đề thi và đáp án thi học sinh giỏi lớp 11 thpt môn vật lý tỉnh VĨnh Phúc

S GD&T VNH PHC

CHNH THC
Kì THI CHọN HSG LớP 11 THPT NĂM HọC 2010-2011
Đề THI MÔN: VậT Lý
(Dành cho học sinh THPT không chuyên )
Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề
Bi 1: Mt bỡnh thộp kớn cú th tớch V c ni vi mt bm hỳt khớ. p sut ban u ca khớ trong
bỡnh l 760mmHg. Dung tớch ti a mi ln bm hỳt l
20
b
V
V =
. Hi phi bm hỳt ti thiu bao nhiờu
ln ỏp sut ca khớ trong bỡnh cũn di 5mmHg ? Coi nhit khụng i trong quỏ trỡnh bm.
Bi 2: Trờn ng thng xy cho bn im O, A, B, C theo th t t trỏi qua phi, trong ú B l
trung im ca AC. t in tớch Q ti O. Sau ú ln lt t in tớch q ti A, B v C. Bit rng khi q
t ti A v B thỡ lc tng tỏc gia hai in tớch l
4
1
9.10F N

=
v
4
2
4.10F N

=
. Tỡm lc tng tỏc
gia cỏc in tớch khi q t ti C.

Bi 3: Cho mch in nh hỡnh v. Vi
1
6E V=
,
1 2
1r r= =
,
2
2E V=
,
1
2R =
,
2
5R =
,
3
R
l bỡnh in
phõn dung dch CuSO
4
cú cỏc in cc bng ng v cú in
tr
3
. Tớnh:
a) Hiu in th U
AB
.
b) Cng dũng in chy qua cỏc on mch.
c) Lng ng bỏm vo Katụt trong thi gian 16 phỳt 5 giõy.

Bi 4: Mt in tớch
3
10q C

=
, khi lng
5
10m g

=
chuyn ng
vi vn tc ban u v
o
i vo trong mt vựng t trng u cú
0,1B T=
c gii hn gia hai ng thng song song v , cỏch nhau mt
khong
10a cm=
v cú phng vuụng gúc vi mt phng cha v ,
sao cho
0
v

hp gúc
30
o

=
vi . Tỡm giỏ tr ca v
o

in tớch khụng
ra khi t trng (hỡnh v), b qua tỏc dng ca trng lc.
Bi 5: Hai thanh kim loi song song, thng ng cú in tr khụng
ỏng k, mt u ni vo in tr
0,5R =
. Mt on dõy dn AB,
di
14l cm
=
, khi lng
2m g=
, in tr
0,5r =
tỡ vo hai thanh kim loi t do trt khụng ma sỏt
xung di v luụn luụn vuụng gúc vi hai thanh kim loi ú. Ton b h thng t trong mt t
trng u cú hng vuụng gúc vi mt phng hai thanh kim loi cú cm
ng t
0,2B T=
. Ly
2
9,8 /g m s=
.
a) Xỏc nh chiu dũng in qua R.
b) Chng minh rng lỳc u thanh AB chuyn ng nhanh dn, sau mt thi
gian chuyn ng tr thnh chuyn ng u. Tớnh vn tc chuyn ng u
y v tớnh U
AB
.
c) Bõy gi t hai thanh kim loi nghiờng vi mt phng nm
ngang mt gúc

60
o

=
. ln v chiu ca
B
ur
vn nh c. Tớnh
vn tc v ca chuyn ng u ca thanh AB v U
AB
.
== Ht ==
(Giỏm th khụng gii thớch gỡ thờm)
H tờn thớ sinh . S bỏo danh.
A
B
R

B
ur
a

0
v
r

q,m
B

E

1
, r
1
R
1
E
2
,r
2
R
2
R
3
A
B
ĐÁP ÁN ĐỀ CHÍNH THỨC KÌ THI HSG LỚP 11 KHÔNG CHUYÊN NĂM 2011
MÔN VẬT LÝ
Bài 1 (1,5 điểm):
- Sau mỗi lần bơm hút, thể tích khí trong bình dãn từ V đến V+V
b
.
- Do T không đổi => áp dụng ĐL Bôi lơ Mariôt cho từng lần bơm:
- Lần bơm hút thứ 1:
b
b
VV
pV
ppVVVp
+
=⇒=+

11
)(
(0,25đ)
- Lần bơm hút thứ 2:
2
2
212
)(
)(
b
b
VV
pV
pVpVVp
+
=⇒=+
(0,25đ)
- Lần bơm hút thứ n:
n
n
b
n
n
n
b
n
b
n
n
p

p
V
V
p
pV
VV
VV
pV
p =+⇒=+⇒
+
= )1()(
)(
(0,5đ)
- Thay số, lấy logarit ta được:
05,1lg
152lg
≥n
với n nguyên dương nên:
103≥n
, tối thiểu n=103. (0,5đ)
Bài 2 (2 điểm):
- Lực tương tác:
2
1
OA
q.Q.k
F =
 OA =
1
F

Q.q.k
(0,5đ)
Tương tự: OC =
. .k q Q
F
và OB =
2
F
Q.q.k
, với F là lực tương tác khi đặt q ở C (0,5đ)
- Do B là trung điểm của AC nên: OA + OC = 2.OB (0,5đ)
→
1 2
1 1 2
F F F
+ =
 F =
( )
2
21
21
FF2
F.F
−
=2,25.10
-4
(N) (0,5đ)
Bài 3 (3 điểm):
3
6

36)(
111111
AB
AB
U
IIrRIEU
−
=→−=+−=
(1) (0,25đ)
6
2
62)(
222222
AB
AB
U
IIrRIEU
−
=→−=+−=
(2) (0,25đ)
IIU
AB
3R
3
==
(3) (0,25đ)
21
III +=
(4) (0,25đ)
Thay (1), (2), (4) vào (3) ta có:

)(8,2 VU
AB
=
(0,5đ)
Thay U
AB
vào (1), (2), (3) ta có:
)(93,0),(
15
2
),(
15
16
21
AIAIAI =−≈≈
(1đ)
Khối lượng Cu thu được là:
965.64.0,93
0,3( )
96500.2
tAI
m g
Fn
= = =
(0,5đ)
Bài 4 (1,5 điểm):
- Để điện tích không ra khỏi từ trường ở Δ’ thì v
≤
v
gh

.
(Với v
gh
ứng với trường hợp quỹ đạo của điện tích tiếp xúc với Δ’. )
- Từ hình vẽ ta có:
os
1 os
a
a R Rc R
c
α
α
= + → =
+
(0,5đ)
(vẽ được hình được 0,25đ)
- Mặt khác:
1 os (1 os )
gh gh
gh
mv mv
a aqB
R v
qB c qB m c
α α
= → = → =
+ +
. (0,25đ)
a
Δ Δ’

0
v
r
α
q,m
B

- Thay số có:
3
8
0,1.10 .0,1
536( / )
10 .(1 os30 )
gh
o
v m s
c
−
−
= =
+
(0,25đ)
- Vậy để điện tích không ra khỏi từ trường ở Δ’ thì v
≤
536 (m/s). (0,25đ)
Bài 5 (2 điểm):
a) Do thanh đi xuống nên từ thông qua mạch tăng. Áp dụng định luật
Lenxơ, dòng điện cảm ứng sinh ra
cu
B

uuur
ngược chiều
B
ur
(Hình vẽ). (0,25đ)
Áp dụng qui tắc nắm bàn tay phải, I chạy qua R có chiều từ A → B.
(0,25đ)
b) Ngay sau khi buông thì thanh AB chỉ chịu tác dụng của trọng lực
P mg=
nên thanh chuyển động
nhanh dần → v tăng dần.
- Đồng thời, do sau đó trong mạch xuất hiện dòng điện I nên thanh AB chịu thêm tác dụng của lực từ
F BIl
=
có hướng đi lên.
- Mặt khác, suất điện động xuất hiện trong AB là:
e Blv
t
∆Φ
= =
∆
nên
e Blv
I
R r R r
= =
+ +

2 2
B l v

F
R r
→ =
+
Cho nên khi v tăng dần thì F tăng dần → tồn tại thời điểm mà F=P. Khi đó thanh chuyển động thẳng
đều. (0,25đ)
-Khi thanh chuyển động đều thì:
2 2 3
2 2 2 2
( ) (0,5 0,5).2.10 .9,8
25( / )
0,2 .0,14
B l v R r mg
F mg mg v m s
R r B l
−
+ +
= → = → = = =
+
(0,5đ)
- Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh khi đó là:
0,2.0,14.25
. . .0,5 0,35( )
0,5 0,5
AB
Blv
U I R R V
R r
= = = =
+ +

(0,25đ)
c) Khi để nghiêng hai thanh kim loại ta có hình vẽ bên:
- Hiện tượng xảy ra tương tự như trường hợp b) khi ta thay P bằng Psinα, thay B bằng B
1
với
B
1
=Bsinα.
- Lập luận tương tự ta có:
2 2 3 0
2 2 2 2
( sin ) ( ) sin (0,5 0,5).2.10 .9,8.sin 60
sin sin 28,87( / )
( sin ) (0,2.sin 60 ) .0,14
o
B l v R r mg
F mg mg v m s
R r B l
α α
α α
α
−
+ +
= → = → = = =
+
(0,25đ)
A
B
R
•

B
ur
cu
B
uuur
I
1
B
uur
B
ur
2
B
uur
P
ur
1
P
ur
F
ur
N
uur
I
α
α
- Hiệu điện thế giữa hai đầu thanh khi đó là:
sin . 0,2.sin 60 .0,14.28,87
. . .0,5 0,35( )
0,5 0,5

o
AB
B lv
U I R R V
R r
α
= = = =
+ +
(0,25đ)
=========================================================================
*-Nếu thí sinh làm cách khác vẫn đúng thì cho điểm tối đa tương ứng.
*-Thí sinh không viết hoặc viết sai đơn vị từ hai lần trở lên thì trừ 0,25 điểm cho toàn bài.