De thi hsg truong lop 11

TRƯỜNG THPT ĐẶNG THÚC HỨA
Năm học 2007 - 2008

KÌ THI HỌC SINH GIỎI
Mơn: Vật lí 11

(Thời gian làm bài 150 phút)
I. Phần TNKQ (2 điểm)
1.
Nếu tăng khoảng cách giữa hai điện tích điểm lên 3 lần thì lực tương tác tĩnh điện
giữa chúng sẽ
A. tăng lên 3 lần
B. giảm đi 3 lần
C. tăng lên 9 lần
D. giảm đi 9 lần
2.
Khi hiệu điện thế giữa các ấm của tụ điện là 100 V. Độ lớn điện tích trên các tấm là
2.10-4 C. Điện dung của tụ điện là
A. 2 μF.
B. 200μF.
C. 20μF.
D. 0,2μF.
3.
Điện tích q đặt tại một điểm trong trường tĩnh điện có điện thế 2 V. Điện thế của
điện trường tĩnh nói trên cũng tại điểm đó khi đặt điện tích 3q là:
A. 6 V.

B.

C.

D. 2 V.

.

.

4.
Một đoạn mạch có hiệu điện thế 10V, cường độ dịng điện 2A. Tìm cơng suất tiêu thụ
trên đoạn mạch đó.
A). 100W
B). 10W
C). 20W
D). 50W
5.
Đặt một hiệu điện thế hai đầu một điện trở thuần là 5V. Nhiệt lượng toả ra trên điện
trở trong 1 giờ là 18kJ. Cường độ dòng điện chạy qua điện trở nhận giá trị nào trong các giá
trị sau?
A). 3,6A.
B). 1A.
C). 18A.
D). 5A.
6.
Một mạch điện có điện trở trong của nguồn là 2Ω, điện trở mạch ngoài là 8Ω. Hiệu
suất của mạch là bao nhiêu?
A). H=80%
B). H=20%
C). H=50%
D). H=75%
7.
Dịng trong chùm êlectron đập lên màn đèn hình thơng thường bằng 200mA. Có bao

nhiêu êlectron đập vào màn hình trong mỗi giây?
A). 12,5.1014 êlectron/s
B). 1,25.1014 êlectron/s
14
C). 2,5.10 êlectron/s
D). 8,5.1014 êlectron/s
8.
Một ắcquy được nạp điện trong 2 giờ thì có dung lượng 4A.h. Suất điện động của
ắcquy ξ = 6V, điện trở trong r=1,5Ω. Hiệu suất nạp điện cho ắcquy:
A). 66,7%
B). 79,3%
C). 68,7%
D). 72,5%

1


II. Phần tự luận (18 điểm)
Câu 1 (4 điểm): Bóng đèn Đ (6V - 3W) được mắc vào nguồn điện có suất điện động ξ =
12V, điện trở trong r = 1 Ω theo hai sơ đồ hình 1.a và 1.b. Tính R1, R2 để đèn Đ sáng bình
thường.
ξ, r
ξ, r
A

Đ

B
R1

A

(1.a)

Đ

R2

B

(1.b)

Câu 2 (4 điểm): Các mẫu chất siêu dẫn có tính chất đẩy từ trường (hiệu ứng Meisner), vì
thế chúng có thể “bay” phía trên một thanh nam châm. Đặc tính này của chất siêu dẫn được
ứng dụng để tạo ra tàu hoả siêu tốc chạy trên “đệm từ”. Trên mẫu chất siêu dẫn có khối
lượng m “bay” phía trên một thanh nam châm vĩnh cửu người ta đặt một tải trọng có cùng
khối lượng. Cần tăng cảm ứng từ trường do nam châm tạo ra lên bao nhiêu lần để mẫu chất
siêu dẫn cùng với tải trọng “bay” ở khoảng cách đến nam châm như trước.
Câu 3 (3 điểm): Có n nguồn điện giống nhau (suất điện động ξ, điện trở trong r) mắc nối
tiếp theo một vịng kín như hình 3. Chứng minh rằng hiệu điện thế giữa hai điểm A, B bất
kì (chứa m nguồn) đều bằng khơng.
Câu 4 (3 điểm): Tính năng lượng tổng cộng W tích được trong các tụ điện có điện dung C1,
C2, C3, C4 do các nguồn điện có suất điện động không đổi E1, E2, E3, E4 cung cấp, khi chúng
được mắc như hình 4. Các điện trở có cùng một giá trị. Bỏ qua điện trở nội của các nguồn.
Tụ C2 sẽ có điện tích q2 bằng bao nhiêu nếu nối đoản mạch hai điểm H và B. Áp dụng bằng
số E1 = 4V, E2 = 8V, E3 = 12V, E4 = 16V; C1 = C2 = C3 = C4 = 1µF.
Câu 5 (4 điểm): Cho mạch điện như hình 5, cuộn cảm L có điện trở bằng 0. Dịng điện qua
L bằng 1,2 A; độ tự cảm L = 0,2 H. Chuyển K sang vị trí b, tính nhiệt lượng toả ra trong R.
C1
D

C
E1
ξ
A
B E2
C2
C3

E3
E

Hình 3

H
C4
Hình 4.

F

E4

G

L
R
Hình 5.

2

K a

b


TRƯỜNG THPT ĐẶNG THÚC HỨA
Năm học 2007 - 2008

KÌ THI HỌC SINH GIỎI
Mơn: Vật lí 11

ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
I. Phần TNKQ (0,25 x 8 = 2 điểm)
1

2

3

4

5

6

7

8

D

A

D

C

B

A

A

A

II. Phần tự luận (18 điểm)
Câu 1 (4 điểm)

2 điểm
Hình

(0,25 đ)

Xét hình a. Để đèn sáng bình thường thì cường độ dịng điện qua đèn phải
bằng cường độ dòng điện định mức của đèn.

0,25 đ

I = Iđ + I1.

0,25 đ

UAB = UđmĐ = 6V

0,25 đ

Iđ = P/UđmĐ = 3/6 = 0,5 A.

0,25 đ

UAB = ξ – I.r  6 = 12 – I.1  I = 6 A.

0,25 đ

 I1 = 5,5 A

0,25 đ
ξ, r

I

 R1 = UAB/I1 = 6/5,5  1,1 .
A

Iđ
I1

0,25 đ

Đ

B

R1

(1.a)

2 điểm

Xét hình b. Để đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua đèn phải 0,25 đ
bằng cường độ dòng điện định mức của đèn.
ξ, r
I
I = Iđ = I2.
0,25 đ

Hình

(0,25 đ)

A

UđmĐ
Đ

U2
R2
(1.b)

3

B

UđmĐ = 6V

0,25 đ

UAB = UđmĐ + U2.

0,25 đ

Iđ = P/UđmĐ = 3/6 = 0,5 A  I = I2 = 0,5 A.

0,25 đ

UAB = ξ – I.r = 12 – 0,5.1 = 11,5 V.
 U2 = 11,5 – 6 = 5,5 V

0,25 đ

 R2 = U2/I2 = 5,5/0,5 = 11.

0,25 đ

Câu 2 (4 điểm)

(4 đ)

Từ trường do nam châm vĩnh cửu tạo ra không thâm nhập vào mẫu chất
siêu dẫn được. Điều đó xẩy ra là vì trong lớp bề mặt của mẫu chất siêu
dẫn cảm ứng một dòng điện và dòng điện này tạo ra một từ trường riêng
bù trừ với từ trường ngoài.

1đ

Như vậy, giá trị của dòng điện cảm ứng I cần phải tỉ lệ với giá trị của cảm
ứng từ B của từ trường ngoài: I=kB.

1đ

Theo định luật Ampe, tương tác của dòng điện với từ trường được đặc
trưng bởi lực F tỉ lệ với cả dòng điện I lẫn cảm ứng từ B. Trong trường
hợp của chúng ta: F~IB=kB2.

1đ

Lực này cân bằng với trọng lực của mẫu chất siêu dẫn. Nếu khối lượng
mẫu cùng với tải trọng tăng gấp đơi thì để bảo tồn sự cân bằng cảm ứng
từ của nam châm vĩnh cửu cần phải tăng lên
lần.

1đ

Câu 3 (3 điểm)
Vì các nguồn điện mắc nối tiếp nên

.

n nguồn
b = n
rb =nr
3đ

A
I

1đ
m nguồn
’b = m
r’b =mr

B
1đ

I

(n – m) nguồn

Giả thiết giữa AB chứa m nguồn (mUAB = ’b – I.r’b = m – I(m.r) = m(-Ir) = 0.
4

1đ


Câu 4 (3 điểm)
Ta vẽ lại sơ đồ mạch điện như hình sau:
A
E1

D

C3

C1
E

B

C

E2

E3

H

0,5 đ

C4
C2
F

E4

G

Ta thấy rằng dịng điện chỉ chạy trong mạch ABFGHD. Giả thiết E4 > E1
dòng điện I chạy theo chiều mũi tên

0,25 đ

.

Lấy điện thế điểm F bằng 0, ta tính điện thế các điểm của mạch.
(3 đ)

VB = RI; VA = 2RI; VD = 2RI + E1; VG = 4RI + E1; VC = RI + E2;

0,5 đ

VH = 3RI +E1; VE = 3RI + E1 – E3.
Suy ra hiệu điện thế đặt vào các tụ:
Tụ C1: U1 = VD – VC = RI + E1 – E2.
Tụ C2: U2 = VG – VC = 3RI + E1 – E2.

0,25 đ

Tụ C3: U3 = VE – VA = RI + E1 – E3.
Tụ C4: U4 = VE – VF = 3RI + E1 – E3.
Ta tính năng lượng tích trong các tụ theo cơng thức

.

Nếu nối đoản mạch B và H thì lấy điện thế các điểm đó bằng 0, ta tính
được VD = RI1 (dịng I1 chạy theo chiều từ D đến H); VA = RI1 – E1, VB =
2RI1 –E1 = 0.
Vậy

.

5

0,25 đ

0,25 đ


Dòng I4 chạy theo chiều từ G đến H, ta có:
VG = RI4; VF = RI4 – E4; VH = 2RI4 –E4; Vậy

0,25 đ

.

Hiệu điện thế đặt vào tụ C2 là:

.

Điện tích của C2:

0,25 đ

.

0,25 đ

Áp dụng bằng số:
U1 = -1V; U2 = 5V; U3 = -5V; U4 = 1V;

0,25 đ

.
Nối đoản mạch B và H thì U2 = 0, q2 = 0.
Câu 5 (4 điểm)
Khi K đang ở vị trí a thì ở cuộn dây tích trữ một năng lượng từ trường:
ξ
L
R
4đ

Khi chuyển K sang b

L
R

ta có mạch điện như hình vẽ bên:

K a
b

b

Lúc này dịng điện giảm từ 1,2 A về đến 0 A, toàn bộ năng lượng từ
trường của cuộn dây lúc nãy nay đã chuyển thành nhiệt năng toả ra trên
điện trở R (theo định luật bảo tồn và chuyển hố năng lượng).
Vậy nhiệt lượng toả ra trên điện trở R là Q = W = 0,144 J.
***

6

1đ

1đ

2đ