TRƯỜNG THPT Cẩm Thuy 3 ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 Môn: Vật lý Thời gian làm bài: 150 phút Ngày thi : 3/1/2009 Câu I (4 điểm) Cho một tụ phẳng không khí có 2 bản cực là 2 lá kim loại hình tròn, bán kính R= 30cm, đặt cách nhau 1cm. 1, Tính điện dung của tụ. 2, Nối tụ với 2 cực của nguồn điện có hiệu điện thế giữa hai cực là 120V a, Tính điện tích của tụ, năng lượng điện trường và cường độ điện trường trong tụ. b, Giả sử có một êlectron thoát ra từ bản âm với vận tốc ban đầu không đáng kể và chuyển động về phía bản dương của tụ. Hỏi khi tới bản dương êlectron nhận được một năng lượng là bao nhiêu? Tính vận tốc của êlectron lúc đó. Câu II (5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ : trong đó E= 13,5V; r=1Ω. R 1 =3Ω. R 3 =R 4 =4Ω. Ampekế có điện trở không đánh kể,R 2 là một bình đựng dung dịch CuSO 4 có các điện cực bằng đồng. Biết rằng sau 16 phút 5 giây khối lượng đồng được giải phóng ở catốt là 0,48g Hãy xác định: a, Cường độ dòng điện qua bình điện phân b, Điện trở bình điện phân c, Số chỉ trên ampekế d, Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài và hiệu suất của nguồn. Câu III (4 điểm) Cho hệ thống như hình vẽ , thanh dẫn MN dài 1m khối lượng 10g, trượt thẳng đứng trên hai thanh ray, từ trường đều B có phương nằm ngang, có chiều hướng từ phía sau ra phía trước mặt phẳng hình vẽ. Do trọng lực và lực điện từ thanh MN trượt đều với vận tốc v . Ống dây có hệ số tự cảm L=5mH, điện trở 0,5Ω. Tụ có điện dung C=2µF. Cho B=1T, g=10m/s 2 . a, Tính v, xác định chiều và độ lớn của dòng điện cảm ứng b, Tính năng lượng từ trường trong ống dây c, Tính năng lượng điện trường trong tụ điện. Câu IV (7 điểm) Cho khối chất trong suốt hình bán cầu có triết suất 2 , bán kính r.Chiếu một chùm tia sáng song song theo phương vuông góc mặt phẳng AB của khối chất như hình vẽ. 1, Mô tả đường của chùm tia sáng 2, xét đường đi của tia sáng 1 cách tia đi qua O một khoảng r/2, vẽ tiếp đường đi của tia sáng này. Tìm góc lệch của tia ló ra khỏi khối chất. 3, Xét đường đi của tia sáng 2 cách tia đi qua O một khoảng . 2/3r vẽ tiếp đường đi của tia sáng này 4, Tìm vùng mặt cầu ở đó có tia sáng ló ra 5, Chứng minh rằng khoảng cách từ O đếnG ( G là giao điểm của tia sáng qua O và tia sáng không qua O ló ra khỏi khối chất) phụ thuộc vào góc tới i trên mặt cầu A E,r R 1 R 2 R 4 R 3 A B L,R N M C B O A B (1) (2) TRƯỜNG THPT Cẩm Thuỷ 3 ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 Môn: Vật lý Ngày thi : 3/1/2009 Câu- ý Nôi dung Điểm TP CâuI-1 dk R dk s C π π π 44 2 == Thay số tính đúng C= 2,5.10 -10 F 0,5 đ 0,5đ CâuI- 2a Q=CU=120.2,5.10 -10 = 3.10 -8 C ; JCU 62 10.8,1 2 1 W − == E=U/d= 12.10 3 V/m 0,5đ 0.5đ CâuI- 2b Năng lượng mà êlectron nhận được là A=eU = 1,92.10 -17 J sm m A v mv eUA /10.5,6 2 2 6 2 ≈=→== 1đ 1đ CâuII- a A At mFn IIt n A F m 5,1. 1 ==⇒= 1đ CâuII- b giả sử dòng điện trong mạch có chiều như hình vẽ ( ) IrEU IRIU IIIIIII AB AB −= −== −=−=⇒+= 3.5,1 5,1 11 2121 Thay số tính được U AB =9V, I=4,5A (1đ) 243 43 2 . I U RR RR RR AB ACB = + += (0,5đ) Thay số tính đúng R 2 =4Ω (0,5đ) 2đ CâuII-c VRIUU ABCB 3 22 =−= A R U I BC 75,0 4 4 == ; I A =I-I 4 = 3,75A (0,5đ) (0,5đ) CâuII- d Công suất của mạch ngoài P= U AB .I= 40,5W Hiệu suất của nguồn H=U/E= 67% 1đ CâuIII- a -Ban đầu do tác dụng của trọng lực P thanh MN trượt xuống làm xuất hiện suất điện động cảm ứng e c và dòng điện cảm ứng i c trong thanh. (0,5đ) -Thanh có dòng điện cảm ứng đi qua đặt trong từ trường B sẽ chịu tác dụng của lực từ F Chiều của F hướng lên , Khi P=F thanh rơi đều (0,5đ) mg=i c Bl với i c =e c /R= Bvl/R vậy v= mgR/B 2 l 2 =0,05m/s (0,5đ) i c = Bvl/R= 0,1A (0,5đ) 2đ CâuIII- b JLi c 52 t 10.5,2 2 1 W − == 1đ CâuIII- c JCeCU c 922 d 10.5,2 2 1 2 1 W − === 1đ CâuIV Chùm tia tới // vuông góc với mặt phẳng AB sẽ tuyền thẳng vào khối chất. Tia đi qua O truyền thẳng ra ngoài còn những tia khác nhau thì tới mặt cầu với những góc tới khác nhau. - Nếu góc tới lớn hơn góc giới hạn tại mặt cầu có phản xạ toàn phần - Nếu góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc giới hạn tại mặt cầu có tia ló ra ngoài 0 45 2 11 sin =⇒== ghgh i n i 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0.5đ R 4 B A E,r R 1 R 2 R 3 A I I 2 I 1 I 3 I 4 I A C IV-2 -xét tia S 1 I 1 J 1 tia này tới mặt cầu với góc tới i 1 . tính được i 1 =30 0 <i gh , tại J 1 có tia ló -Tính được góc ló r 1 =45 0 , tính được góc lệch của tia ló α= r 1 -i 1 =15 0 (hình1) 0.5đ 0,5đ IV-3 -xét tia S 2 I 2 J 2 tia này tới mặt cầu với góc tới i 2 . tính được i 2 =60 0 >i gh , tại J 2 có phản xạ toàn phần. Tia phản xạ J 2 M tới M với góc tới i 3 =60 0 nên tại M có phản xạ toàn phần. - Tương tự tại N có phản xạ toàn phần. Lập luận được tia phản xạ NK vuông góc với AB tại K và truyền thẳng ra ngoài. Hình vẽ2: i 2 =i 3 =i 4 =60 0 vẽ đúng 0,5đ 0,5 đ 0,5đ 0,5đ IV-4 Xét tia SIJ tới mặt cầu với góc tới i. Để có tia ló tại J thì góc tới i phải nhỏ hơn hoặc bằng 45 0 . như vậy các tia sáng đến gặp mặt cầu trong phạm vi chổm cầu có góc mở ϕ=2i gh =90 0 sẽ có tia ló ra khỏi mặt cầu (hình vẽ 3) 1đ IV-5 - 00 450 ≤≤ i . Tia SIJ cho tia khúc xạ JR 2 cắt tia OHR 1 tại G, vẽ hình đúng (hình4) -Trong tam giác OJG có J OGO ˆ sin G ˆ sin J = ; OJ =R; rJirG −=−= 0 180 ˆ ; ˆ ( ) ri rR OG − =⇒ sin sin. mà sinr =nsini -từ đó tính được inin Rn OG 222 sin1sin1 −−− = R,n không đổi vậy OG phụ thuộc vào i. 0,5đ 0,5đ 0,5đ S 2 I 2 J 2 M N K B A i 2 i 3 i 4 I J' ϕ J i i I 1 J 1 i α I J i r G R 1 R 2 O H . TRƯỜNG THPT Cẩm Thuy 3 ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 Môn: Vật lý Thời gian làm bài: 150 phút Ngày thi : 3/1 /2009 Câu I (4 điểm) Cho một tụ phẳng. A B (1) (2) TRƯỜNG THPT Cẩm Thuỷ 3 ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 Môn: Vật lý Ngày thi : 3/1 /2009 Câu- ý Nôi dung Điểm TP CâuI-1 dk R dk s C π