Đề thi chọn HSG môn Vật Lý lớp 11 - tỉnh Hà Tĩnh năm học 2017- 2018 (có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

HÀ TĨNH

ĐỀ CHÍNH THỨC

(Đề thi có 01 trang, gồm 05 câu)

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10, 11 THPT

NĂM HỌC 2017 – 2018

Môn thi : VẬT LÍ - LỚP 11

Thời gian làm bài : 180 phút.

Câu 1. (4 điểm) Hai quả cầu nhỏ giống hệt nhau, mỗi quả có khối lượng 5 g, mang điện tích q được treo vào điểm O bởi hai sợi dây có cùng chiều dài 50 cm. Cả hệ được đặt trong không khí. Khi cân bằng các dây treo hợp với nhau một góc 90o. Lấy g = 10 m/s2.

1. Tính giá trị của q và lực căng dây treo khi cân bằng.

2. Kéo điểm treo O chuyển động nhanh dần đều lên trên theo phương thẳng đứng với gia tốc a. Khi cân bằng hai dây treo hợp với nhau một góc 60o. Bỏ qua lực cản không khí. Tính a.

Câu 2. (4 điểm) Cho mạch điện như hình 1: điện trở R = 6 Ω, R1 và R2 là các biến trở; nguồn điện E = 12 V, r = 1 Ω.

1. Điều chỉnh để R1 = 6 Ω, R2 = 6 Ω. Tính cường độ dòng điện qua R1 và công suất tỏa nhiệt trên R2.

2. Điều chỉnh R1 đến giá trị R0 và giữ cố định, rồi điều chỉnh R2. Hình 2 là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của P (công suất tỏa nhiệt trên R2) vào giá trị của R2. Tính R0 và Pmax.

/

/

Hình 1

Hình 2

Câu 3. (4 điểm) Trong không khí, cho hai dây dẫn dài song song, cách nhau một khoảng 10 cm có hai dòng điện ngược chiều chạy qua với cường độ I1 = 5 A và I2 = 10 A.

1. M là điểm cách đều hai dây các khoảng 10 cm, cảm ứng từ tổng hợp do hai dòng điện I1 và I2 gây ra tại M có phương, chiều như thế nào và có độ lớn bằng bao nhiêu?

2. Đặt thêm dây dẫn thứ ba song song với hai dây dẫn trên và cho dòng điện có cường độ I3 chạy qua dây dẫn này. N là một điểm bất kì trên các dây dẫn, cảm ứng từ tổng hợp (do hai dòng điện trong hai dây dẫn không chứa N gây ra) tại N bằng không. Tìm vị trí của dây dẫn thứ 3 và tính giá trị I3.

Câu 4. (4 điểm) Thanh MN có chiều dài 50 cm, điện trở 3 Ω có thể trượt không ma sát trên hai thanh ray song song, mỗi thanh ray hợp với mặt phẳng ngang một góc 30o. Đầu dưới hai thanh ray nối với một nguồn điện có suất điện động E = 12 V. Hệ đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B vuông góc với mặt phẳng hai thanh ray và có độ lớn B = 0,5 T (hình 3). Bỏ qua điện trở r, điện trở dây nối, khóa K và các thanh ray. Lấy g = 10 m/s2. Ban đầu thanh được giữ đứng yên theo phương nằm ngang.

1. Đóng K, thả nhẹ thanh thì nó tiếp tục đứng yên. Tính khối lượng của thanh.

2. Kéo thanh lên trên bằng lực F đặt tại trung điểm của MN và có giá song song với các thanh ray. Với F = 0,25 N thì tốc độ cực đại của thanh MN bằng bao nhiêu?

Câu 5. (4 điểm) Chiếu một chùm sáng song song từ không khí xuống mặt thoáng của một bể nước với góc tới i. Cho chiết suất của nước là 4/3.

1. Biết chùm tia khúc xạ hợp với chùm tia phản xạ một góc 120o. Tính i.

2. Chùm tia tới có tiết diện vuông góc là một miền hình tròn bán kính 0,3 cm. Khi sini = 4/5 thì chùm tia khúc xạ vuông góc với đáy bể. Tính diện tích vệt sáng ở đáy bể trong trường hợp này.

----------Hết----------

Thí sinh không được sử dụng tài liệu;

Giám thị không giải thích gì thêm.

Họ và tên thí sinh: Số báo danh:

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

HÀ TĨNH

HDC CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 10, 11 THPT

NĂM HỌC 2017 – 2018

HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÍ LỚP 11

CÂU

NỘI DUNG

ĐIỂM

1

4 điểm

1.1

(2đ)

/

F, T và mg cân bằng

T =
= 0,07 N

F = mg =

q = ∓ 1,67.10-6 C

1.2

(2đ)

/

Xét trong hệ qui chiếu gắn với O, các quả cầu chịu thêm lực quán tính Fq = ma

F =
(1)

Theo ý 1.1 thì
(2)

(1) và (2) => a =
= 24,6 m/s2.

2

4 điểm

2.1

(2đ)

=>
=> I1 = 1,2A

I2 = I1/2 = 0,6 A => P2 = (I2)2R2 = 2,16 W

2.2

(2đ)

Đặt R0 + r = x => dòng điện qua mạch chính có cường độ:

Hiệu điện thế hai đầu R2:

Cường độ dòng điện qua R2:

Công suất qua tiêu thụ của R2: U2I2 =

Từ đồ thị ta thấy, với R2 = 2 Ω thì Pmax =>
=> x = 3 Ω => R0 = 2 Ω

Thay x = 3 Ω và R2 = 2 Ω => Pmax = 8 W

3

4 điểm

3.1

(2đ)

/

,

B2 và B1 hợp với nhau góc 120o, dùng định lí hàm số côsin

=>
, theo phương I1M

Có hai TH: M nằm trên như hình vẽ thì B cùng chiều I1M, trường hợp ngược lại thì B ngược chiều I1M.

3.2

(2đ)

Tại mỗi điểm trên I3, cảm ứng từ B13 và B23 tại I3 cùng phương, ngược chiều => I3 nằm trong mặt phẳng của I1, I2 và nằm ngoài khoảng.

B23 = B13 => R23 = 2R13 => R23 = 20 cm và R13 = 10 cm

Tại mỗi điểm trên I2: B32 và B12 ngược chiều => I3 ngược chiều với I1

R31 = 2R12 nên để B2 tổng hợp bằng 0 thì I3 = 2I1 = 10 A

4

4 điểm

4.1

(2đ)

Thanh đứng yên, cường độ dòng điện qua thanh là I = 12/3 = 4 A

Lực từ tác dụng lên thanh BIℓ = 1 N

Lực từ cân bằng với mgsinα => m = 200 g

4.2

(2đ)

Gọi tốc độ ổn định của thanh là v => suất điện động cảm ứng trong thanh Bvℓ => cường độ dòng điện qua thanh là

Thanh chạy đều, F + Ft = mgsinα =>
=> v = 12 m/s

5

4 điểm

5.1

(2đ)

sini = (4/3)sinr, i + r = 120o

Giải hệ: i = 34o42'54"

5.2

(2đ)

/

Tia tới và tia ló cùng nằm trong mặt phẳng tới, các mặt phẳng tới song song với nhau => theo phương vuông góc mặt phẳng tới, kích thước chùm sáng không thay đổi (1)

sini = (4/3)sinr => sinr = 3/5

=> cosi = 3/5 và cosr = 4/5

d = IJcosi, d' = IJcosr => d' = (4/3)d = 0,8 cm

=> trong mặt phẳng tới, theo phương vuông góc với tia sáng, kích thước chùm ló tăng 4/3 so với kích thước chùm tới (2)

Từ (1) và (2) => diện tích vệt sáng ở đáy bể là

Ghi chú:

Học sinh giải đúng theo cách khác hướng dẫn chấm, giám khảo cho điểm tối đa;

Mỗi lần nhầm, quên đơn vị trừ 0,25 điểm, tổng điểm trừ tối đa trên mỗi câu 0,25 điểm.