Đề thi HSG cấp trường môn Vật Lý lớp 11 trường THPT Liễn Sơn - Vĩnh Phúc năm học 2018-2019 (có đáp án)

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC

TRƯỜNG THPT LIỄN SƠNĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG

NĂM HỌC: 2018 – 2019

Môn: Vật lí Thời gian: 180 Phút

Câu 1(1,5 đ): Một ống thuỷ tinh nhỏ, tiết diện đều, một đầu kín, một đầu hở, chứa một khối khí lí tưởng được ngăn cách với không khí bên ngoài bằng cột thuỷ ngân có chiều cao h = 119mm. Khi ống thẳng đứng miệng ống ở dưới, cột không khí có chiều dài l1 = 163mm. Khi ống thẳng đứng miệng ống ở trên, cột không khí có chiều dài l2 = 118mm. Coi nhiệt độ khí không đổi. Tính áp suất po của khí quyển và độ dài lo của cột không khí trong ống khi ống nằm ngang.

Câu 2:(1,5đ)

Cho hai điểm A và B cùng nằm trên một đường sức của điện trường do một điện tích điểm q > 0 gây ra. Biết độ lớn của cường độ điện trường tại A là 36V/m, tại B là 9V/m.

a) Xác định cường độ điện trường tại trung điểm M của AB.

b) Nếu đặt tại M một điện tích điểm q0 = -10-2C thì độ lớn lực điện tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác định phương chiều của lực.

Hình 1

E

Câu 3 (2 đ): Một tụ điện phẳng có hai bản cực hình vuông cạnh a = 30 cm, đặt cách nhau một khoảng d = 4 mm nhúng chìm hoàn toàn trong một thùng dầu có hằng số điện môi như hình vẽ (hình 1). Hai bản cực được nối với hai cực của một nguồn điện có suất điện động E = 24 V, điện trở trong không đáng kể.

a) Tính điện tích của tụ.

b) Bằng một vòi ở đáy thùng dầu, người ta tháo cho dầu chảy ra ngoài

và dầu trong thùng hạ thấp dần đều với vận tốc v = 5mm/s. Tính cường độ

dòng điện chạy trong mạch trong quá trình dầu hạ thấp.

c) Nếu ta bỏ nguồn điện trước khi tháo dầu thì điện tích và hiệu điện thế

của tụ thay đổi thế nào?

Câu 4 (3đ):

1. Có một số điện trở r = 5 (). Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 3 (). Xác định số điện trở r, vẽ sơ đồ mạch ?

V

E1,r1

E2,r2

R1

R2

R3

A

B

C

D

2. Cho mạch điện như hình vẽ : trong đó E1 = 6V; r1=1Ω; r2=3Ω; R1=R2=R3=6Ω.

a) Vôn kế V (điện trở rất lớn) chỉ 3V. Tính suất điện động E2.

b) Nếu đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế V chỉ bao nhiêu?

Câu 5 (1 đ): Một vòng dây hình tròn, bán kính R = 10cm có dòng điện I = 10A chạy qua, được đặt sao cho mặt phẳng của nó song song với các đường cảm ứng từ của một từ trường đều có cảm ứng từ B = 8.10-5T. Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại tâm O của vòng dây đó.

Câu 6 (1 đ): Cho một nguồn điện không đổi (có điện trở trong), và 2 vôn kế khác nhau có điện trở hữu hạn.Hãy trình bày phương án xác định suất điện động của nguồn điện?

----------------- Hết -----------------

(Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Thí sinh không được sử dụng tài liệu)

HƯỚNG DẪN CHẤM

Câu

Đáp án

Điểm1 (1,5đ)Khi miệng ống ở dưới, không khí trong ống có thể tích V1=Sl1, áp suất p1=(po-h) mmHg.0,25Khi miệng ống ở trên, không khí trong ống có thể tích V2=Sl2, áp suất p2=(po+h) mmHg.0,25 Quá trình đẳng nhiệt: p1V1=p2V2 0,5Khi ống nằm ngang, không khí trong ống có thể tích Vo = Slo, áp suất po.0,25Quá trình đẳng nhiệt: p1V1= poVo  0,252 (1,5đ)(1) 0,25(2) 0,25(3) Lấy (1) chia (2) . 0,25Lấy (3) chia (1) Với: 0,25Lực từ tác dụng lên qo: 0,25vì q0 <0 nên ngược hướng với và có độ lớn:

0,253 (2đ)Điện dung của tụ điện: 0,25Điện tích của tụ điện: Q = C.U = C.E = 115.10-10 C0,25Gọi x là độ cao của bản tụ ló ra khỏi dầu : x = vt, khi dầu tụt xuống tụ trở thành 2 tụ mắc song song.Tụ C1 có điện môi không khí: 0,25Tụ C2 có điện môi là dầu: 0,25Điện dung của tụ trong khi tháo dầu: 0,25Điện tích của tụ trong khi tháo dầu: 0,25Dòng điện: 0,25Nếu bỏ nguồn: Q không thay đổi, vì C thay đổi nên U thay đổi.0,250,25Khi tháo hết dầu thì : vt = a, 0,254 (3đ)

1.

* Gọi điện trở của mạch là R

Vì R < r nên các điện trở r phải được mắc song song.

Giả sử rằng mạch này gồm 1 điện trở r mắc song song với một mạch nào đó có điện trở X như hình (a) .

Ta có :

R =

3 =

X = 7,5 ()

Với X = 7,5 () ta có X có sơ đồ như hình (b)

Ta có : X = r + Y

Y = X - r = 7,5 - 5 = 2,5 ()

Để Y = 2,5 () thì phải có 2 điện trở r mắc song song.

Vậy phải có tối thiểu 4 điện trở r mắc như hình (c).

2.

a. Tính suất điện động E2.

V

E1,r1

E2,r2

R1

R2

R3

A

B

C

D

H.1

I1

I2

I

+ Điện trở toàn mạch

+ I đến A rẽ thành hai nhánh:

+ UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I1 = 6 -3I

+

+ 6 -3I = => I = 1A, I = 3A.

Với I= 1A:

E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = 8 => E2 = 2V

Với I = 3A:

E1 + E2 =8 *3 = 24 => E2 = 18V

b. Đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế chỉ bao nhiêu

+ Khi đổi chỗ hai cực thì hai nguồn mắc xung đối

- Với E2 = 2V< E1 : E1 phát , E2 thu, dòng điện đi ra từ cực dương của E1

UCD = UCA + UAD =6 -3I = 4,5V

- Với E2 = 18V > E1: E2 là nguồn, , E1 là máy thu

UCD = UCA + UAD = R1I1 + E1 +r1I = 6 +3I = 10,5V

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.25

0.255 (1đ)BO = 1,02.10-4T ;

0,5O hợp với một góc α ≈ 38,130.0,56 (1đ)Gọi điện trở của 2 vôn kế là X và Y. Gọi E và r lần lượt là suất điện động và điện trở trong của nguồn. khi đó:

+ mạch ngoài gồm mỗi X thì (1)

(U1 là số chỉ của vôn kế X)

+ mạch ngoài gồm mỗi Y thì (2)

(U2 là số chỉ của vôn kế Y)

Từ (1) và (2) ta có: (3)

+mạch ngoài gồm X song song với Y thì (4)

(U3 là số chỉ của 2 vôn kế )

Từ (3) và (4) ta có

0.25

0.25

0.25

0.25

Lưu ý: Học sinh giải theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa