Xác định chiều dòng điện cảm ứng chạy qua R b Chứng minh rằng lúc đầu thanh kim loại chuyển động nhanh dần đến một lúc chuyển động với vận tốc không đổi.. Tính giá trị của vận tốc không [r]
(1)SỞ GD & ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGUYỄN SỸ SÁCH Đề chính thức ĐỀ THI HSG TRƯỜNG NĂM HỌC 2011 - 2012 Môn: VẬT LÍ, khối 11 (Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian phát đề) Câu 1(3 điểm): Một ống thuỷ tinh nhỏ, tiết diện đều, đầu kín, đầu hở, chứa khối khí lí tưởng ngăn cách với không khí bên ngoài cột thuỷ ngân có chiều cao h = 119mm Khi ống thẳng đứng miệng ống dưới, cột không khí có chiều dài l1 = 163mm Khi ống thẳng đứng miệng ống trên, cột không khí có chiều dài l2 = 118mm Coi nhiệt độ khí không đổi Tính áp suất p o khí và độ dài lo cột không khí ống ống nằm ngang E1,r1 E2,r2 D Câu (5 điểm): Cho mạch điện hình vẽ (hình 1) Biết E1 = 6V, R R r1 = 1Ω, r2 = Ω, R1 = R2 = R3 = Ω Vôn kế lí tưởng V a) Vôn kế 3V Tính suất điện động E2 A B C b) Nếu nguồn E2 có cực dương nối với B, cực âm nối với D thì vôn kế R bao nhiêu? Câu (4 điểm): Một tụ điện phẳng có hai cực hình vuông cạnh Hình E a = 30 cm, đặt cách khoảng d = mm nhúng chìm hoàn toàn thùng dầu có số điện môi ε =2,4 hình vẽ (hình 2) Hai cực nối với hai cực nguồn điện có suất điện động E = 24 V, điện trở không đáng kể a) Tính điện tích tụ b) Bằng vòi đáy thùng dầu, người ta tháo cho dầu chảy ngoài và dầu thùng hạ thấp dần với vận tốc v = 5mm/s Tính cường độ Hình dòng điện chạy mạch quá trình dầu hạ thấp c) Nếu ta bỏ nguồn điện trước tháo dầu thì điện tích và hiệu điện tụ thay đổi nào? Hết A O O M Hình N R Hình B Câu (3 điểm): Trên mặt phẳng nghiêng góc α = 450 với mặt phẳng ngang có hai dây dẫn thẳng song song, điện trở không đáng kể nằm dọc theo đường dốc chính mặt phẳng nghiêng vẽ (hình 4) Đầu trên hai dây dẫn nối với điện trở R = 0,1Ω Một kim loại MN = l = 10 cm điện trở r = 0,1 Ω khối lượng m = 20g đặt vuông góc với hai dây dẫn nói trên, trượt không ma sát trên hai dây dẫn Mạch điện đặt từ r trường đều, cảm ứng từ B có độ lớn B = 1T có hướng thẳng đứng từ lên trên Lấy g = 10m/s2 a) Thanh kim loại trượt xuống dốc Xác định chiều dòng điện cảm ứng chạy qua R b) Chứng minh lúc đầu kim loại chuyển động nhanh dần đến lúc chuyển động với vận tốc không đổi Tính giá trị vận tốc không đổi Khi đó cường độ dòng điện qua R là bao nhiêu? B v Câu (5 điểm): Cho quang hệ đồng trục hình vẽ (hình 3) Biết f1 = 24 cm; f2 = - 12 cm; l = O1O2 = 48 cm a) Cho OA = 42 cm, hãy xác định vị trí, tính chất, số phóng đại ảnh vật cho quang hệ b) Xác định vị trí vật để ảnh cho quang hệ là thật c) Xác định khoảng cách l để độ lớn ảnh cuối cùng qua hệ không phụ thuộc vào vị trí vật AB (2) SỞ GD & ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGUYỄN SỸ SÁCH KỲ THI HSG TRƯỜNG NĂM HỌC 2011 - 2012 Môn: VẬT LÍ, khối 11 HƯỚNG DẪN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC (Hướng dẫn và biểu điểm chấm thi này gồm 03 trang) Câu (3đ) Nội dung Khi miệng ống dưới, không khí ống có thể tích V1=Sl1, áp suất p1=(po-h) mmHg Khi miệng ống trên, không khí ống có thể tích V2=Sl2, áp suất p2=(po+h) mmHg Sl1 ( po h) Sl2 ( po h) po 743mmHg Quá trình đẳng nhiệt: p1V1=p2V2 Khi ống nằm ngang, không khí ống có thể tích Vo = Slo, áp suất po Quá trình đẳng nhiệt: p V = p V Slo po Sl1 ( po h) lo 137mm 1 o o E1,r I A I I V R3 C B 0,5 0,5 0,5 R2 R= |U CD|=3 V - 3I = ±3 I = 1A, I = 3A * Với I = 1A E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = E2 = 2V * Với I = 3A E1 + E2 = = 24 E2 = 18V Khi đổi chỗ hai cực thì hai nguồn mắc xung đối Với E2 = 2V < E1: E1 phát, E2 thu, dòng điện từ cực dương E1 I 1,0 E2,r R2 (R1 + R3 ) =4 Ω R2 + R + R3 I1 R2 I I1 I đến A rẽ thành hai nhánh: I R1 R3 UCD = UCA + UAD = - R1I1 + E1 – r1I = - 3I Điện trở mạch ngoài là: (5đ) R1 D Điểm 0,5 0,5 E1 E2 0,5 A R r1 r2 U 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 CD = UCA + UAD = - 3I = 4,5V Với E2 = 18V > E1: E2 là nguồn, E1 là máy thu E2 E1 1,5 A R r1 r2 UCD = UCA + UAD = R1I1 + E1 + r1I = + 3I = 10,5V εS =4,8 10− 10 F Điện dung tụ điện: C= K πd Điện tích tụ điện: Q = C.U = C.E = 115.10-10 C Gọi x là độ cao tụ ló khỏi dầu : x = vt, dầu tụt xuống tụ trở thành tụ mắc song song ε ax ε a vt Tụ C1 có điện môi không khí: C1 = = d d εε a(a − x ) εε a(a − vt) Tụ C2 có điện môi là dầu: C2 = = d d vt ( 1) C C1 C2 C a Điện dung tụ tháo dầu: I (4đ) 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 (3) vt ( 1) Q, C ,E Q a Điện tích tụ tháo dầu: | ΔQ| |Q, − Q| v (ε −1) −10 Dòng điện: I = = =Q =1 ,12 10 A Δt t εa Nếu bỏ nguồn: Q không thay đổi, vì C thay đổi nên U thay đổi 0,25 0,25 d2 = l – d’1 = -8 cm; d f d 2' 2 d f = 24 cm 0,25 0,25 d1' d' )( ) d1 d2 = - Số phóng đại: k = Vậy ảnh cuối cùng qua hệ là ảnh thật cách thấu kính O2 đoạn 24 cm, ngược chiều với vật và lớn gấp lần vật d f 24d1 d1' 1 d1 f1 = d1 24 0,5 d f 24( d1 48) 8(48 d1 ) d 2' 2 d f = d1 40 d1 24 d2 = l – d1’ = Để ảnh cuối cùng là ảnh thật thì d’2 > 40cm < d1 < 48 cm f1 f f1 f k d1 f1 f1 f2 f1 f2 ( f1 d1 )( f2 l ) d1 (l f1 f ) f1 f lf1 k k1.k2 / d f f d f d f d f ( l d ) 1 1 2 1 → Ta có 0,5 Để ảnh có chiều cao không phụ thuộc vào vị trí vật thì: l - f1- f2 = với d1 Suy ra: l = f1 + f2= 24 + (-12) = 12cm Lưu ý: HS có thể nhận xét đầu A trượt trên tia tới song song với trục chính thì đầu A2 ảnh tạo hệ trượt trên tia ló song song với trục chính Khi đó coi d1= , d2/= suy F1/ F2→ l = f1+ f2 = 10cm Khi MN trượt xuống dốc, MN xuất suất điện động cảm ứng có chiều N đến M (Quy tắc bàn tay trái) Vậy dòng điện chạy qua R theo chiều từ M đến N P1 Thanh MN trượt xuống dốc tác dụng (nằm theo đường dốc chính) trọng lực P : P1 = P.sinα = mg.sinα Kí hiệu v là vận tốc chuyển động MN Độ lớn suất điện động cảm ứng: EC = B.l.v.sin( B, v ) = B.l.v.sin (900 + α) = B.l.v.cos α E Blv cos I C Rr R r Trong MN xuất dòng điện cảm ứng có cường độ I : Và có chiều chạy qua MN theo chiều từ N đến M ( theo quy tắc bàn tay phải) Trong MN có dòng điện I đặt từ trường B phải chịu tác dụng lực từ F , lực từ F có phương vuông góc với B và với MN, có chiều theo quy tắc bàn tay trái, có 0,5 0,5 ( (3đ) 0,5 Q U = >U , C − vt( ε − 1) εa Khi tháo hết dầu thì : vt = a, U , =εU O1 O2 AB d A1B1 d A2 B2 ;d1' ; d 2' Sơ đồ tạo ảnh: d f d1' 1 d1 f1 = 56cm Ta có: U ,= (5đ) 0,5 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 (4) Blv cos B 2l v cos B l Rr Rr độ lớn : F = B.I.l.sin900=B.I.l = B 2l 2v cos F1 F cos R r Thành phần lực từ F (nằm dọc theo dốc chính) có cường độ: F P Ta thấy ngược chiều với Như MN chịu tác dụng hai lực cùng P1 F1 phương, ngược chiều : kéo xuống kéo lên F1 P1 Lúc đầu, vận tốc v còn nhỏ F < P1 hay P1 - F1>0.Lực tổng hợp + gây gia tốc cho MN chuyển động nhanh dần, đó v tăng dần và kết là F1 tăng dần P1 là không đổi Đến giá trị vmax vận tốc cho F1 = P1 thì MN chuyển động với vmax không đổi B l vmax cos ( R r )mg sin mg sin vmax Rr B l cos = m/s 5, 66m / s Khi đó : E Blv cos I C Rr R r = 2A Khi đó cường độ dòng điện qua R là : Lưu ý: HS có thể nhận xét vì lúc này F1 = P1 nên Khi đó cường độ dòng điện qua R là : F1 I F F1 P1 P mg tan tan 2 A Bl Bl cos Bl cos Bl Bl Lưu ý: Thí sinh giải cách khác đáp án mà đúng thì cho điểm tối đa bài đó 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 (5)