện thế định mức U 0 = 4,5V được thắp sáng bằng một nguồn điện có E = 6V và điện trở trong không đáng kể. Gọi hiệu suất của hệ thống là tỉ số giữa công suất tiêu thụ của đèn và công suất toàn mạch ngoài. 1. Mắc mạch điện như hình vẽ. Điều chỉnh biến trở để hiệu điện thế đặt vào đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức của đèn. Hãy xác định giá trị tối thiểu của điện trở toàn phần của biến trở để hiệu suất của hệ thống không nhỏ hơn η 0 = 0,6. 2. Giả sử hiệu điện thế đặt vào đèn luôn bằng hiệu điện thế định mức của đèn. Hỏi hiệu suất cực đại của hệ thống có thể đạt được là bao nhiêu? Và phải mắc đèn, biến trở theo cách thích hợp nào để đạt hiệu suất cực đại đó. Câu 3. (3 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ: Biết C 1 = C; C 2 = 2C; R 1 = R; R 2 = 2R. Điện áp xoay chiều đặt vào hai điểm A và B có biểu thức u = U 0 cosωt. Thay đổi giá trị ω trong một khoảng rộng. 1. Tìm giá trị cực đại của hiệu điện thế hiệu dụng U 1 giữa hai đầu điện trở R 1 . 2. Khi U 1 đạt cực đại thì hiệu điện thế hiệu dụng U 2 giữa hai đầu R 2 bằng bao nhiêu? 1 ĐỀ CHÍNH THỨC C 1 R 2 R 1 B C 2 A u~ E R R 0 E b v r Câu 4. (3,5 điểm) Một thanh kim loại OA khối lượng m, chiều dài a, có thể quay tự do quanh trục thẳng đứng Oz. Đầu A của thanh tựa trên một vòng kim loại hình tròn tâm O bán kính a đặt cố định nằm ngang. Đầu O của thanh và một điểm của vòng kim loại được nối với điện trở thuần R, tụ điện C, khóa K và nguồn điện E tạo thành mạch điện như hình vẽ. Hệ thống được đặt trong từ trường đều không đổi có véctơ cảm ứng từ B r hướng thẳng đứng lên trên. Bỏ qua điện trở của thanh OA, điểm tiếp xúc, vòng dây và của nguồn điện. Bỏ qua hiện tượng tự cảm, mọi ma sát và lực cản không khí. Ban đầu khóa K mở, tụ điện C chưa tích điện. Tại thời điểm t = 0 đóng khóa K. 1. Thiết lập hệ thức giữa vận tốc góc ω của thanh OA và điện tích q của tụ điện sau khi đóng khóa K. 2. Tìm biểu thức của vận tốc góc ω và điện tích q theo thời gian t. Cho mômen quán tính của thanh OA đối với trục quay Oz là I = 2 ma 3 . Cho biết nghiệm của phương trình vi phân dy + ay = d dx là -ax d y = A.e + a Câu 5. (3,5 điểm) Một thấu kính mỏng phẳng-lồi tiêu cự f =15cm, chiết suất n =1,5 được đặt cho trục chính thẳng đứng trong một chiếc cốc thủy tinh có đáy phẳng rất mỏng. Một con kiến nhỏ A bò dọc theo sợi dây treo trùng với trục chính của thấu kính. Người ta thấy có hai vị trí của con kiến cách nhau 20 cm cho ảnh của nó qua thấu kính, cách thấu kính những khoảng bằng nhau. 1. Xác định hai vị trí trên của con kiến. 2. Đổ một chất lỏng trong suốt chiết suất n’ vào trong cốc cho vừa đủ ngập thấu kính. Với hai vị trí của con kiến tìm được trong câu 1, hai ảnh của nó ở hai bên thấu kính và có khoảng cách đến thấu kính gấp nhau 9 lần. Tính chiết suất n’ của chất lỏng. Câu 6. (4 điểm) Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nhỏ có khối lượng m = 250g và một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m. Kéo vật m xuống theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo giãn 7,5cm rồi thả nhẹ. Chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng của vật, trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng xuống dưới, chọn gốc thời gian là lúc thả vật. Lấy 2 10 /g m s= và π 2 ≈ 10 . Coi vật dao động điều hòa. 1. Viết phương trình dao động 2. Tìm thời gian từ lúc thả vật đến khi vật tới vị trí lò xo không biến dạng lần đầu tiên. 3. Xác định độ lớn lực đàn hồi tại thời điểm động năng bằng ba lần thế năng. 4. Xác định khoảng thời gian lò xo bị giãn trong một chu kì. HẾT Giám thị số 1:………………………… Họ tên thí sinh:……………………. Giám thị số 2:………………………… Số báo danh:………………………. 2 E R C K O A z B r A . KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ III - NĂM 2010 - NINH BÌNH MÔN THI: VẬT LÝ KHỐI: 11 (Thời gian: 180’ không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm. thả vật. Lấy 2 10 /g m s= và π 2 ≈ 10 . Coi vật dao động điều hòa. 1. Viết phương trình dao động 2. Tìm thời gian từ lúc thả vật đến khi vật tới vị trí lò xo không biến dạng lần đầu tiên. 3. . hiệu suất cực đại đó. Câu 3. (3 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ: Biết C 1 = C; C 2 = 2C; R 1 = R; R 2 = 2R. Điện áp xoay chiều đặt vào hai điểm A và B có biểu thức u = U 0 cosωt. Thay đổi