ĐỀ và đáp án HSG vật lý 11 năm 2015 2016, TRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN ôn

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN ÔN ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG LỚP 11 MÔN: VẬT LÝ NĂM HỌC: 2015 – 2016 Thời gian làm 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu1(4đ) Điện tích điểm q =16.10 - C đặt A môi trường có điện môi ε = a) Xác định cường độ điện trường điểm B cách A khoảng 30 cm b) Nếu đặt thêm B điện tích điểm q =4.10-6 C Xác định vị trí điểm M cường độ điện trường không Câu 2(6đ) Cho mạch điện hình vẽ bên: E = 8V ; r =1Ω; R1 = 0,6Ω ; R2 = 6Ω ;R3 = 4Ω ,r a) Tính cường độ dòng điện qua điện trở R1 b) Tính công suất nguồn điện R2 A B R3 c) Tính điện tiêu thụ điện trở R3 phút Câu 3(4đ) Cho mạch điện hình bên Trong tụ điện có điện dung thỏa mãn: C1 = C = 2C3 = 2C Ban đầu mắc vào hai điểm A, B hiệu điện không đổi U, sau tháo nguồn mắc nguồn vào hai điểm M, N Biết hai lần mắc nguồn, điện điểm A, B, M, N thoả mãn: VA > VB; VM > VN Tính hiệu điện hai điểm A, B mắc hiệu điện U vào hai điểm M, N Áp dụng số: U = 20V Câu 4(4đ) Cho mạch hình vẽ bên: nguồn có suất điện động E = 30V, điện trở r = Ω ; R1 = 12 Ω ; R2 = 36 Ω ; R3 = 18 Ω ; Điện trở Ampekế dây nối không đáng kể B a) Tìm số Ampekế chiều dòng điện qua b) Thay Ampekế biến trở R có giá trị biến đổi từ Ω đến Ω Tìm R4 để dòng điện qua R4 đạt giá trị cực đại Câu 5(2đ) Cho dụng cụ linh kiện sau: C2 A C1 M C3 C4 B N A R1 R2 D F R3 G E, r - Hai vôn kế khác có điện trở chưa biết R1 R2 - Một điện trở mẫu có giá trị R0 cho trước - Một nguồn điện chiều chưa biết suất điện động điện trở - Dây dẫn điện Yêu cầu: - Thiết lập công thức tính suất điện động nguồn điện, có vẽ sơ đồ mạch điện minh hoạ - Nêu phương án đo điện trở nguồn, điện trở R1, R2 hai vôn kế Có vẽ sơ đồ mạch điện minh hoạ HẾT / Câu HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG VẬT LÝ 11 NĂM HỌC 2015-2016 Nội dung Điểm r r A a) Cường độ điện trường q1 gây B EB EB B có: q1 + điểm đặt, phương, chiều hình vẽ:…… 16.10 = 8.105 V/m……………………… 2.0,32 ε r r r r r r b) Ta có E M= E1 + E2 = ⇒ E1 = - E2 + Độ lớn: EB = 9.109 11 = 9.109 hai điện tích dấu nên M phải nằm đoạn thẳng AB mà |q1| > |qr 2| nên M nằm gần B A hình vẽ: Câu A r E1 M x E2 q1 q1 ε (r − x ) =k q2 ε x ⇒ x q1 = (r − x) q2 x2.16.10-6 = (30 – x)2.4.10-6 ⇒ (2x)2 = (30 – x)2 ⇒ 2x = 30 – x ………… ⇒ x = 10 cm M cách A 20 cm cách B 10 cm……………………………………… a)R2//R3 ⇒ R23 = R2 R3 6.4 = = 2,4 Ω R2 + R3 + R23 nt với R1 nên R = R1 + R23 = 0,6 + 2,4 = Ω Ta có I1 = I 23 = I = E = = A R + r 3+1 U2 = U3 = U23 = I23.R23 = 2.2,4 = 4,8 V…………………………………… Câu U 4,8 = = 0,8 A R2 U 4,8 I3 = = = 1,2 A R3 b) Công suất nguồn điện: Png = E I = 8.2 = 16 W…………………… I2 = c)Điện R3 tiêu thụ: A3 = R3.I32.t = 4.1,22.8.60 =2764,8 J Câu 0,5 0,5 0,5 B q2 Gọi x khoảng cách từ M đến B ta có E1 = E2 ⇔k 0,5 −6 * Khi nối vào A, B hiệu điện U ta có; CU q1 = C1U; q = q = q = …………………………………………………… * Khi nối M,N với hiệu điện U gọi điện tích tụ tương ứng là: 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 0,5 0,5 0,5 1 0,5 q1/ , q 2/ , q 3/ ,q 4/ ; Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có 6C U q1/ − q 2/ = q1 + q = ; (1) ……………………… A 6C U −q1/ + q /4 = −(q1 + q 4) = − ; (2) ………………… / / / q q1 2q + + = U; (3) ………………………………… C1 C1 C1 C1 0,5 B C2 C3 C4 0,5 C3 / / * Từ (1) (2) ta có: q = q ………………………… A B M N / / * Thế vào (3) ta có: 3q + q1 = C1U; (4) C2 C1 C4 23C1U / * Giải hệ (1) (4) ta có: q1 = ……………………………………… 20 q / 23 / U ……………… * Vậy hiệu điện hai đầu A, B là: U AB = = C1 20 / * Thay số: U AB = 23V………………………………………………………… Câu a * Vẽ lại mạch ta có: Mạch ngoài: (R2//R3) nt R1 A R23 = 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 R1 R 2R R2 F R3 B …………………………… G = 12 Ω ; Rn = R1 + R23 = 24 Ω D R2 + R3 E, r E 30 10 * Dòng điện mạch chính: Ic = = = A Rn + r 24 + 0,5 0,5 R 10 40 I1 = Ic = I23 => U23 = I23.R23 = 12 = V = U2 = U3 R1 G R2 F B U2 10 20 D I2 = = A; I3 = Ic – I2 = A = IA R2 27 27 0,5 0,5 E, r Vậy Ampekế 20 A = 0,74A dòng điện có chiều từ D sang G 27 0,5 b R4 * Khi thay Ampekế biến trở R4: Ta có: Mạch ngoài: [(R3 nt R4) // R2] nt R1 R R F R B R34 = R3 + R4 = 18 + R4 R R 34 36(18 + R ) R234 = = R + R 34 54 + R 36(18 + R ) 1296 +48R Rn = R1 + R234 = 12 + = 54 + R 54 + R D E, r G 0,5 Cả phép biến đổi đưa kết cho 0,5 điểm 30 30(54 + R ) E 1296 + 48R * Dòng điện mạch chính: Ic = = = = +3 Rn + r 1458 + 51R 54 + R 10(54 + R ) 486 +17R 10(54 + R ) 36(18 + R ) 360(18 + R ) = U234 = Ic.R234 = = U34 = U2 486 +17R 54 + R 486 +17R U 34 360(18 + R ) 360 I34 = = = = I3 = I R 34 (486 +17R )(18 + R ) (486 +17R ) Vậy: Để I4max (486 + 17R4)min => R4min = Ω * Xác định suất điện động nguồn điện mắc theo sơ đồ hình vẽ: Đọc số vôn kế U1 U2, suy U1 R1 = U R2 E, r V1 V - mắc riêng vôn kế theo sơ đồ hình vẽ: (1) Vẽ hình cho 0,5 điểm E, r E, r V2 V1 Số vôn kế U1’ U2’ Áp dụng định luật ôm cho toàn mạch: E = U1' + Câu U1' U' r E = U 2' + r R1 R2 (2) E − U1' U1' R2 U1'U 2' (U1 − U ) = E = suy (3) E − U 2' U 2' R1 U 2' U1 − U1'U * Phương án xác định điện trở Mắc mạch điện theo sơ đồ: " " Số vôn kế U1 U U1'' U 2'' U 2'' = + (4) R1 R0 R2 Thay (1) vào (4) suy R1 R2, kết hợp với phương trình suy r Đưa biểu thức ( 3)cho 0,5 điểm Vẽ hình cho 0,5 điểm Kết hợp biểu thức (1) (4) đưa biểu thức tính r cho 0,5 điểm ...Câu HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG VẬT LÝ 11 NĂM HỌC 2015-2016 Nội dung Điểm r r A a) Cường độ điện trường q1 gây B EB EB B có: q1 + điểm đặt, phương, chiều... điện mắc theo sơ đồ hình vẽ: Đọc số vôn kế U1 U2, suy U1 R1 = U R2 E, r V1 V - mắc riêng vôn kế theo sơ đồ hình vẽ: (1) Vẽ hình cho 0,5 điểm E, r E, r V2 V1 Số vôn kế U1’ U2’ Áp dụng định luật ôm... E − U 2' U 2' R1 U 2' U1 − U1'U * Phương án xác định điện trở Mắc mạch điện theo sơ đồ: " " Số vôn kế U1 U U1'' U 2'' U 2'' = + (4) R1 R0 R2 Thay (1) vào (4) suy R1 R2, kết hợp với phương trình