Đang tải... (xem toàn văn)
Bài 1: Hai điện tích q1 = q2 = 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 EM cực đại. Tính giá trị cực đại này. Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ E1=3V, E2=3,6V, R1=10Ω, R2=20Ω, R3=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 E1 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 R4. Bài 3: Một dây dẫn thẳng MN chiều dài l, khối lượng của một đơn vị dài của dây là D=0,04 kgm. 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=10ms2. 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 4: 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 =300 (hình vẽ). Vẽ và xác định lực từ tổng hợp tác dụng lên vòng dây. Bài 5: 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.
………… ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI OLIMPIC LỚP 11 CẤP TỈNH Môn thi: Vật Lý Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) …………………………………… Câu (5 điểm) Hai điện tích điểm q1 = q2 = q > đặt A B khơng khí Biết AB = 2a a Xác định cường độ điện trường M nằm đường trung trực AB cách AB đoạn h? E1,r1 E2,r2 D b Định h để EM cực đại Tìm EM cực đại đó? c Tìm vị trí điểm N mà cường độ điện trường 0? Câu (4 điểm) Cho mạch điện hình vẽ : V E1 = 6V; r1=1Ω; r2=3Ω; R1=R2=R3=6Ω R3 R1 a Vôn kế V (điện trở lớn) 3V Tính suất điện động E2 B A C b Nếu đổi chỗ hai cực nguồn E2 vơn kế V bao nhiêu? R2 Câu (4 điểm) Cho mạch điện hình vẽ : R = R = ( Ω ) ; R = ( Ω ) ; R biến trở ; K khóa điện Nguồn điện mắc vào hai đầu B, D có hiệu điện U khơng đổi Ampe kế vơn kế lý tưởng Các dây nối có điện trở khơng đáng kể Ban đầu khóa K mở, R = ( Ω ) vơn kế (V) a Xác định hiệu điện U nguồn điện b Nếu đóng khóa K ampe kế ? Câu (4 điểm) A Một dây dẫn thẳng MN chiều dài l, khối lượng đơn vị dài dây D=0,04 kg/m Dây treo hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng chứa MN dây treo, độ lớn B=0,04 T Cho dòng điện I chạy qua dây MN B Lấy g=10m/s2 M N + Xác định chiều độ lớn I để lực căng dây treo không? + Cho MN=25 cm, I=16 A có chiều từ N đến M Tính lực căng dây treo? B Cho hai dòng điện thẳng ,dài I1 =2A, I2 = 4A dài vô hạn, đồng phẳng, vng góc với r + Xác định B điểm mp chứa dây, cách hai dây đoạn r = 4cm r + Trong mp chứa hai dòng điện, tìm quỹ tích điểm B = Câu (3 điểm) Một khung dây hình vng cạnh a=10 cm, có 50 vòng dây, điện trở tổng cộng R=0,1Ω đặt vùng có từ trường hình vẽ M N -4 -4 Biết thời gian 0,2 s từ trường tăng từ 10 T đến 3.10 T a Xác định chiều cường độ dòng điện cảm ứng khung? b Tìm cơng suất tỏa nhiệt dòng điện cảm ứng? c Nếu cạnh MN có sẵn nguồn điện suất điện động e, dòng điện mạch khơng nguồn điện mắc nào? Giá trị e bao nhiêu? ĐÁP ÁN ĐỀ THI OLIMPIC MÔN VẬT LÝ 11 CÂU Câu 5đ HƯỚNG DẪN GIẢI a Vẽ hình E1…………………………………………………………… Vẽ hình E2……………………………………………………………… Vẽ hình E M vng góc với AB hướng xa AB…………………… Viết E1………………………………………………………………… Viết E2………………………………………………………………… Tính E =2 E1cosα……………………………………………………… EM = (a 2kqh + h2 ) 3/2 ………………………………………………………… ĐIỂM 0,25 0,25 0.25 0,25 0,25 0,25 0,25 b EM đạt cực đại: a2 a2 a 4h2 + + h2 ≥3 …………………………………… 2 4kq ≤ ………………………………………………………… a 3 a +h = ⇒EM a2 h = 0,25 0,25 Khi a ⇒h= b) E M max ……………………………………… 4kq ……………………………………………………… a 3 ur c Gọi N điểm mà CĐĐT E N = …………… max = E M 0,25 0,25 0,25 ur ur E1 phương E nên N nằm đường thẳng nối AB …………………… 0,25 ur ur E1 ngược chiều E nên N nằm đường thẳng nối AB đoạn AB…… 0,25 Độ lớn E1=E2 …………………………………………………… Viết biểu thức E1……………………………………………………… Viết biểu thức E2……………………………………………………… Kết luận N nằm trung điểm AB………………………………… Biểu diễn điểm N hình vẽ………………………………………………… Câu 4đ a Tính suất điện động E2 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 E1,r1 I A I1 R1 I2 D V C E2,r2 R3 B R2 ( R1 + R3 ) = 4Ω ……………………………… R2 R2 + R1 + R3 I1 R2 = = I R1 + R3 + I đến A rẽ thành hai nhánh: ………………………… I => I1 = + Điện trở toàn mạch R = + UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I1 = -3I……………………………… + U CD = 3V …………………………………………………………………… + -3I = ± => I = 1A, I = 3A…………………………………………………… Với I= 1A: E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = => E2 = 2V………………………………… - Với I = 3A: E1 + E2 =8 *3 = 24 …………………………………………………………… => E2 = 18V b Đổi chỗ hai cực nguồn E2 vơn kế + Khi đổi chỗ hai cực hai nguồn mắc xung đối…………………………………… 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 - Câu 4đ 0,25 0,25 0,25 0,25 - Với E2 = 2V< E1 : E1 phát , E2 thu, dòng điện từ cực dương E1……… E − E2 I= = 0,5 A …………………………………………… R + r1 + r2 0,25 UCD = UCA + UAD =6 -3I = 4,5V 0,25 - Với E2 = 18V > E1: E2 nguồn, , E1 máy thu E − E1 I= = 1,5 A ……………………………………………………… R + r1 + r2 0,25 UCD = UCA + UAD = R1I1 + E1 +r1I = +3I = 10,5V 0,25 - Xác định hiệu điện U nguồn điện 0,25 0,25 R 12 = R + R = ( Ω ) R 34 = R + R = ( Ω ) U I1 = I = U Ta có : U = I R = 3.I = U U = I R = 2.I = Giả sử V M > V N ta có : U U U − U MN = U - U = = − ………………………………… U ⇒ U V = U NM = ⇒ U = U V = 6.1 = (V) - Khi khóa K đóng : R1 R3 3.2 = = 1,2 ( Ω ) R 13 = = R1 + R3 3+ R2 R4 3.4 12 = = R 24 = Ω ) R2 + R4 + 12 20,4 R BD = R 13 + R 24 = 1,2 + = ( Ω ) 7 Cường độ dòng điện mạch : U 42 21 = ≈ 2,06 (A) I = = 20,4 = RBD 20,4 10,2 21 U 13 = U = U = I R 13 = 1,2 = 2,47 (V) 10,2 U1 2,47 I1 = = = 0,823 (A) R1 21 12 U 24 = U = U = I R 24 = = 3,53 (V) 10,2 U2 3,53 I2 = = = 1,18 (A) R2 Ta có : I > I ⇒ I A = I - I = 1,18 - 0,823 = 0,357 (A) Vậy dòng điện qua ampe kế có chiều từ N đến M có cường độ I A = 0,357 (A) Câu 4 đ A.+ Để lực căng dây lực từ phải hướng lên có độ lớn P=mg Áp dụng qui tắc bàn tay trái ta có dòng điện chạy từ M đến N Vì F = BIl sin α = BIl → BIl = mg = D lg 0,25 0,25 0,25 0.25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 I= 0,25 Dg 0, 04.10 ⇒I= = 10 A B 0, 04 0,25 + Khi dòng điện chạy từ N đến M: áp dụng qui tắc bàn tay trái ta lực từ F hướng xuống …………………………………………………………… Áp dụng điều kiện cân ta được: 0,25 2T = F + mg F + mg BIl + D lg 0,25 →T = = …………………………………………… 2 0,25 0,04.16.0,25 + 0,04.0,25.10 = 0,13 N Thay số được: T = B Cho I1 chạy chiều trục Ox, I2 chạy chiều Oy 0,25 Từ trường dòng gây M góc vng hình vẽ: Có vị trí điểm M I2 Tại M: r r r r B1 B1 B2 B1 + Với x = y = 4cm = 0,04m 0,25 I I • • B1 = 2.10−7 = 10−5 T B2 = 2.10−7 = 2.10−5 T M 4y M y x x 0,25 BM1 = BM = 10 −5 T BM = BM = 3.10 −5 T r r r r r b) Quỹ tính nhũng điểm B = nằm hai góc B B2 • B1 B2 r r 0,25 • vng B1 B2 ngược chiều M3 M2 I1 I x 0,25 ⇔y= Sao cho: B1 = B2 ⇔ = y x x 0,25 Quỹ tích phải tìm đường thẳng y = trừ điểm O 0,25 ee e ⊕ ⊕e ⊕⊕ 0,25 Câu 3đ uur - vẽ hình BC ………………………………………………………… - Vẽ chiều dòng điện cảm ứng……………………………………… ∆φ Ec = ∆t B − B1 Ec = Na 2 ∆t Thế số ec=5.10-4 V………………………………………………………… e - I = c R …………………………………………………………- Thế số I=5.10-3A ………………………………………………… 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 I1 - Công suất P==R I2……………………… - Thay số : P=2,6.10-6 W………………………………………………………… - Nguồn tạo dòng điện ngược chiều với Ic ( cực dương mắc vào N)………… e=ec=5.10-4 V ………………………………………… - Biểu diễn hình 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Chú ý: Nếu thí sinh giải theo cách khác mà vẫn cho điểm tối đa ĐỀ KỲ THI HSG LỚP 11 THPT ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 11 Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian phát đề Bài 1: Hai điện tích q1 = q2 = q >0 đặt hai điểm A B khơng khí Cho biết AB = 2a a) Xác định cường độ điện trường điểm M đường trung trực AB cách AB đoạn h b) Tìm h để EM cực đại Tính giá trị cực đại C R3 M Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ E1=3V, E2=3,6V, R1=10Ω, R2=20Ω, R3=40Ω, bỏ qua điện trở hai nguồn Tụ có điện dung C=1μF a) Lúc đầu khóa K mở, tính cường độ dòng điện qua nguồn E điện tích tụ nối với M b) Đóng khóa K, tính cường độ dòng điện qua nguồn điện lượng chuyển qua R4 K B E2 R2 Bài 3: Một dây dẫn thẳng MN chiều dài l, khối lượng đơn vị dài dây D=0,04 kg/m Dây treo hai dây dẫn nhẹ thẳng đứng đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng chứa MN dây treo, độ lớn B=0,04 T Cho dòng điện I chạy qua dây Cho g=10m/s2 a) Xác định chiều độ lớn I để lực căng dây treo khơng? b) Cho MN=25 cm, I=16 A có chiều từ N đến M Tính lực căng dây treo R4 R1 A N E1 B M Bài 4: Một vòng dây tròn bán kính R=5cm, có dòng điện I=10A chạy qua.Vòng dây đặt từ trường khơng Biết cảm ứng từ điểm vòng dây có độ lớn B=0,2T có phương hợp với trục vòng dây góc α =300 (hình vẽ) Vẽ xác định lực từ tổng hợp tác dụng lên vòng dây Bài 5: Cho cục pin, ampe kế, cuộn dây có điện trở suất ρ biết, dây nối có điện trở khơng đáng kể, kéo cắt dây, bút chì tờ giấy kẻ ô vuông tới mm Hãy nêu cách làm thí nghiệm để xác định gần suất điện động pin N B α -Hết - Thí sinh khơng sử dụng tài liệu Cán coi thi khơng giải thích thêm Họ tên thí sinh:…………………….….; Số báo danh…………………… ĐÁP ÁN ĐỀ HSG THPT MƠN: VẬT LÝ 11 (Dành cho học sinh THPT khơng chuyên) Ghi chú: 1.Nếu thí sinh sai thiếu đơn vị đáp số trung gian đáp số cuối lần sai thiếu trừ 0,25đ, tổng số điểm trừ phần không nửa số điểm phần kiến thức Nếu thí sinh làm cách khác cho đủ điểm Bài Điểm ur Nội ur dung ur a) Cường độ điện trường M: E = E1 + E (4đ) q E =E =k a2 + h2 2kqh ur α = 3/2 Hình bình hành xác định E hình thoi: E = 2E1cos ( a2 + h2 ) b) Định h để EM đạt cực đại: a2 a2 a h 2 a + h = + + h ≥ 2 2 ⇒ ( a2 + h2 ) ≥ 3/2 27 3 a h ⇒ ( a2 + h2 ) ≥ ah 2kqh 4kq = Do đó: 3 3a a h a2 a h2 = ⇒ h = 2 EM đạt cực đại khi: 4kq ⇒ ( E M ) max = 3.a EM ≤ (5đ) (4đ) a) K mở: dòng qua nguồn E1 là: E1 I0 = = = 0,1A ………………… R1 + R2 30 Điện tích tụ q0 = UMA.C= (E2-I0.R1).C = 2,6μC Và cực dương nối với M b) K đóng, vẽ lại mạch: R3 E2 Áp dụng định luật Ơm ta có: I2 M − U NB + E1 I1 = (1) R1 R2 I U NB + E B N I2 = (2) R3 R1 E1 U A I = NB (3) R2 I1 Lại có: I1=I+I2 (4) Thay số giải hệ phương trình ta được: UNB =1,2V, I1= 0,18A, I2= 0,12A, I= 0,06A …………… ………………… Hiệu điện tụ: UMA= UMN + UNA = E2-I1.R1 = 1,8V Điện tích tụ: q = UMA.C = 1,8μC.(cực dương nối với M)……… Điện lượng chuyển qua R4 là: Δq = |q0-q| = 0,8 μC a) Để lực căng dây lực từ phải hướng lên có độ lớn P=mg Áp dụng qui tắc bàn tay trái ta có dòng điện chạy từ M đến N Dg 0,04.10 = = 10 A Vì F = BIl sin α = BIl → BIl = mg = D lg → I = B 0,04 b) Khi dòng điện chạy từ N đến M: áp dụng qui tắc bàn tay trái ta lực từ F hướng xuống Áp dụng điều kiện cân ta được: F + mg BIl + D lg 2T = F + mg → T = = 2 0,04.16.0,25 + 0,04.0,25.10 = 0,13 N Thay số được: T = 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 01 1 (4đ) Chia vòng dây thành 2n đoạn nhỏ nhau, đoạn có chiều dài Δl cho đoạn dây coi đoạn thẳng Xét cặp hai đoạn đối xứng qua tâm vòng dây (tại M N), lực tác dụng lên đoạn FM FN biểu diễn hình vẽ 1đ Hình vẽ 1đ (3đ) Hợp lực tác dụng lên hai đoạn FMN có hướng dọc trục vòng dây độ lớn: FMN = B.I.Δl.sinα Lực tác dụng lên vòng dây hợp lực tất cặp đoạn dây chia có hướng hướng FMN độ lớn là: F = ∑ FMN = 2.B.I.sinα ∑Δl =2.B.I.πR.sinα Thay số ta được: F ≈ 0,314N - Đo chiều dài dây dẫn đo giấy kẻ ô.Để xác định đường kính d dây, nhiều vòng (chẳng hạn N vòng) sát lên bút chì đo bề rộng N vòng chia cho N ta d - Cắt lấy đoạn dây biết điện trở suất Lập mạch điện kín gồm nguồn điện, đoạn dây cắt ampe kế, đo đươc cường độ dòng điện chạy qua ampe kế là: I= E (1) r+R 1đ 1đ 0,5đ 0,5đ Trong E, r suất điện động, điện trở nguồn, R điện trở đoạn dây cắt - Cắt bớt đoạn dây trên, chẳng hạn để lại ¾ chiều dài (hoặc nửa chiều dài,…) lắp lại vào mạch đo cường độ dòng điện: I '= E (2) r+ R 1đ 1 − (3) I I' Từ (1) (2) rút ra: R = E Thay (3) (1) (2) tìm được: ρ ρ.I I ' 1 4E − = ρ = ⇒ E = S πd πd ( I '− I ) I I' 1đ KỲ THI OLYMPIC ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian phát đề Câu 1: Cho mạch điện hình vẽ, nguồn điện có suất điện động E=8V, K điện trở r=2 Ω Điện trở đèn R1=3 Ω , điện trở R2=3 Ω , điện trở A ampe kế khơng đáng kể E,r Khố K mở, di chuyển chạy C, người ta nhận thấy điện trở R1 D phần AC biến trở AB có giá trị Ω đèn tối Tính điện trở toàn phần biến trở Mắc biến trở khác thay vào chỗ biến trở cho đóng R2 C khóa K Khi điện trở phần AC Ω ampe kế A Tính B A giá trị tồn phần biến trở Câu 2: Giữa hai kim loại đặt song song, nằm ngang, tích điện nhau, trái dấu có điện áp U1 = 1000(V ) Khoảng cách d = 1(cm) Ở có giọt thủy ngân nhỏ nằm lơ lửng Đột nhiên, điện áp hai giảm xuống U = 995(V ) Hỏi sau thời gian kể từ lúc giảm điện áp, giọt thủy ngân rơi đến bên dưới? Cho ur g=10m/s2 B M A B r Câu 3: Một dây dẫn cứng có điện trở nhỏ, uốn thành khung v phẳng ABCD nằm mặt phẳng nằm ngang, cạnh AB CD đủ dài, C D N song song nhau, cách khoảng l = 50 cm Khung đặt H.2 từ trường có cảm ứng từ B = 0,5 T, đường sức từ hướng vng góc với mặt phẳng khung (H.2) Thanh kim loại MN có điện trở R= 0,5 Ω trượt khơng ma sát dọc theo hai cạnh AB CD Hãy tính cơng suất cần thiết để kéo MN trượt với tốc độ v=2 m/s dọc theo AB CD So sánh công suất với công suất tỏa nhiệt MN Thanh MN trượt ngừng tác dụng lực Sau trượt thêm đoạn đường khối lượng m = g? Câu 4: Cho A, B, C điểm nằm trục thấu kính mỏng AB = a; AC = b Thấu kính đặt khoảng AC (Hình 3) Đặt vật sáng điểm A ta thu ảnh điểm B Đưa vật sáng đến B ta thu ảnh điểm C Hỏi thấu kính dùng thấu kính hội tụ hay phân kì? Tính tiêu cự thấu kính theo a b Áp dụng số với a=15(cm); b=20 (cm) b C a A (Hình 3) -Hết Thí sinh khơng sử dụng tài liệu Cán coi thi không giải thích thêm Họ tên thí sinh:……….……… …….…….….….; Số báo danh……………… B Thiếu sai đơn vị: trừ 0,2 điểm cho lần 0,5 điểm cho toàn Học sinh làm theo cách khác cho điểm tối đa ĐỀ ĐỀ NGHỊ OLYMPIC- VẬT LÍ 11 Thời gian làm 180 phút Bài 1: ( điểm) Có cầu nhỏ giống hệt nhau, có khối lượng m, điện tích q Treo vào điểm O sợi dây mảnh cách điện dài l Khi cân bằng, bốn điện tích nằm đỉnh hình vng ABCD cạnh a = l a) Tính lực điện ba điện tích đặt A, B, D tác dụng lên điện tích đặt C theo q, l số điện k b) Tính giá trị q theo m, l gia tốc trọng trường g Nm Áp dụng số: l=20cm, m= (1 + 2) gam, g=10m/s2, k= 9.109 ( ) C Bài 2: (4 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Trong đó: E1 = E2 = 6V; r1 = 1Ω; r2 = 2Ω, R1 = 5Ω; R2 = 4Ω Vôn kế V (điện trở lớn) E1, r1 R1 V A B R2 7,5V Tính: R E2, r2 M N a Hiệu điện UAB A B b Điện trở R, công suất hiệu suất nguồn Bài 3: (4 điểm) Cho mạch điện hình vẽ: C = 2µF; R = 18Ω; R1 R = 20Ω; nguồn điện có suất điện động E = 2V điện trở R không đáng kể Ban đầu khóa K1 K2 mở Bỏ qua điện trở khóa dây nối a Đóng khóa K1 (K2 mở), tính lượng tụ điện nhiệt K2 C K1 E R3 lượng tỏa R1 đến điện tích tụ điện ổn định b Với R3 = 30Ω Khóa K1 đóng, đóng tiếp K2, tính điện lượng chuyển qua điểm M đến dòng điện mạch ổn định Bài 4: (3 điểm) Một electron bay vào trường điện từ với vận tốc 10 5m/s Đường sức điện trường đường sức từ có phương chiều Cường độ điện trường E = 10V/m, cường độ từ trường H = 8.103A/m Tìm gia tốc tiếp tuyến, gia tốc pháp tuyến gia tốc toàn phần electron trường hợp: a) Electron chuyển động theo phương chiều đường sức b) Electron chuyển động vng góc với đường sức Bài 5:( điểm) Hai ray có điện trở khơng đáng kể ghép song song với nhau, cách khoảng l mặt phẳng nằm ngang Hai đầu hai nối với điện trở R Một kim loại có chiều dài l, khối lượng m, điện trở r, đặt vng góc ur tiếp xúc với hai Hệ thống đặt từ trường B có phương thẳng đứng (hình 2) R Kéo cho chuyển động với vận tốc v l a) Tìm cường độ dòng điện qua hiệu điện hai đầu b) Tìm lực kéo hệ số ma sát với ray μ Ban đầu đứng yên Bỏ qua điện trở ma sát Hình với ray Thay điện trở R tụ điện C tích điện đến hiệu điện U0 Thả cho tự do, tụ phóng điện làm chuyển động nhanh dần Sau thời gian, tốc độ đạt đến giá trị ổn định vgh Tìm vgh? Coi lượng hệ bảo toàn u r B ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Bài Bài (5 điểm) Đáp án Lực tác dụng vào điện tích đặt C hình vẽ uuur uuur uuur uu r FAC + FBC + FDC = F (1) …………………………………………… ur Do tính đối xứng nên lực F chiều với AC……………………… Chiếu phương trình (1) lên phương AC ta được: F = FAC + FDCcos450 + FBCcos450……………………………………… Điểm -Vẽ hình, phân tích lực đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ →F = kq2 + ÷ l ……………………………………………………… Xét cầu C Các lực tác dụng vào cầu gồm: 0,5đ r v M I1 uu r uu r uuuur uuuur uuuur T , P , FAC , FBC , FDC R1 E1, r1 A N B Iu uu r u r2 uR uu2r uuur uE uur, r Tại vị trí cân cầu C: T + P + FAC + FBCR+ FDC2 = 02 uur uu r ur I → F + P = −T (như hình vẽ) uur uu r → Hợp lực F + P phải có phương dây treo OC……………… Do α=450 nên F = P → mg = ( ) kq mgl 0,5 + → q = l2 k (0,5 + 2) Thay số: q = 3.10−7 C 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Bài (4 điểm) - Vì N nối với cực dương E2 M nối với cực âm E1 nên UNM = 7,5V ………………………………………………… - Giả sử chiều dòng điện qua nhánh hình vẽ……………… Áp dụng định luật Ơm cho loại đoạn mạch ta có: I1 = U BA + E1 U + E2 ; I = BA ; I = U AB R1 + r1 R2 + r2 R ……………………………… - Ta có UNM = UNA + UAM = I2.R2 + E1 – I1.r1 = 7,5V => UAB = 3V… - Điện trở R: I1 = I2 = 0,5A Tại A: I = I1 + I2 = 1A => R = 3Ω……… - Nguồn E1: P1 = E1.I1 = 3W; H1 = UAM/E1 = 91,7% - Nguồn E2: P2 = E2.I2 = 3W; H2 = UNB/E2 = 83,3% 0,5đ 0,5đ 1đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Bài điểm -Sau đóng K1 Điện tích tụ điện q = CE = 2.2 = 4µC = 4.10-6C…………………… 0,25đ Năng lượng điện trường tụ điện W = …………… Trong thời gian tích điện cho tụ, nguồn thực cơng 0,5đ Ang = qE = 4.10-6.2 = 8.10-6 J………………………………………… Nhiệt lượng tỏa R1: Q1 = Ang – W = 4.10-6 J………………… Sau đóng K2 0,5đ 0,5đ 0,5đ I= Cường độ dòng điện qua mạch UMN = I Bài điểm E RR R1 + = 15 A …………… R2 + R3 R2 R3 = 0,8 V……………………………………………… R2 + R3 0,5đ 0,5đ 0,5đ Điện tích tụ điện q’ = CUMN = 2.0,8 = 1,6 µC…………… Điện lượng chuyển qua điểm M ∆q = q’ – q = -2,4 µC…………… 0,25đ Dấu trừ cho biết điện tích dương nối với M giảm, e chạy vào tụ đó………………………………………………………… a) Khi electron chuyển động theo phương đường sức, lực Lorentz tác dụng lên Điện tích có thành phần gia tốc tiếp tuyến lực điện gây ra: eE 1,6.10−19.1000 a = at = = ≈ 1,76.1014 (m / s ) − 31 m 9,1.10 an = 1đ ……………… b)Khi electron chuyển động theo phương vng góc với đường sức, lực điện lực từ hướng theo phương vng góc với phương chuyển động (và vng góc với nhau) nên electron có thành phần gia tốc pháp tuyến: 0,5đ at = ……………………………………………… eE evB a = an = a + a = + m m c a= Bài 4điểm 2 L 1,6.10−19 10002 + (105.4π.10− 7.8.103 ) ≈ 2,5.1014 (m / s ) 9,1.10 − 31 1đ 1) Suất điện động cảm ứng: E = Blv 0,5đ 0,5đ a) Cường độ dòng điện: I = Blv 0,5đ R + r Hiệu điện hai đầu thanh: U=I.R= BlvR R + r 2 2) Lực từ cản trở chuyển động: Ft = B.l.I = B l v Lực kéo: F = Ft + Fms = 0,5đ R + r 0,5đ B 2l 2v + μmg R+r 0,5đ Khi chuyển động ổn định gia tốc → cường độ dòng điện mạch → hiệu điện tụ suất điện động cảm ứng: U = E = Blvgh Bảo toàn lượng: 0,5đ 1 1 1 2 CU 02 = CU + mv gh + mv gh hay CU 02 = CB l v gh 2 2 2 vgh = U C CB l + m 2 0,5đ 0,5đ ĐỀ THI NGH OLYMPIC 11 Câu (4đ): Cho hệ nh hình vẽ 2: xe có khối lợng m1 = 14kg, vật có khối lợng m2 = 1kg luôn tiếp xúc với xe suốt trình chuyển động Bỏ qua khối lợng ròng rọc dây nối Coi dây không giản, xe chuyển động mặt phẳng ngang nhẵn, hệ số ma sát vật xe k = o,5 H.2 Tìm gia tốc hai vËt m1 Câu (4 điểm ): Một mol chất khí lí tưởng thực chu trình biến đổi sau đây: từ trạng thái với áp suất p1 = 105 Pa, Nhiệt độ T1 = 600K, giãn nở đẳng nhiệt đến trạng thái có p2 = 2,5 104 Pa, bị nén đẳng áp đến trạng thái có T3 = 300K bị nén đẳng nhiệt đến trạng thái trở lại trạng thái q trình đẳng tích a) Tính thể tích V1, V2 , V3 áp suất p4 Vẽ đồ thị chu trình tọa độ p,V (Trục hồnh V, trục tung p) b) Chất khí nhận hay sinh công, nhận hay tỏa nhiệt lượng trình chu trình? 5R Cho biết: R = 8,31 J/mol.K ; nhiệt dung mol đẳng tích CV = ; cơng mol khí sinh q trình giãn nở đẳng nhiệt từ thể tích V1 đến thể tích V2 là: V2 A =R.T.Ln( ) V1 Câu 3:(4đ) Hai cầu kim loại nhỏ giống treo vào điểm hai sợi dây nhẹ không dãn, dài = 40 cm Truyền cho hai cầu điện tích có điện tích tổng cộng q = 8.10 -6 C chúng đẩy dây treo hợp với góc 900 Lấy g = 10 m/s2 a Tìm khối lượng cầu b Truyền thêm điện tích q’cho cầu, thấy góc hai dây treo giảm 60 Xác định cường độ điện trường trung điểm sợi dây treo cầu truyền thêm in tớch ny? Câu (4đ): E,r Cho mạch điện nh h×nh vÏ 4, biÕt r = Ω, C1 = 7àF, C2 = 3àF bỏ qua điện trở dây nối điện kế G, RMN = R1, vật dẫn MN cã chiỊu dµi MN = 30cm M N a) Khóa K đóng nối (1) với (3).Tìm R2 để công suất tỏa nhiệt C C R2 đạt cực đại Cho E = 12V G b) NÕu K më, nèi chèt (1) víi chèt (3), råi tháo sau R2 K H.4 nối chốt (2) với (3) đóng K thấy nhiệt lợng tỏa R1 1/4 nhiệt lợng táa trªn r NÕu nèi chèt (1) víi chèt (2) chốt (2) với (3) dù đóng hay mở khóa K công suất mạch không đổi Ngoài K mở chạy C dÞch chun tõ M → N víi vËn tèc v = 3cm/s dòng qua G 12àA Hãy tìm E, R1,R2 Câu (4 điểm) Trong mặt phẳng nghiêng góc = 600 so với mặt phẳng nằm ngang có hai kim lo ại cố định, song song theo đ ường dốc chính, cách khoảng l = 20cm, nối với điện trở R = 2Ω Đoạn dây dẫn AB điện trở r = 1Ω, khối lượng m = 10g, đặt vng góc với hai kim loại tr ượt khơng ma sát hai Hệ thống đặt từ trường cảm ứng từ B = 2,5T Thả cho AB trượt khơng vận tốc ban đầu Tính vận tốc AB chuyển động cường độ dòng điện qua R Thay R tụ điện có điện dung C = 10mF Tính gia tốc AB Lấy g = 10m/s2 R A B α ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ OLYMPIC KHỐI 11 Câu Bài giải Điểm Câu gäi a1 lµ gia tốc vật m1 theo phơng ngang a2 gia tốc vật m2 có thành phần: a2x = a1 theo phơng ngang Cõu ( im )a2y = 2a1(vì vật m1 đI đợc đoạn đờng s vật m2 đI đợc B 1) ( im ) đoạn 2s) ta cã a2 = a1 51/2 N 2T = (m + m ).(1) - Chọn hqc gắn với mặt đất ……………… XÐt vËt m2: N2 + P2 + Fms + T = m2a2 F ……………………………… ChiÕu lªn trơc : ox: N2 = m2a2x = m2a1 P ……………………………… Oy: m2g – k.N2 - T = m2a2y= 2m2.a1 …………… 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ - Suất điện động Suy cảm ra: ứng: = Bvlcos T =m (2) 2( g – k.a1 – 2a1) ………………………… ξ Bvl cos α R+r R+r a1 = 2m2g/( (m1 + m2) + 2(k + 2) ) = 1m/s2 …… B 2l vacos 51/2 m/s2 =α - Lực từ tác dụng lên dây: F=BIl= …………………………………… R+r r r r Dây chuyển động F + P + N = Câu a) Áp dụng phương trình trạng thái tìm được: - Chiếu lên phương động: F cos α sinm α3 ≈ 0,05m V1 chuyển V2==P0,2 I =(2) ta cã: = - Dòng điện Tõmạch: (1) vµ p4 = 5.10 Pa B l v cos αV3 = 0,1 m ⇔ = mg sin αthị hình vẽ: Đồ R+r ( R + r ) mg sin α ⇒v= B 2l cos α mg sin α mg = tan α - Cường độ dòng điện qua R bằng: I = Bl cos α Bl 2 0,25 0,5 đ 0,5 đ 0,5đ 0,25 0,25 0,5 đ 0,5 đ 0,25 0,25 0,25 0,25 - thay số ta được: v = 4,13m/s I = 0,346A b) *Quá trình -2 : T = const ∆ U = : Nhiệt nhận công sinh V2 ≈ 6912J Q1 = A1 = R T Ln V1 *Quá trình – : E ∆ U = Cv ∆ T = R(T3 – T2) = - 6232,5 J E E1 Khí nhận cơng A2 : A2 = p2 (V3 – V2) = - 2500J Khí tỏa nhiệt E2 T Q2 : T Q2 = ∆ U2 + A2 = - 8732,5 J E *Quá F’ trình – : ∆ UF’ = q q2’ Khí nhận cơng tỏa nhiệt:q1q’ 2’ P P V Q = A = R T Ln = - 1728J Vẽ hình 0,25 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 2) ( điểm ) - Thay R tụ tụ nạp điện, điện tích tụ q = CU = C = CBlvcos - Dòng điện chạy qua AB là: I = 0,25 0,25 ∆q ∆v = CBl cos α = CBla cos α ∆t ∆t 0,5 - Do lực tác dụng lên AB: F = BIl = CB2l2acos - Ta có: F P N ma 0,25 - Chiếu lên phương chuyển động: mgsin - Fcos = ma a= 0,25 mg sin α m + B 2l 2C cos α 0,25 - Thay số ta a = 4,32m/s2 0,25 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG NAM KỲ THI OLYMPIC 24/3 QUẢNG NAM NĂM 2019 ĐỀ ĐỀ NGHỊ Thời gian: 150 phút (khơng tính thời gian giao đề) Môn: VẬT LÝ- Lớp 11 q Bài 1.(4đ) Ba hạt cườm xâu vào vòng kín, mềm cách điện, hạt mang điện tích q3= q, hai hạt lại mang điện tích α 3q q1=q2= 3q Các hạt trượt khơng ma sát dọc theo sợi Khi để mặt bàn nhẵn, cách điện nằm ngang, hệ tạo thành tam giác hình vẽ Hãy tìm góc α đáy tam giác Tách điện tích khỏi sợi chỉ.Cố định q1 q2, di chuyển q3 trung trực đoạn thẳng nối q1 q2 (khoảng cách q1 q2 d ) Tìm vị trí đặt q3 để lực điện tổng hợp lên q3 đạt cực đại.(bỏ qua ma sát khối lượng điện tích) 3q Bài 2.(4đ) E, r R A Rx Đ B D C Cho mạch điện hình vẽ, nguồn điện có suất điện động E = 6V điện trở r = Ω Đèn Đ có ghi 3V - 3W Tụ điện có điện dung C = 0,5 µ F Điện trở AB R = Ω D chạy biến trở R, điện trở AD Rx với ≤ Rx ≤ Ω a.Cho Rx = Ω Tính cơng suất tiêu thụ đèn tính điện tích tụ điện C b.Tính Rx để đèn sáng bình thường Bài 3.(4đ) Một tụ điện phẳng có hai cực hình vng cạnh a = 30cm, đặt cách khoảng d = 4mm nhúng chìm hồn tồn thùng dầu có số điện môi ε = 2,4 (H.3).Hai cực nối với hai cực nguồn điện có suất điện động E = 24V, điện trở khơng đáng kể Tính điện tích tụ Bằng vòi đáy thùng dầu, người ta tháo cho dầu chảy dầu thùng hạ thấp dần với vận tốc v = 5mm/s Tính cường độ dòng điện chạy mạch q trình dầu hạ thấp Nếu ta bỏ nguồn điện trước tháo dầu điện tích hiệu điện tụ thay đổi nào? H.3 Bài 4.(4đ) 1.Thanh kim loại OA = 10 cm, điện trở R = 2,9Ω, khối lượng m = 10 g quay tự quanh trục O Đầu A nhúng vào chậu thuỷ ngân nối với nguồn điện hình vẽ Cả hệ thống đặt từ trường B = 0,1 T có phương nằm ngang vng góc với mặt phẳng hình vẽ Dưới tác dụng lực từ, OA bị lệch so với phương thẳng đứng góc α Cho biết O suất điện động nguồn E = 12V , điện trở r = 0,1Ω Điện trở dây nối khơng đáng kể a) Tính cường độ dòng điện mạch b) Xác định hướng độ lớn lực từ F tác dụng A lên AB Suy hướng vectơ B c) Tính góc lệch α Cho g = 10 m/s2 Một electron (me=9,1.10-31kg e=-1,6.10-19C )có vận tốc ban đầu , gia tốc hiệu điện U = 500 V , sau bay vào theo phương vng góc với đường sức từ Cảm ứng từ từ trường B = 0,2T Khi e quỹ đạo e tròn với bán kính R Tính R? u r B Bài 5.(4đ) Hai ray có điện trở khơng đáng kể ghép song song với nhau, cách khoảng l mặt phẳng nằm ngang Hai đầu hai nối với điện trở R Một kim loại có chiều r dài l, khối lượng m, điện trở r, đặt vng góc R l v tiếp xúcurvới hai Hệ thống đặt từ trường B có phương thẳng đứng (hình 5) Kéo cho chuyển động với vận tốc v a) Tìm cường độ dòng điện qua hiệu điện Hình hai đầu b) Tìm lực kéo hệ số ma sát với ray μ Ban đầu đứng yên Bỏ qua điện trở ma sát với ray Thay điện trở R tụ điện C tích điện đến hiệu điện U Thả cho tự do, tụ phóng điện làm chuyển động nhanh dần Sau thời gian, tốc độ đạt đến giá trị ổn định v gh Tìm vgh? Coi lượng hệ bảo toàn =====HẾT===== CÂU Câu HƯỚNG DẪN GIẢI ĐIỂM a, Các điện tích dương nên chúng đẩy nhau, tính chất đối xứng nên vòng dây tạo thành tam giác cân…………………………………… 0,5 –Vẽ viết biểu thức hợp lực tác dụng lên điện tích 3q đáy T = F1 = k 3q R2 0,5 (1) 0,5 T = F2 = k 9q (2) R 2cos2α Từ (1) (2) suy cosα = ⇒ α =450 α = 30 ………………………………………………… b Vẽ viết biểu thức lực tổng hợp lên q3 0,5 0,5 o F=2 k 3q cos α h + a2 Trong h: khoảng cách từ q3 đến đường thẳng nối điện tích lại Áp dụng BĐT suy h= Câu a, R D = 0,5 a d = 2 U2 = 3Ω P RDB = – = Ω R R x D RAD = R + R = 1,2Ω ; RAB = 6,2 Ω x D e I = R +r = 6A AB ⇒ Ix = 1/2A; ID = 1/3A Công suất tiêu thụ đèn: PD = 1W Công suất nhỏ công suất định mức đèn, tụ điện tích điện hiệu điện 25 (V) 12 25 -6 ⇒ q = CUDB = 10 (C) 12 UDB = I.RDB = 0,5 0,5 b, Đèn sáng bình thường UD = 3V ⇒ UAD = 3V Gọi x điện trở AD: RAD = Điện trở mạch ngoài: Rn = RAD + RDB = ⇒ I’ = e Rn + r 0,5 3x 3+ x 3x +7–x 3+ x 0,5 0,5 0,5 3x UAD = UD = I’RAD = R + + x n Với UD = 3V ⇒ x2 – 2x – 24 = ⇒ Rx = 6V Câu Điện tích tụ:(2 đ) +C= εS = 4,8.10−10 F K 4πd -10 + Q =E.U = 115.10 C Tính I: (3 đ) + Gọi x độ cao tụ ló khỏi dầu : x = vt, dầu tụt xuống tụ trở thành tụ mắc song song ε ax ε a.vt = d d εε a (a − x) εε a (a − vt ) = + Tụ C2 có điện môi dầu: C2 = d d 0,5 0,5 + Tụ C1 có điẹn mơi khơng khí: C1 = + Điện dung tụ tháo dầu: C = C1[ + C2 = C 1 − 0,5 vt (ε − 1) εa 0,5 + Điện tích tụ tháo dầu: vt (ε − 1) Q , = C , E = Q 1 − εa Q, − Q ∆Q v(ε − 1) + Dòng điện: I = = =Q = 1,12.10 −10 A ∆t t εa Nếu bỏ bỏ nguồn Q U thay đổi nào: ( đ) + Nếu bỏ nguồn: Q khơng thay đổi, C thay đổi nên U thay đổi U, = Q U = >U , C − vt (ε − 1) εa + Khi tháo hết dầu : vt=a, U , = εU 0,5 0,5 Câu 1.a Tính I=4A b.Vẽ hướng lực từ 0,5 Độ lớn F=BIl=0,04N Xác định đứng hướng cảm ứng từ(từ vào) 0,5 0,5 c Từ hình vẽ tan α = F ⇒ α = 22 P 0,5 Áp dụng Đlí động : |e|U = 0,5mv2 → v fht = Flt → R = 377.10-6 m Câu 1) Suất điện động cảm ứng: E = Blv a) Cường độ dòng điện: I = 0,5 0,5 Blv R+r Hiệu điện hai đầu thanh: U=I.R= 0,5 0,5 BlvR R+r 2) Lực từ cản trở chuyển động: Ft = B.l.I = B 2l v R+r 0,5 B 2l v Lực kéo: F = Ft + Fms = + μmg R+r 0,5 Khi chuyển động ổn định gia tốc → cường độ dòng điện mạch → hiệu điện tụ suất điện động cảm ứng: U = E = Blvgh Bảo toàn lượng: 1 1 1 CU 02 = CU + mv gh hay CU 02 = CB l v gh2 + mv gh2 2 2 2 C vgh = U 2 CB l + m ... BIl = mg = D lg 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 .25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 I= 0 ,25 Dg 0, 04.10 ⇒I= = 10 A B 0, 04 0 ,25 + Khi dòng điện chạy từ... Biểu diễn hình 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 Chú ý: Nếu thí sinh giải theo cách khác mà vẫn cho điểm tối đa ĐỀ KỲ THI HSG LỚP 11 THPT ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ 11 Thời gian làm bài: 150 phút,... đối…………………………………… 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 - Câu 4đ 0 ,25 0 ,25 0 ,25 0 ,25 - Với E2 = 2V< E1 : E1 phát , E2 thu, dòng điện từ cực dương E1……… E − E2 I= = 0,5 A …………………………………………… R + r1 + r2 0 ,25 UCD =