R1 R R2 a b  D SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2011-2012 TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI ĐỀ THI MÔN VẬT LÍ LỚP 11 (Thời gian làm bài 120 phút) Câu 1.(5 điểm)Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Biết điện trở của điốt lý tưởng D theo chiều thuận bằng không và theo chiều nghịch là vô cùng lớn; điện trở trong của các nguồn không đáng kể, Ε 1 = 20V, E 2 = 60V, R 1 = 10kΩ, R 2 = 20kΩ, R = 5kΩ. Τính cường độ dòng điện đi qua điốt? Câu 2: (4 điểm)Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: Một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở R 0 đã biết giá trị, một biến trở con chạy R b có điện trở toàn phần lớn hơn R 0 , hai công tắc điện K 1 và K 2 , một số dây dẫn đủ dùng. H1 Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. Câu 3. (3 điểm) Đặt 3 quả cầu nhỏ giống nhau mang thừa 10 10 eleectron như nhau tại 3 đỉnh của một tam giác đều canh a= 3 cm trong không khí a. Xác định lực tương tác giữa chúng? b. Xác định véc tơ cảm ứng từ tại tâm tam giác? N Câu 4.(5 điểm)Hai thanh dẫn cứng AA’ và CC’ dặt nằm ngang song song A A’ với nhau và cách nhau 4 cm , Đầu AC nối với nguồn điện E = 12 V , r= 1 ôm . Thanh kim loại MN đặt vuông góc với 2 thanh cứng có độ dài vừa đủ . E,r B Hệ số ma sát giữa thanh MN với 2 thanh cứng là = µ 0,2.Hệ thống đặt trong từ trường đều thẳng đứng hướng xuống có độ lớn B= 0,5 T( HV2) a.Xác định lực từ tác dụng lên thanh MN? Thanh MN có m= 500g,R=2 Ω C M C’ b.Xác định suất điện động của nguồn điện để thanh MN bắt đầu trượt? H2 Câu 5 ( 3 điểm) Cho mạch tụ điện như hình vẽ (H3) Các tụ giống nhau có điện dung C= 600 nF.Hiệu điện thế 2 đầu nạch U =10 V . . Dây nối có điện trở không đáng kể. Tính a. Điện dung bộ tụ? M N E b. Điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ? A C 1 C 2 C 3 C 4 B H3 HẾT SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2011-2012  R0 D 5k A K1 R0 Rb + - U TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI THI HSG 11 MÔN VẬT LÍ Câu1 (5 đ) .Xét hiệu điện thế giữa hai đầu a, b khi điốt thông mạch: 1 2 0 2 2 1 2 20 R V R R 3 ε + ε ε = ε − = + .Tổng trở của hai đầu a, b: 1 2 0 1 2 R R 20 R k R R 3 = = Ω + .Sơ đồ tương đương của mạch điện trên ở hình bên. .Từ sơ đồ tương đương dễ dàng tính được dòng qua điốt lúc thông mạch: 3 0 0 4 I .10 A R R 7 − ε = = + 1 đ 1 đ 1 đ 2 đ Câu 2 ( 4đ) Bố trí mạch điện như hình vẽ (hoặc mô tả đúng cách mắc). - Bước 1: Chỉ đóng K 1 : số chỉ ampe kế là I 1 . Ta có: U = I 1 (R A + R 0 ) (1) - Bước 2: Chỉ đóng K 2 và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ I 1 . Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng R 0 . - Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 2 rồi đóng cả K 1 và K 2 , số chỉ ampe kế là I 2 . Ta có: 0 2 A R U = I R + 2    ÷   (2) -Giải hệ phương trình (1) và (2), ta tìm được: 1 2 0 A 2 1 (2I - I )R R = 2(I - I ) 0,5 đ 1 đ 1 đ 1 đ 0,5 đ Câu 3 (3đ) a. Xác định được F 1 . có vẽ véc tơ F 1 .độ lớn b. F 1 = 2 21 r qq K =2560(N) c. Xác định được F 2 có vẽ véc tơ và độ lớn F 2 = 2 32 r qq K =2560(N) 0,5 đ 0,5đ - Xác định được véc tơ tổng có vẽ hình F =F 1 +F 2 Độ lớn F =2F 1 Cos30 0 =2560(N) q 1 b.Xác định được các véc tơ E 1 , E 2 , E 3 có vẽ hình tìm đượcE 1 =E 2 =E 3 F 1 q 2 q 3 T ìm được E = 0 F F 2 0,5 đ 0,5đ 1đ Câu 4 (5 đ) a.Lực từ(2 đ) . .Điểm dặt tại trung điểm của MN F . Phương vuông góc với B và I N 1 . Chiều Xác định theo quy tắc bàn tay trái (HV) f ms1 .Độ lớn F=B.I.MN Ẻ,r F I F =BlE/R+r =0,8(N) N 2 F ms2 P b. Tìm E để thanh MN bắt đầu trượt(3 đ) Tác dụng lên thanh MN có các lực P , F, N 1, N 2 ,f ms1 ,f ms2 Để thanh MN bắt đầu trượt thì F ms f≥  BlE/R+r mg µ ≥  E Bl mgrR µ )( + ≥  )(150 04,0.5,0 10.5,0.2,0).12( VE = + ≥ 1đ 1đ 1 đ 1đ 1 đ Câu 5 (3 đ) a.Chập các điểm có cùng điện thế vẽ lại mạch điện (HV) Phân tích mạch (C 1 //C 2 //C 3 )ntC 4 C b =3C.C/(3C+C)=3C/4=3.600/4=450(nF) A ,N M,E B b.Điện tích mỗi tụ Q b =Q AM =Q MB =C b .U b =450.10=4500(nC)  Q 4 =4500(nC) Q 1 =Q 2 =Q 2 =Q AM /3=4500/3=1500(nC) Hiệu điện thế mỗi tụ: U 1 =U 2 =U 3 = )(5,2 600 1500 1 1 V C Q == 0,5đđ 0,5đ 0,5đ 0,5 đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ U 4 =-U b -U 1 =7,5(V) • Chú ý: Trong các bài toán nếu thí sinh giải bằng cách khác đúng đáp số cho điểm tối đa SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2011-2012 TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI ĐỀ THI MÔN VẬT LÍ 10 (Thời gian làm bài 120 phút) Cõu 1(5 im).Lm th no xỏc nh h s ma sỏt ca mt thanh trờn mt mt phng nghiờng m ch dựng mt lc k(hỡnh v)?Bit nghiờng ca mt phng l khụng i v khụng ln cho thanh b trt. Cõ u 2 (5 im) Mt vt cú khi lng m = 60kg t trờn sn ca bung thang mỏy. Ly g = 10m/s 2 . Hóy tớnh ỏp lc ca vt lờn sn thang mỏy trong cỏc trng hp: a.Thang mỏy chuyn ng nhanh dn u i lờn vi gia tc a = 2m/s 2 b.Thang mỏy chuyn ng nhanh dn u i xung vi gia tc a = 2m/s 2 . Cõu3: (5 im) Mt vt ang chuyn ng trờn mt bn nm ngang vi tc ban u 3m/s. H s ma sỏt gia vt v mt bn l à=0,1. Ly g = 10m/s 2 a. Tớnh gia tc ca vt b. Hi vt i c mt on bao nhiờu thỡ dng li c. Tớnh gia tc ca vt trong trng hp vt chuyn ng trờn mt phng nghiờng vi mt gúc nghiờng = 30 0 Cõu 4 (5 im). Một xuồng máy hớng theo phơng Bắc chạy ngang sông với vận tc 10 km/h so với dòng nớc .Dòng sông chảy với vận tốc không đổi 5km/h về hớng phng ông.Hãy xác định véc tơ vận tốc của xuồng đối với một ngời đứng trên bờ sông HT SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2011-2012 TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI THI HSG 10 MÔN VẬT LÍ Câu1 (5 đ) .Để thanh chuyển động lên đều: F L = µ Pcos α + Psin α (1). .Để thanh chuyển động xuống đều: F X = µ Pcos α - Psin α (2). Từ (1) và (2) è sin α = P FF XL 2 − ; cos α = P FF XL 2 + èsin 2 α + cos 2 α = 1. è( P FF XL 2 − ) 2 + ( P FF XL 2 + ) 2 = 1 è µ = ( ) 2 2 4 XL XL FFP FF −− + Đo F L , F X , P bằng lực kế và sử dụng công thức trên để suy ra µ 1 đ 1 đ 0,5 đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 1 đ Câu 2 ( 5đ) a. Thang máy lên nhanh dần đều thì véc tơ gia tốc a hướng lên Vẽ hình phân tích và biểu diễn được các lực tác dụng lên vật trong đó có lực quán tính hướng xuống -Viết được pt P + N+f q =0 (1) N a -Chiếu lên hướng của N=> -P+N-f q =0 => N=P+f q =>N=m(g+a) N=60(10+2)=720 (N) => Áp lực vật đè lên sàn thang máy: Q=N=720(N) P f q b.Thang máy đi xuống ND Đ véc tơ a hướng xuống f q hướng lên Q Giải tương tự Q=N=m(g-a) =60(10-2)=480(N) 1 đ 1 đ 1 đ 2 đ Câu 3 (5 đ) a. Gia tốc của vật là: N uur P ur ms F uuur y x 0 α α N P P1 P2 O x Fms Chọn hệ trục tọa độ gắn với vật như hình vẽ Các lức tác dụng lên vật là: ms F uuur , P ur , N uur Theo định luật II Niu- tơn ta có: ms F uuur + P ur + N uur = m. a r (1) Chiếu (1) lên 0y: N - P = 0 → N = P Chiếu (1) lên 0x: - ms F = m.a → a = - ms F /m = - 1(m/s 2 ) b. Quãng đường mà vật đi được một đoạn thì dừng lại là: v 2 - 2 0 v = 2a.s ⇒ s = - 2 0 v /2a = 3 2 /2 = 4,5(m) c. Gia tốc của vật trong trường hợp vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng với một góc nghiêng α = 30 0 là: Các lức tác dụng lên vật là: ms F uuur , P ur , N uur Theo định luật II Niu- tơn ta có: ms F uuur + P ur + N uur = m. a r (2) Chọn Ox, PT CĐ theo Ox : Psin α - F ms = ma. (3) 0,5 đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0.5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ PTC theo Oy : N P cos = 0 (4) (3) v (4) => a = g(sin - t à cos ) = 4,1(m/s 2 ) Cõu 4 (5 ) Gọi v 1,3 là vận tốc tuyệt đối của xuồng đối với bờ,v 1,2 là vận tốc tơng đối của xuồng đối với dòng nớc,v 2,3 là vận tốc kéo theo của xuồng bằng vận tốc dòng nớc đối với bờ áp dụng công thức cộng vận tốc v 1,3 =v 1,2 +v 2,3 v 1,2 v 1,3 (v 1,3 ) 2 =(v 1,2 ) 2 +(v 2,3 ) 2 Vẽ đợc hình O v 2,3 V 1,3 = hKm /18,11510 22 =+ Phơng của v 1,3 lập với v 2,3 một góc Tan= 2 5 10 3,2 2,1 == v v => =64 0 Vậy ngời dứng trên bờ sông thấy xuồng chạy theo hớng đông bắc làm một góc 64 0 so với hớng đông 0,5đ 0,5đ 1đ 0,5đ 1đ 1đ 0,5đ . tụ: U 1 =U 2 =U 3 = ) (5, 2 600 150 0 1 1 V C Q == 0 ,5 đ 0 ,5 0 ,5 0 ,5 đ 0 ,5 0, 25 0, 25 U 4 =-U b -U 1 =7 ,5( V) • Chú ý: Trong các bài toán nếu thí sinh giải bằng cách khác đúng đáp số cho điểm tối đa SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH. D SỞ GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2 011- 2012 TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI ĐỀ THI MÔN VẬT LÍ LỚP 11 (Thời gian làm bài 120 phút) Câu 1. (5 điểm)Cho sơ đồ mạch điện như hình. GD & DDT NGHỆ AN KÌ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM 2 011- 2012  R0 D 5k A K1 R0 Rb + - U TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI THI HSG 11 MÔN VẬT LÍ Câu1 (5 đ) .Xét hiệu điện thế