SỞ GD & ĐT THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LƯU ĐÌNH CHẤT ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2009 – 2010 MÔN: VẬT LÝ – Khối 11 Thời gian làm bài: 90 phút Họ và tên học sinh:…………………………………………….Số báo danh:………… Bài 1: (5 điểm) Cho hai điểm A, B cùng thuộc một đường sức của điện trường do một điện tích điểm Q đặt tại điểm O gây ra, đặt trong không khí. Biết cường độ điện trường tại A có độ lớn E 1 = 9.10 6 V/m, tại B là E 2 = 4.10 6 V/m. A ở gần B hơn O. Tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm M là trung điểm của AB? Bài 2: (7 điểm): Cho mạch như hình vẽ: nguồn có suất điện động E = 30V, điện trở trong r = 3 Ω ; R 1 = 12 Ω ; R 2 = 36 Ω ; R 3 = 18 Ω ; Điện trở Ampekế và dây nối không đáng kể. a/ Tìm số chỉ Ampekế và chiều dòng điện qua nó b/ Thay Ampekế bằng một biến trở R 4 có giá trị biến đổi từ 2 Ω đến 8 Ω . Tìm R 4 để dòng điện qua R 4 đạt giá trị cực đại. Bài 3: (4 điểm) Hai vòng dây dẫn tròn có cùng bán kính đặt đồng tâm vuông góc với nhau, cách điện với nhau. Trong vòng dây 1 có dòng điện I đi qua. Hỏi khi tăng hoặc giảm I thì trong vòng dây 2 có dòng điện cảm ứng không? Nếu có xác định chiều dòng điện cảm ứng. Bài 4: (4 điểm) Một dây dẫn có chiều dài l = 2m, điện trở R = 4 Ω được uốn thành một hình vuông. Các nguồn điện có E 1 = 10V, E 2 = 8V, r 1 = r 2 = 0 được mắc vào các cạnh của hình vuông như hình vẽ. Hệ thống được đặt trong một từ trường đều có phương vuông góc với mp khung dây. B tăng theo thời gian theo quy luật B = kt, với k = 64 T/s. Tính dòng điện trong mạch. ________HẾT________ B A R 1 R 2 R 3 D F G E, r E 1 E 2 B ur I 1 2 SỞ GD & ĐT THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LƯU ĐÌNH CHẤT ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2009 – 2010 MÔN: VẬT LÝ – Khối 11 Bài 1: (5 điểm) - Cường độ điện trường tại A và B là: E 1 = k 2 Q OA => OA 2 = k 1 Q E => OA = 1 Q k E E 2 = k 2 Q OB => OB 2 = k 2 Q E => OB = 2 Q k E (1đ) - Cường độ điện trường tại M: E M = k 2 Q OM ; với OM = OA + OB 2 => OM = 1 2 ( 1 Q k E + 2 Q k E ) (1đ) => E M = k 2 Q OM = k 2 2 1 2 1 2 Q 1 Q Q Q k + k + 2 k 4 E E E E    ÷  ÷   = 1 2 1 2 4k Q 1 1 1 k + + 2 E E E E Q    ÷  ÷   = 1 2 1 2 4 1 1 1 + + 2 E E E E    ÷  ÷   = 2 1 2 4 1 1 + E E    ÷  ÷   = ( ) 1 2 2 1 2 4E E E + E (2đ) Thay số: => E M = ( ) 6 6 2 6 6 4.9.10 .4.10 9.10 + 4.10 = 5760000V/m (1đ) Bài 2: (7 điểm) a. (4 đ). Vẽ lại mạch ta có: Mạch ngoài: (R 2 //R 3 ) nt R 1 . R 23 = 2 3 2 3 R R R + R = 12 Ω ; => R n = R 1 + R 23 = 24 Ω (1đ) - Áp dụng định luật Ôm toàn mạch => dòng điện mạch chính: I c = n E R + r = 30 24 + 3 = 10 9 A (1đ) => I 1 = I c = I 23 => U 23 = I 23 .R 23 = 10 9 .12 = 40 3 V = U 2 = U 3 O A M B B R 1 R 2 R 3 D F G E, r B A R 1 R 2 R 3 D F G E, r => I 2 = 2 2 U R = 10 27 A; I 3 = I c – I 2 = 20 27 A = I A . (1đ) Vậy Ampekế chỉ 20 27 A ; 0,74A và dòng điện có chiều từ D sang G (1đ) b. (3đ). Khi thay Ampekế bằng biến trở R 4 : Ta có: Mạch ngoài: [(R 3 nt R 4 ) // R 2 ] nt R 1 . R 34 = R 3 + R 4 = 18 + R 4 . R 234 = 2 34 2 34 R R R + R = 4 4 36(18 + R ) 54 + R => R n = R 1 + R 234 = 12 + 4 4 36(18 + R ) 54 + R = 4 4 1296 +48R 54 + R (1đ) => Dòng điện mạch chính: I c = n E R + r = 4 4 30 1296 + 48R + 3 54 + R = 4 4 30(54 + R ) 1458+51R = 4 4 10(54 + R ) 486+17R (1đ) => HĐT U 234 = I c .R 234 = 4 4 10(54 + R ) 486+17R . 4 4 36(18 + R ) 54 + R = 4 4 360(18 + R ) 486+17R = U 34 = U 2 => I 34 = U 34 /R 34 = 4 4 4 360(18 + R ) (486+17R )(18 + R ) = 4 360 (486+17R ) = I 3 = I 4 Vậy: Để dòng điện qua R 4 đạt cực đại thì (486 + 17R 4 ) phải đạt cực tiểu => R 4 = 2 Ω (1đ) Bài 3: (4 điểm). Từ trường của dòng điện I trong vòng dây tròn 1 có phương vuông góc với mặt phẳng vòng dây 1, nghĩa là song song với mặt phẳng vòng dây 2. (1,5đ) Do vậy khi cho I biến thiên thì từ trường do I gây ra biến thiên, nhưng các đường cảm ứng song song với mp vòng dây 2 nên từ thông qua vòng 2 bằng không ( 0 α = (B;n) = 90 ur r => cos α = 0; => Φ = B.S.cosα = 0 ) (1,5đ) Do đó không có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong vòng 2 (1đ) Bài 4: (4 điểm). Khi từ trường biến đổi qua mạch trong mạch sinh ra suất điện động cảm ứng E C - Ta có: E c = ΔΦ Δt = Δ(B.S) Δt = S. Δ(B) Δt = S. Δ(kt) Δt = S.k. Δt Δt = S.k = 2 l 4    ÷   .k = 16V (2đ) - Theo định luật Lenxơ chiều của suất điện động cảm ứng E c như hình vẽ: (1đ) - Dòng điện trong mạch: I = c 2 1 E + E - E R = 3,5A (1đ) Hết. B R 1 R 2 R 3 D F G E, r R 4 E 1 E 2 B ur c B ur E c . & ĐT THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LƯU ĐÌNH CHẤT ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2009 – 2010 MÔN: VẬT LÝ – Khối 11 Thời gian làm bài: 90 phút Họ và tên học sinh: …………………………………………….Số báo danh:………… Bài. r E 1 E 2 B ur I 1 2 SỞ GD & ĐT THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LƯU ĐÌNH CHẤT ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NĂM HỌC 2009 – 2010 MÔN: VẬT LÝ – Khối 11 Bài 1: (5 điểm) - Cường độ điện trường tại A và B là: E 1 =. 1, nghĩa là song song với mặt phẳng vòng dây 2. (1,5đ) Do vậy khi cho I biến thi n thì từ trường do I gây ra biến thi n, nhưng các đường cảm ứng song song với mp vòng dây 2 nên từ thông qua vòng