Đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 11 (51)

Trờng thpt minh khai đề Thi chọn hsg trờng môn vật lý 11 Năm học 2010 2011 Thời gian làm bai 150 phút. Câu 1 (6đ): Hòn bi nhỏ có khối lợng m = 50g lăn không vận tốc ban đầu từ điểm A có độ cao h = 1m Theo một rãnh trơn ABCDE nh hình vẽ 1, phần BCDE có dạng là một đờng tròn bán kính R = 30cm. Bỏ qua ma sát. a) Tính thế năng của hòn bi tại M với góc MOD = 60 0 (chọn gốc thế năng là mặt phẳng nằm ngang đi qua B) b) Tính vận tốc hòn bi và lực nén của hòn bi lên đờng H.1 rãnh tại vị trí M. c) Tính giá tri nhỏ nhất của h để hòn bi vợt qua D, lấy g = 10m/s 2 . Câu 2 (3đ): Cho hệ nh hình vẽ 2: xe có khối lợng m 1 = 14kg, vật có khối lợng m 2 = 1kg luôn luôn tiếp xúc với xe trong suốt quá trình chuyển động. Bỏ qua khối lợng các ròng rọc và dây nối Coi dây không giản, xe chuyển động trên mặt phẳng ngang nhẵn, hệ số ma sát giữa vật và xe là k = o,5 H.2 Tìm gia tốc của hai vật. Câu 3 (6đ): Điện tích dơng q 0 đợc phân bố đều trên dây dẫn mãnh hình tròn, bán kính R. Một điện tích điểm âm - q đặt tại M trên trục x x của đờng tròn và cách tâm O của đờng tròn một khoảng OM = x . a) Xác định lực điện tác dụng lên điện tích - q đặt tại M. b) Tìm x để lực điện (câu a) đạt cực đại. Tính cực đại đó. H.3 Câu 4 (5đ): Cho mạch điện nh hình vẽ 4, biết r = 6 , C 1 = 7àF, C 2 = 3àF bỏ qua điện trở dây nối và điện kế G, R MN = R 1 , vật dẫn MN có chiều dài MN = 30cm. a) Khóa K đóng và nối (1) với (3).Tìm R 2 để công suất tỏa nhiệt trên R 2 đạt cực đại. Cho E = 12V. b) Nếu K mở, nối chốt (1) với chốt (3), rồi tháo ra sau đó nối chốt (2) với (3) và đóng K thì thấy nhiệt lợng tỏa ra trên R 1 bằng 1/4 nhiệt lợng tỏa ra trên r. Nếu nối chốt (1) với chốt (2) và chốt (2) với (3) thì dù đóng hay mở khóa K thì công suất mạch ngoài vẫn không đổi. Ngoài ra nếu K mở và con chạy C dịch chuyển từ M N với vận tốc v = 3cm/s thì dòng qua G là 12àA. Hãy tìm E, R 1 ,R 2 . Hết. m 1 m 2 m h B C D E M O O M x x . . G E,r R 2 K M C 1 C 2 N 1 2 3 . . . H.4 §¸P ¸N §Ò THI HSG TR¦êng m«n vËt lý 11 – N¡M HäC 2010 – 2011 Câu 1 (6đ) Nội dung Điểm a. b c Chọn gốc thế năng là mặt phẳng ngang đI qua B. Ta có: - Thế năng tại M: W t = mgh M = O,225 (J). áP dụng đlbt cơ năng tại A và M ta có: Vận tốc tại M là: V = 2g(h R(1 + cos)) 1/2 = 3,32 m/s áp lực tại M là: Q= N = mg(2h/R - 2 - 3cos) = 1,58 N . Đk h để vật vợt qua D là: h 5 R/2 Suy ra h 0,75m 2đ 2đ 1đ 1đ Câu 2 ( 3 đ) gọi a 1 là gia tốc vật m 1 theo phơng ngang. a 2 là gia tốc vật m 2 có 2 thành phần: a 2x = a 1 theo phơng ngang a 2y = 2a 1 (vì vật m 1 đI đợc đoạn đờng s thì vật m 2 đI đợc đoạn 2s) ta có a 2 = a 1 . 5 1/2 - Chọn hqc gắn với mặt đất. 2T = (m 1 + m 2 ).(1) Xét vật m 2 : N 2 + P 2 + F ms + T = m 2 a 2 Chiếu lên trục : ox: N 2 = m 2 a 2x = m 2 a 1 . Oy: m 2 g k.N 2 - T = m 2 a 2y = 2m 2 .a 1 Suy ra: T = m 2 ( g k.a 1 2a 1 ) (2) Từ (1) và (2) ta có: a 1 = 2m 2 g/( (m 1 + m 2 ) + 2(k + 2) ) = 1m/s 2 a 2 = 5 1/2 m/s 2 . 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Câu 3 (6đ) a Xác định lực điện F tai M. Chia đoạn vòng dây thành các đoạn đủ nhỏ mang điện tích q Lực tổng hợp F = F 1 + F 2 Độ lớn F = 2 0 /./ .2 r qqk . 2 x . Với r = 22 rx + F = ( ) 3 22 0 ././ .2 xR xqqk + F = F = ( ) 3 22 0 ././ .2 xR xqqk + . = 2/322 0 )( ././ .2 xR xqqk + đạt Max khi mẫu min. Ta có 3 2 22 2 22 22 . 22 .3 22 )( x RR x RR xR ++=+ F M AX = 2 0 33 /./ .2 R qqk Khi x = 2 R , 1đ 1đ 1đ 1đ 1đ 1đ Câu 4 M O x . . q F 2 F 1 F . Trờng thpt minh khai đề Thi chọn hsg trờng môn vật lý 11 Năm học 2010 2 011 Thời gian làm bai 150 phút. Câu 1 (6đ): Hòn bi nhỏ có khối lợng m =. Hết. m 1 m 2 m h B C D E M O O M x x . . G E,r R 2 K M C 1 C 2 N 1 2 3 . . . H.4 §¸P ¸N §Ò THI HSG TR¦êng m«n vËt lý 11 – N¡M HäC 2010 – 2 011 Câu 1 (6đ) Nội dung Điểm a. b c Chọn gốc thế năng là mặt phẳng ngang. động trên mặt phẳng ngang nhẵn, hệ số ma sát giữa vật và xe là k = o,5 H.2 Tìm gia tốc của hai vật. Câu 3 (6đ): Điện tích dơng q 0 đợc phân bố đều trên dây dẫn mãnh hình tròn, bán kính R. Một