Đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 11 (có đáp án)

Sở GD - ĐT Thanh Hóa
Trờng THPT Đông Sơn I

đề thi học sinh giỏi
Môn Vật lý - Lớp 11 - Năm học 2007 - 2008
Thời gian làm bài : 180 phút

Cõu 1 (4 im)
Cho hai in tớch im q
1
= 4C; q
2
= 9C t ti hai im A v B trong chõn khụng v i AB=1m.
in tớch q
0
t ti im M sao cho lc in tng hp tỏc dng l ờn q
0
bng 0. Hi in tớch q
0
phi cú giỏ
tr bng bao nhiờu lc in tng hp tỏc dn g lờn q
1
v q
2
u bng 0.
Cõu 2 (4 im)
Cho mch in nh hỡnh v, bit R
1
= 18 v in tr ton mch AB l 9. Nu i ch R
1
cho

R
2
thỡ in tr ca mch AB bõy gi l 8.
1. Tớnh R
2
v R
3
.
2. Bit R
1
, R
2
, R
3
chu c hiu in th ln nht ln l t l U
1
= 12V, U
2
= U
3
= 6V. Tớnh hiu
in th v cụng sut ln nht m b in tr mc nh hỡnh v
chu c.
3. Mc b in tr núi trờn ni tip vi mt b búng ốn gm cỏc
ốn ging nhau cú ghi 3V - 1W, tt c c mc vo mch cú
hiu in th U=18V khụng i . Tỡm cỏch mc b búng ốn
vi s búng nhiu nht m cỏc ốn vn sỏng bỡnh thng.
Cõu 3 (4 im)
Cho mch in nh hỡnh v. R
1

= R
2
= R
3
= 40. R
4
= 30.
r = 10. Ampe k in tr khụng ỏng k ch 0,5A
1. Tớnh sut in ng ca ngun in.
2.
Nu i ch ngun v ampe k thỡ ampe k ch bao nhiờu.
Cõu 4 (4 im)
Trong mt phng nghiờng gúc = 60
0
so vi mt phng nm
ngang cú hai thanh kim lo i c nh, song song theo ng dc chớnh,
cỏch nhau khong l = 20cm, ni vi nhau bng mt in tr R = 2.
on dõy dn AB in tr r = 1, khi l ng m = 10g, t vuụng gúc
vi hai thanh kim loi cú th tr t khụng ma sỏt trờn hai thanh ú. H
thng c t trong t trng u cm ng t B = 2,5T. Th cho
AB trt khụng vn tc ban u.
1. Tớnh vn tc thanh AB khi nú chuyn ng u v cng
dũng in qua R
2. Thay R bng t in cú in dung C = 10mF. Tớnh gia tc ca
thanh AB. Ly g = 10m/s
2
.
Cõu 5 (4 im)
Cho h thu kớnh nh hỡnh v.f
1

= 30cm, f
2
= -10cm, khong
cỏch t AB n O
1
l 45cm. O
1
O
2
= l.
1. Tỡm iu kin ca l nh cui c ựng cho bi h thu kớnh l
nh tht.
2. Xỏc nh giỏ tr ca l khi AB di chuyn tr ờn trc chớnh thỡ
ln ca nh cui cựng cho bi h luụn khụng i.
HT
R
1
R
2
R
3
A
B
A
R
1
R
2
R
3

R
4
, r
R
A
B
B

A
B
B
O
1
O
2
Sở GD - ĐT Thanh Hóa
Trờng THPT Đông Sơn I

đáp án đề thi học sinh giỏi
Môn Vật lý - Lớp 11 - Năm học 2007 - 2008

NộI DUNG
đIểM
Cõu 1 ( 4 im )
Gi
21
F;F
l lc do q
1
v q

2
tỏc dng lờn q
0
- lc in tng hp tỏc dng l ờn q
0
= 0 ta phi cú:
21
FF

- Do q
1
, q
2
cựng du nờn: M AB
- Ta cú: F
1
= F
2

)x1(
qqk
x
qqk
2
02
2
01

2
2
2
1
)x1(
q
x
q



- Thay s x = 0,4m
- Vỡ q
1
, q
2
tỏc dng lờn nhau nhng lc y nờn lc tỏc dng lờn q
1
, q
2
bng 0 thỡ q
0
phi
mang in tớch õm
V F
21
= F
01

2
10
2
21
4,0
qq
k
1
qq
k

q
0
= 0,16q
2
q
0
= -1,44C
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Cõu 2 ( 4 im )
1) ( 1 im )
Ta cú:
R

AB
= 9 =
32
32
RR18
)RR(18


(1)
R
AB
= 8 =
32
32
RR18
)R18(R


(2)
T (1) v (2) rỳt ra R
3
= 18 - R
2
Thay vo (2) ta c R
2
= 12; R
3
= 6
2) ( 1 im )
Dũng in ln nht m cỏc in tr chu c l:

I
1m
=
A
3
2
R
U
1
m1

I
2m
=
A5,0
R
U
2
m2


I
3m
=
A1
R
U
3
m3

Vỡ R
2
ni tip R
3
nờn dũng in ln nht cú th qua R
2
, R
3
l I
23m
= I
2m
= 0,5A
U
A23B m
= I
23m
.R
23
= 18.0,5 = 9V
0,25
0,25
0,5
0,25
0,25
x
A
B
M
Vì R

1
//R
23
mà U
m
= 12V nên hiệu điện thế lớn nhất m à mạch AB chịu được là:
U
ABm
= U
A23Bm
= 9V
Công suất lớn nhất mạch chịu đ ược:
W9
9
9
R
U
P
2
AB
2
ABm
m


3) ( 2 điểm )
Vì các đèn giống nhau nên để các đèn đều sáng bình thường thì chúng phải mắc thành bộ
đối xứng gồm x nhánh, mỗi nhánh y bóng đ èn
Vì I
đ

= 1/3(A) nên pt hiệu điện thế là:
U = U
AB
+ U
bộ đèn

y.39.x.
3
1
18 
 x + y = 6 (x, y nguyên dương) (1)
Mặt khác: U = U
AB
+ U
bộ đèn
 U
AB
+ U
bộ đèn
= 18 mà U
AB
 9  U
bộ đèn
 9
 3.y  9  y  3 (2)
Từ (1) và (2) ta có y = 3; 4; 5 và giá tr ị tương ứng của x là 3; 2; 1
Vậy với x = 3 và y = 3 thì sẽ có số bóng đèn nhiều nhất là 9 bóng
0,25
0,25
0,5

0,5
0,5
0,5
Câu 3 ( 4 điểm )
1) ( 2,5 điểm )
Vì R
A
= 0 nên ta có mạch mắc như hình sau:
* Từ hình vẽ đề ra ta có:
I = I
1
+ I
a
(1)
I
a
= I
4
+ I
2
(2)
Vì R
1
và R
2
mắc song song mà R
1
= R
2
nên I

1
= I
2

Do đó (2)  I
a
= I
4
+ I
1
 I
1
= I
a
- I
4
Thay vào (1)  I = 2I
a
- I
4
(3)
* Từ hình 1 ta tính được R
ngoài
= 20Ω

30Rr
I
ngoai







Ta có: U
AB
=  - Ir = I
4
R
4

45R
Ir
I
4
4





Thế vào (3) ta được:
45
5,0.2
30



  = 18V
Vẽ hình

0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
R
1
R
2
R
3
R
4
, r
I
1
I
2
I
3
I
4
I
Hình 1
2) ( 1,5 điểm )
Đổi chỗ nguồn và Ampe kế

So hình 2 với hình 1 ta thấy chỉ hoán đổi vị trí của R
3
và R
2
, nhưng vì R
3
= R
2
nên hai sơ đồ
là như nhau
Vậy số chỉ ampe kế không đổi I
a
= 0,5A
Nếu đổi cực của nguồn so với tr ường hợp trên thì chỉ khác các dòng điện đều có chiều
ngược lại
Vẽ hình
0,5
0,5
0,25
0,25
Câu 4 ( 4 điểm )
1) ( 2 điểm )
- Suất điện động cảm ứng:  = Bvlcos
- Dòng điện trong mạch:
rR
cosBvl
rR
I








- Lực từ tác dụng lên dây:
rR
cosvlB
BIlF
22




- Dây chuyển động đều:
0NPF 

- Chiếu lên phương chuyển động: Fcos = Psin






22
222
coslB
sinmg)rR(
vsinmg
rR

cosvlB

- Cường độ dòng điện qua R khi đó bằng:



 tg
Bl
mg
cosBl
sinmg
I

Thay số ta được: v = 4,13m/s và I = 0,346A
Vẽ hình
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
R
1
R
2
R
3
R

4
, r
I
1
I
2
I
3
I
4
I
B
N
F
P

Hình 2
2) ( 2 điểm )
- Thay R bằng tụ thì tụ được nạp điện, điện tích của tụ l à q = CU = C = CBlvcos
- Dòng điện chạy qua AB là:






 cosCBla
t
v
cosCBl

t
q
I

- Do đó lực tác dụng lên AB: F = BIl = CB
2
l
2
acos
- Ta có:
amNPF 

- Chiếu lên phương chuyển động: mgsin - Fcos = ma




222
cosClBm
sinmg
a

- Thay số ta được a = 4,32m/s
2

0,25
0,5
0,25
0,25
0,25

0,25
0,25
Câu 5 ( 4 điểm )
1) ( 2 điểm )
Sơ đồ tạo ảnh:
- Ta có:
11
11
1
fd
fd
'd


= 90cm
 d
2
= l - d’
1
= l - 90

80l
)l90(10
fd
fd
'd
22
22
2







- Để ảnh cuối cùng A
2
B
2
là ảnh thật thì d’
2
> 0

80l
)l90(10


> 0
 80cm < 1 < 90cm
2) ( 2 điểm )
- Khi AB di chuyển trên trục chính thì B luôn di chuyển trên đường song song với trục
chính. Để A
2
B
2
có độ lớn không đổi thì B
2
phải luôn di chuyển tr ên đường song song với trục
chính
Vậy: Tia sáng từ B song song với trục chính phải cho tia ló qua hệ thấu kính song song với

trục chính
 F’
1
 F
2
(Hình vẽ)
 l = O
1
O
2
= f
1
- f
2
 = 20cm
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Vẽ hình
0,5
Nếu học sinh giải bằng cách khác m à đúng thì vẫn cho điểm tối đa
AB
A
1
B
1

A
2
B
2
O
1
O
2
d
1
d
1
’ d
2
d
2
’
O
1
O
2
F’
1
F
2