Đề thi học sinh giỏi môn vật lí lớp 11 năm 2015 bảng a | Vật Lý, Lớp 11 - Ôn Luyện

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (152.61 KB, 6 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 11 CẤP THPT
NĂM HỌC 2015 – 2016

Môn thi: VẬT LÝ - BẢNG A

Thời gian: 150 phút ( không kể thời gian giao đề)
Bài 1 (4,0 điểm). Trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn có một chiếc nêm khối lượng m, góc 
nghiêng của nêm là . Một vật nhỏ khối lượng

2
m

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

1. Nêm được giữ cố định trên mặt phẳng ngang. Tìm tốc
độ của vật nhỏ khi trượt đến B.

2. Nêm có thể trượt trên mặt phẳng ngang. Hãy xác định
gia tốc của nêm và quãng đường mà nêm đã trượt theo
phương ngang kể từ khi vật bắt đầu trượt từ A đến khi nó
rời khỏi nêm tại B.

3. Giả sử nêm đang có vận tốc V0 đến va chạm hồn tồn
đàn hồi vào một quả cầu nhỏ có khối lượng 2m đang nằm
yên (Hình 2). Sau va chạm nêm không nẩy lên. Để nêm
tiếp tục chuyển động theo hướng ban đầu thì góc nghiêng
của nêm  phải nhỏ hơn một góc giới hạn 0. Tìm 0.
Bài 2(3,5 điểm). Một hạt khơng mang điện tích, đang đứng

n thì bị vỡ ra trong một từ trường đều B thành hai mảnh

khối lượng m1 và m2, mang điện tích tương ứng là q và –q. Biết rằng sau khoảng thời gian t kể
từ khi vỡ hai mảnh này gặp nhau. Bỏ qua tương tác Culông giữa hai mảnh và lực cản của mơi
trường. Tìm khoảng thời gian t.

Bài 3(4,0 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ 3 : U = 60V (khơng đổi),
C1 = 20µF, C2 = 10µF.

1. Ban đầu các tụ điện chưa tích điện. Khóa K ở vị trí b, chuyển sang
a rồi lại về b. Tính điện lượng qua R.

2. Sau đó chuyển K sang a rồi lại về b. Tính điện lượng qua R trong
lần chuyển thứ 2.

3. Tính tổng điện lượng qua R sau n lần chuyển khóa như trên.
Bài 4(3,0 điểm). Hai thanh ray dẫn điện dài nằm song song
với nhau, khoảng cách giữa hai thanh ray là l = 0,4m. MN và
PQ là hai thanh dẫn điện song song với nhau và được gác
tiếp xúc điện lên hai thanh ray, cùng vng góc với hai ray
(Hình vẽ 4). Điện trở của MN và PQ đều bằng r = 0,25,
R = 0,5, tụ điện C = 20µF ban đầu chưa tích điện, bỏ qua
điện trở của hai ray và điện trở tiếp xúc. Tất cả hệ thống
được đặt trong một từ trường đều có véc tơ Bvng góc với

mặt phẳng hình vẽ chiều đi vào trong , độ lớn B = 0,2T.

Cho thanh MN trượt sang trái với vận tốc v = 0,5m/s, thanh PQ trượt sang phải với vận tốc 2v.
1. Tìm cơng suất tỏa nhiệt trên điện trở R.

2. Tìm điện tích của tụ , nói rõ bản nào tích điện dương ?

Bài 5(5,5 điểm). Cho mạch điện như hình 5. Nguồn điện có suất điện động E =12V, điện trở
trong r = 0,6 , AB là một biến trở con chạy có điện trở tồn phần là R = 9 . Ba ắc quy như
nhau, mỗi cái có suất điện động e0 và điện trở trong r0 = 0,5  . Gọi điện trở phần AC là x.
1. Khi x = 6  thì các ắc quy được nạp điện và dòng qua mỗi ắc quy là 0,4A. Tính suất điện
động của mỗi ắc quy và cơng suất tỏa nhiệt trên tồn bộ biến trở khi đó.

Đề chính thức

C1 C2
R
K

a b

+

- U

Hình 3
V0


Hình 2
m

A m/2

B


Hình 1

2v
v

Q
M

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

2. 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.
3. Ba ắc quy trên khi đã nạp đầy điện được mắc vào mạch như hình 6 . Hai điốt giống nhau có
điện trở thuận rD = 4  , điện trở ngược vô cùng lớn , R là một biến trở . Điều chỉnh giá trị R
để công suất điện tiêu thụ trên biến trở là cực đại , tìm giá trị cực đại đó.

--- Hết

---Họ và tên thí sinh ……… Sơ báo danh: ……….

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 11 THPT

NĂM HỌC 2015 – 2016

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

(Hướng dẫn chấm này gồm 6 trang)

Bài Ý Nội dung Điểm

Bài 1

4,0đ 1.0,75
đ

Chọn mốc thế năng tại mặt sàn.

Cơ năng của vật nhỏ tại A: W0 .sin
2
m

gl 


Cơ năng của vật nhỏ tại B : W 2
4

B

mv


Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng ta được : 2 .sin

B

v  gl 

0,25đ

0,25đ
0,25đ
2.

2,0đ Xét hệ qui chiếu gắn với nêm.a : gia tốc của vật đối với nêm ; a0: gia tốc nêm đối với sàn
Gia tốc của vật đối với sàn: a  m  a ao(1)

Đluật II Newton: (2)
2a
m
F
P

N  qt 

Chiếu lên phương AB:   sin .cos

2
cos

.
2
sin
.

2 0 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

0 2 0 2

2 m N m m

m

V mV  ma  ma  a  a (5)

0,25đ
0,25đ

0,25đ
Hình 5

E,r

e0,r0

A C B

2e0,2r0
e0,r0
D1

D2

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Thế (4) vào (5) suy ra : acos - a0 = 2a0 => 
cos

3a0
a (6)
Thế (3) vào (6) suy ra:








 0 0 0 2

cos
3

cos
.
sin
.
cos

3
cos
sin







a a a g

g

* Quãng đường mà nêm trượt theo phương ngang.

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



s S



mS s S
m

2     3

cos
3


l
s
S  

 .

0,25đ

0,25đ
3.

1,25
đ

Ngay khi nêm va chạm vào quả cầu phản lực F truyền cho quả cầu vận tốc V2
Xung lực F có phương vng góc với mặt nêm, nên V2 có phương hợp với
phương thẳng đứng 1 góc .

Xét theo phương ngang:

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

2
2
2
1
2
0
2
2

1
2

0 2 2

2
1
2

1
2

V
V
V
mV
mV

mV      (2)

Từ (1) và (2) ta có
1
sin
2

sin

2
0
2   


V

V (3)



2

2
0

sin
2
1

)
sin
2
1
(



V

V (4)

Để nêm tiếp tục chuyển động theo hướng cũ thì V1 > 0

sin< 0

0 45

45
sin
2

1    

0,25đ

0,25đ
0,25đ

Bài 2

3,5đ Theo định luật bảo toàn động lượng : m1v1 = m2v2 (1) và sau khi vỡ hai hạt chuyển động ngược chiều nhau 
Nếu hướng chuyển động của một mảnh nào đó hợp với véc tơ cảm ứng từ góc

0
90

  khi đó quỹ đạo của hai mảnh là các đường xoắn ốc hướng ra xa nhau
nên hai mảnh khơng gặp nhau .

Khi  900thì hai mảnh chuyển động theo quỹ đạo tròn với tốc độ khơng đổi 
dưới tác dụng của lực Lorenxơ.

Bán kính lần lượt là : 1 1

1 .

m v
R

qB

 và 2 2

2 .

m v
R

qB

 (2)

kết hợp (1) và (2) ta được R1= R2= R.

Do hai điện tích trái dấu nhau nên hai mảnh cùng chuyển động đều trên một
đường trịn về hai phía ngược nhau và đi đến gặp nhau .

0,5đ

0,5đ
V2


Hình 2
m

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Khoảng thời gian từ khi vỡ đến khi gặp nhau là :



1 2



1 2 1 2

2
2
.
m m

R
t

v v qB m m


 
 
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Bài 3.

4,0đ 11,25
đ

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

Khi chuyển K từ chốt a sang chốt b lần 1 điện tích trên các tụ điện là:
11 21

11 21 1

2
1
11
11 21
1 2
1 2
1 2

11 21 1

1 2

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:
2

1 1 11 1

1 2

400
C

Q Q Q C U C

C C 

    

0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,5đ
2

1,5đ b) Khi chuyển K từ chốt a sang chốt b lần 2 ta có:12 22
1 2

12 22 1

1 2

12 22 1 2

1 2 1 2 1 2

1 2 1 2 2

12 22 1 22

1 2 1 2 1 2

(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 2 là:

2
2

1 2 2

2 1 12 1 1

1 2 1 2 1 2

400

(1 )

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 khi chuyển K sang chốt b lần 3 ta được:2 1 2

1 2 2

1 2 1 2 1 2

(1 )

C C C

Q U

C C C C C C

   

    

      

1 2

1 2 2 2

1 2 1 2 1 2

(1 )

C C C C

Q U

C C C C C C

   

    

      

Điện lượng dịch chuyển qua R lần 3 là:

1 2 3

1 2 2 2

3 1 13 1 1

1 2 1 2 1 2 1 2

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

Q Q Q C U CU

C C C C C C C C

 

        

   

 

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

1 1

1 2 2

1 2 1 2 1 2

1 1

1 2 2 2

1 2 1 2 1 2

(1 ... )

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

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Điện lượng dịch chuyển qua R lần n là:

1 2

1 2 1 2 2 2

1 2 1 2 1 2 1 2 1 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 3

2 2 2 2

1 2 1

1 2 1 2 1 2 1 2

2
1 2

... ...

1
(1 ( ) ) (1 ).6.10

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

C C



       

 

               

   

       

 

   



0,25đ

0,25đ
Bài 4

3,0đ 11,75
đ

Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mỗi thanh dẫn MN và PQ là :

E1 = Blv ; E2 = 2Blv.

Cường độ dòng điện trong mạch: 1 2 3

2 2

E E Blv
I

R r R r



 

 

Công suất tỏa nhiệt trên R:

2 2

2 1 2 . 3 .

2 2

E E Blv

P I R R R

R r R r



   

     

   

 





2 2 2

3
2

9.0, 2 .0, 4 .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 trên tụ điện C là:





1
.

. 2.10 ( )

MN

Q C U

Blv

Q C E I r C Blv r C

R




 

     



 

Bản tích điện dương của tụ là bản nối về phía điểm M.

0,25đ
0,5đ

0,5đ
Bài 5.

5,5đ 12,5đ Chiều dịng điện như trên hình vẽ.Tại nút A: I = I1 + I2 (I1 = 0,4 A)

Sử dụng định luật Ơm cho các 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 trên ta được:
I2 = 1,1A; I = 1,5A; e0 = 2V

Từ đó:

2 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

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

0,25đ
0,25đ
E,r

e
0,r0

A C B

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

đ Để các đèn đều sáng bình thường thì phải mắc chúng hỗn hợp đối xứng.

Gọi số đèn mắc nối tiếp nhau trên mỗi dãy là x, số dãy đèn mắc song song với
nhau là y. Với x, y nguyên, dương.

Ta có điện trở của bộ đèn là . d 1,5

N

x R x
R

y y

 

Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính là
6

.
1,5

1,5

b

d

N b

E

I y I y

x
R r

y

   

 

 x + y = 4 . Suy ra số đèn tối đa là x.y = 4 .

Vậy phải mắc 4 đèn thành 2 dãy song song, mỗi dãy gồm 2 đèn mắc nối tiếp
nhau.

0,25đ

0,25đ
0,25đ

0,25đ

0,25đ
3

1,75
đ

Giả sử các đi ốt đều mở khi đó dịng điện có chiều như hình vẽ.
Xét các vịng mạch ABDA, DCBD và nút B ta có hệ phương trình.

1
2
1 2

2 4,5 0(1)

4 5 0(2)

(3)
i iR
i iR
i i i

   



   


  



Giải hệ trên ta được:

20 4
45 19R

R
i  

 ; 2

36+4R
45 19R
i 

 ;

56
45 19R
i


Do i2 >0 với mọi R đi ốt D2 luôn mở
Ta thấy khi R ≥ 5Ω i1 ≤ 0 điốt D1 đóng.
Cơng suất trên điện trở R là









2 2 2

0 0 0

2 2

0 0

4 4e 4

0,16(W)

4 2

2 2

R

D

D D

e R e

P

r r

R r r r r

R

   



     

 

 

Khi R < 5Ω i1 > 0 điốt D1 mở.

Công suất trên điện trở R là

2
2

2 56 56

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

Chú ý : Nếu học sinh giải cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
2e0,2r0

e0,r0

D2

R
i

i2
i1

A
B
C

</div>

Đề thi học sinh giỏi môn vật lí lớp 11 năm 2015 bảng a | Vật Lý, Lớp 11 - Ôn Luyện





<sub></sub>

<sub></sub>

















Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về