Đề thi HSG môn Vật lý 11 năm 2019-2020 trường THPT Phạm Văn Đồng có đáp án

Bộ ắc quy trên ( ba ắc quy nối tiếp) khi đã được nạp đầy điện có thể dùng để thắp sáng bình thường được tối đa bao nhiêu bóng đèn loại 1,5V-1,5W.. Nói rõ cách mắc các đèn khi đó.[r]

TRƯỜNG THPT PHẠM VĂN ĐỒNG

ĐỀ CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 NĂM HỌC 2019 – 2020

Môn thi: VẬT LÝ- BẢNG A

Thời gian: 150 phút ( không kể thời gian giao đề)

Bài (4,0 điểm) Trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn có nêm khối lượng m, góc nghiêng nêm  Một vật nhỏ khối lượng

2 m

bắt đầu trượt không ma sát từ A.Biết AB = l (Hình 1)

1 Nêm giữ cố định mặt phẳng ngang Tìm tốc độ vật nhỏ trượt đến B

2 Nêm trượt mặt phẳng ngang Hãy xác định gia tốc nêm quãng đường mà nêm trượt theo phương ngang kể từ vật bắt đầu trượt từ A đến rời khỏi nêm B

3 Giả sử nêm có vận tốc V0 đến va chạm hồn tồn đàn hồi vào cầu nhỏ có khối lượng 2m nằm yên (Hình 2) Sau va chạm nêm không nẩy lên Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng ban đầu góc nghiêng nêm  phải nhỏ góc giới hạn 0 Tìm 0

Bài 2(3,5 điểm) Một hạt khơng mang điện tích, đứng yên bị vỡ từ trường B thành hai mảnh khối lượng m1 m2, mang điện tích tương ứng q –q Biết sau khoảng thời gian t kể từ vỡ hai mảnh gặp Bỏ qua tương tác Culông hai mảnh lực cản môi trường Tìm khoảng thời gian t

1 Ban đầu tụ điện chưa tích điện Khóa K vị trí b, chuyển sang a lại b Tính điện lượng qua R Sau chuyển K sang a lại b Tính điện lượng qua R lần chuyển thứ

3 Tính tổng điện lượng qua R sau n lần chuyển khóa

Bài 4(3,0 điểm) Hai ray dẫn điện dài nằm song song với nhau, khoảng cách hai ray l = 0,4m MN PQ hai dẫn điện song song với gác tiếp xúc điện lên hai ray, vng góc với hai ray (Hình vẽ 4) Điện trở MN PQ r = 0,25, R = 0,5, tụ điện C = 20µF ban đầu chưa tích điện, bỏ qua điện trở hai ray điện trở tiếp xúc Tất hệ thống đặt từ trường có véc tơ Bvng góc với mặt phẳng hình vẽ chiều vào , độ lớn B = 0,2T

Cho MN trượt sang trái với vận tốc v = 0,5m/s, PQ trượt sang phải với vận tốc 2v

1 Tìm cơng suất tỏa nhiệt điện trở R

2 Tìm điện tích tụ , nói rõ tích điện dương ?

Bài 5(5,5 điểm).Cho mạch điện hình Nguồn điện có suất điện động E =12V, điện trở r = 0,6 , AB biến trở chạy có điện trở toàn phần R =  Ba ắc quy nhau, có suất điện động e0 điện trở r0 = 0,5  Gọi điện trở phần AC x

2 Bộ ắc quy ( ba ắc quy nối tiếp) nạp đầy điện dùng để thắp sáng bình thường tối đa bóng đèn loại 1,5V-1,5W Nói rõ cách mắc đèn

3 Ba ắc quy nạp đầy điện mắc vào mạch hình Hai điốt giống có điện trở thuận rD =  , điện trở ngược vô lớn , R biến trở Điều chỉnh giá trị R để công suất điện tiêu thụ biến trở cực đại , tìm giá trị cực đại

- Hết -

Họ tên thí sinh ……… Sơ báo danh: ………

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 THPT TRƯỜNG THPT PHẠM VĂN ĐỒNG

NĂM HỌC 2019 – 2020

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC Mơn: VẬT LÝ 11-BẢNG A

(Hướng dẫn chấm gồm trang)

Bài 4,0đ

1 0,75 đ

Chọn mốc mặt sàn

Cơ vật nhỏ A: W0 sin m

gl  

Cơ vật nhỏ B :

2 W

4

B

mv 

Áp dụng định luật bảo toàn ta : vB  singl 

0,25đ

0,25đ

0,25đ

2 2,0đ

Xét hệ qui chiếu gắn với nêm

a : gia tốc vật nêm ; a0: gia tốc nêm sàn Gia tốc vật sàn: am  a ao(1)

Đluật II Newton: (2) a m F P

N  qt 

Chiếu lên phương AB:   sin cos

2 cos sin

2 a a g a0

m a

m g

m

 

 

 (3)

Chiếu (1) phương ngang : '

0 os

m

a ac a (4)

Vì khơng có ngoại lực theo phương ngang: động lượng bảo toàn

' '

0

0 2

2 m N m m

m

V mV  ma  ma  a  a (5) Thế (4) vào (5) suy : acos - a0 = 2a0 =>

 cos

3a0

a (6)

Thế (3) vào (6) suy ra:

   



 0 2

0

cos

cos sin cos

3 cos sin

   

a a a g

g

* Quãng đường mà nêm trượt theo phương ngang

Gọi S quãng đường mà nêm trượt, s quãng đường dịch chuyển theo phương ngang vật so với nêm Từ định luật bảo toàn động lượng:

s S mS s S m

3

2    

cos

 l s S  



0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

3 1,25 đ

Ngay nêm va chạm vào cầu phản lực F truyền cho cầu vận tốc V2 Xung lực F có phương vng góc với mặt nêm, nên V2 có phương hợp với phương thẳng đứng góc 

Xét theo phương ngang:

Theo ĐLBTĐL: mV0=mV1+2mV2sin => V0=V1+2V2.sin (1) Va chạm hoàn toàn đàn hồi nên :

0,25đ

2 2 2 2

0 2

2 2 V V V mV mV

mV      (2)

Từ (1) (2) ta có

1 sin sin 2  

 V

V (3)

  2 sin ) sin (   V

V (4)

Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng cũ V1 >

sin< 0

0 45 45 sin       0,25đ 0,25đ 0,25đ Bài 3,5đ

Theo định luật bảo toàn động lượng : m1v1 = m2v2 (1) sau vỡ hai hạt chuyển động ngược chiều

Nếu hướng chuyển động mảnh hợp với véc tơ cảm ứng từ góc

90

 quỹ đạo hai mảnh đường xoắn ốc hướng xa nên hai mảnh không gặp

Khi  900thì hai mảnh chuyển động theo quỹ đạo trịn với tốc độ không đổi tác dụng lực Lorenxơ

Bán kính : 1

1

m v R

qB

 2

2

m v R

qB  (2) kết hợp (1) (2) ta R1= R2= R

Do hai điện tích trái dấu nên hai mảnh chuyển động đường trịn hai phía ngược đến gặp

Khoảng thời gian từ vỡ đến gặp :

 

1 2

2 m m R t

v v qB m m       0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Bài 4,0đ 1 1,25 đ

Lần 1, K chốt a tụ C1 tích điện Q1 = C1U

Khi chuyển K từ chốt a sang chốt b lần điện tích tụ điện là: 11 21

11 21

2 11 11 21 2 21

11 21

1

U U

Q Q C U

C Q U Q Q C C C C C C Q U

Q Q C U

C C                         

Điện lượng dịch chuyển qua điện trở R là:

1 11

1

400 C

Q Q Q C U C

C C 

2 1,5đ

b) Khi chuyển K từ chốt a sang chốt b lần ta có: 12 22

1 12 22

1

2

12 22

12

1 2

1 2

12 22 22

1 2

(1 )

(1 )

U U

C C

Q Q C U U

C C

Q Q C C

Q U

C C C C C C

C C C C C

Q Q C U U Q U

C C C C C C

                                    

Điện lượng dịch chuyển qua R lần là:

2

1 2

2 12 1

1 2

400

(1 )

3

C C C

Q Q Q C U U C U C

C C C C C C 

                0,5đ 0,5đ 0,5đ 3 1,25 đ

c) Sau chuyển K sang chốt b lần ta được:

1

2

1 2

13

1 2

(1 )

C C C

Q U

C C C C C C

   

    

      

1

1 2

23

1 2

(1 )

C C C C

Q U

C C C C C C

   

    

      

Điện lượng dịch chuyển qua R lần là:

1

1 2

3 13 1

1 2 2

1 C (1 ( C ) ( C ) ) ( C )

Q Q Q C U C U

C C C C C C C C

 

        

   

 

Sau chuyển K sang chốt b lần thứ n ta được:

1

2

1 2

1

1 2

1

1 2

2

1 2

(1 )

(1 )

n n

n n

C C C

Q U

C C C C C C

C C C C

Q U

C C C C C C

                                          

Điện lượng dịch chuyển qua R lần n là:

1

1 2 2

1

1 2 2

1 (1 ( ) ( )n ) ( )n

n

C C C C C C

Q U C U

C C C C C C C C C C



 

       

      

Vậy tổng điện lượng qua R sau n lần K chuyển sang chốt b là:

2

2 2

1

1 2 2

4 2

(1 ( ) ) (1 ).6.10

3

n n

n

n

C C C C

Q Q Q Q C U

C C C C C C C C

C

C U C

Bài 3,0đ

1 1,75 đ

Suất điện động cảm ứng xuất dẫn MN PQ : E1 = Blv ; E2 = 2Blv

Cường độ dòng điện mạch:

2

E E Blv

I

R r R r



 

 

Công suất tỏa nhiệt R:

2

2

2

E E Blv

P I R R R

R r R r



   

     

   

 

 

2 2

3

9.0, 0, 0,5

.0,5 7, 2.10 0, 0072(W) 0,5 0,5

P   



0,5đ

0,5đ 0,5đ

0,25đ

2 1,25 đ

Điện tích tụ điện C là:

 

1

3

2.10 ( )

2r

MN

Q C U

Blv

Q C E I r C Blv r C

R

 

 

     



 

Bản tích điện dương tụ nối phía điểm M

0,25đ 0,5đ

0,5đ

Bài 5,5đ

1 2,5đ

Chiều dịng điện hình vẽ Tại nút A: I = I1 + I2 (I1 = 0,4 A)

Sử dụng định luật Ôm cho đoạn mạch ta có:

UAC = I2.x = 6I2

UAC = E – I(r + RCB) = 12 – 3,6I UAC = 3e0 + 3r0I1 = 3e0 + 0,6

Giải hệ bốn phương trình ta được: I2 = 1,1A; I = 1,5A; e0 = 2V

Từ đó:

2

2 14, 01(W)

AC CB AC CB

PP P R I R I 

0,5đ

0,25đ 0,25đ 0,25đ

0,25đ

0,5đ 2

1,75 đ

Đèn có cường độ định mức điện trở Iđ = 1A; Rđ = 1,5Ω Bộ nguồn có Eb = 6V; rb = 1,5Ω

Để đèn sáng bình thường phải mắc chúng hỗn hợp đối xứng

Gọi số đèn mắc nối tiếp dãy x, số dãy đèn mắc song song với y Với x, y nguyên, dương

Ta có điện trở đèn d 1,5

N

x R x R

y y

 

0,25đ 0,25đ 0,25đ

0,25đ

E,r

e0,r0

A C B

I

Chú ý :Nếu học sinh giải cách khác cho điểm tối đa Cường độ dòng điện chạy mạch

1,5 1,5

b

d

N b

E

I y I y

x

R r

y

   

 

 x + y = Suy số đèn tối đa x.y =

Vậy phải mắc đèn thành dãy song song, dãy gồm đèn mắc nối tiếp

0,25đ

0,25đ 3

1,75 đ

Giả sử ốt mở dịng điện có chiều hình vẽ Xét vịng mạch ABDA, DCBD nút B ta có hệ phương trình

1 2

2 4,5 0(1)

4 0(2)

(3) i iR i iR i i i

   



    

   

Giải hệ ta được:

1

20 45 19R

R

i  

 ;

36+4R 45 19R i 

 ;

56 45 19R i

 Do i2 >0 với R ốt D2 mở Ta thấy R ≥ 5Ω i1 ≤ điốt D1 đóng Cơng suất điện trở R

   

2 2

0 0

2

0

0

4 4e

0,16(W)

4

2

R

D

D D

e R e

P

r r

R r r r r

R

R

   



     

 

 

Khi R < 5Ω i1 > điốt D1 mở

Công suất điện trở R

2

2 56 56

45

45 19 19

R

P i R R

R R

R

 

 

 

     



    

 

PRmax ≈ 0,917 (W)

0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

0,25đ

2e0,2r0

e0,r0

D2

R

i i2

i1

A B C

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán trường

PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác

TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia