Đề thi học sinh giỏi lớp 11 trường THPT Thuận Thành môn Vật lý

B
A
E R3 R1
F

R4
R2
TRƯỜNG THPT THUẬN THÀNH SỐ 1
Web:

Ngày 14/03/2013
(Đề thi gồm 01 trang)
ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG
NĂM HỌC 2012 – 2013
MÔN: VẬT LÝ LỚP 11
Thời gian: 120 phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu 1 (3,0 điểm). Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại có cùng kích thước và cùng khối lượng m=90g
được treo vào cùng một điểm bằng hai sợi dây mảnh cách điện có cùng chiều dài l=1,5m.
a. Truyền cho hai quả cầu (đang nằm cân bằng) một điện tích q=4,8.10
-7
C thì thấy hai quả
cầu tách ra xa nhau một đoạn a. Xác định a, xem góc lệch của các sợi dây so với phương thẳng
đứng là rất nhỏ.
b. Vì một lý do nào đó, một trong hai quả cầu bị mất hết điện tích đã truyền cho. Khi đó xảy
ra hiện tượng gì? Tìm khoảng cách mới giữa hai quả cầu đó.
Câu 2 (2,0 điểm). Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau
15cm. Lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng 9N. Đặt hai điện tích đó vào một môi trường có
hằng số điện môi là ε và đưa chúng cách nhau 10cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 9N. Hỏi
độ lớn của các điện tích và hằng số điện môi ε.

Câu 3 (2,0 điểm). Một nguồn điện có suất điện động E=24V, điện trở trong r=6Ω dùng để thắp
sáng bòng đèn loại 6V-3W.
a. Có thể mắc tối đa mấy bóng đèn để các đèn đều sáng bình thường và phải mắc chúng như
thế nào?
b. Nếu chỉ có 6 bóng đèn thì phải mắc chúng như thế nào để các bóng sáng bình thường.
Trong các cách mắc đó cách mắc nào lợi hơn.
Câu 4 (3,0 điểm).
Cho mạch điện như hình vẽ, biết R
1
=8Ω;
R
2
=R
3
=12Ω; R4 là một biến trở. Đặt vào hai đầu
A, B của một mạch điện hiệu điện thế UAB =66V.
a. Mắc vào hai đầu E, F của một mạch một ampe kế
có điện trở rất nhỏ không đáng kể và điều chỉnh biến trở R
4

=28Ω. Tìm số chỉ của ampe kế và chiều của dòng điện qua ampe kế.
b. Thay ampe kế bằng một vôn kế có điện trở rất lớn.
- Tìm số chỉ của vôn kế. Hãy cho biết cực dương
của vôn kế phải mắc vào điểm nào?
- Điều chỉnh biến trở cho đến khi vôn kế chỉ số 0.Tìm hệ thức giữa các điện trở R
1
, R
2
, R
3

và
R
4
khi đó và tính R
4
.

Hết
Họ tên thí sinh: …………………………………… SBD: ……………………
( Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)










ĐÁP ÁN MÔN VẬT LÝ 11
Câu 1:
a. Mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực: trọng lực
P
, lực căng
T
và lực điện
Fđ
.
Qủa cầu cân bằng:

P
+
T
+
Fđ
=
0

Ta có: tanα=
P
Fđ

Vì hai quả cầu giống nhau nên điện tích của mỗi quả cầu là q/2.
Theo định luật Culong ta có:
Fđ=k
2
2
4
a
q
(1đ)
vì góc lệch α rất nhỏ nên tanα

sinα=
l
a
2
=
l
a

2

Từ đó tính a=12cm (1đ)
b. Khi một trong hai quả cầu bị mất hết điện tích thì hai quả cầu không đẩy nhau nữa, chúng trở về
vị trí cân bằng, tại đó chúng va chạm vào nhau. Khi đó điện tích được phân bố lại cho 2 quả, mỗi
quả là q/4 (0.5đ)
Sau đó 2 quả cầu lại đẩy nhau ra xa, gọi khoảng cách giữa chúng là b. Lập luận tương tự tính
b=7,56cm (0.5đ)
Câu 2:
Áp dụng ĐL Cu lông q
2
=

15
2
.10
-13
C 10.1015 q
-6
C (1đ)
Ta có:

r
2
2
=r
1
2

25.2




(1đ)

Câu 3:
Giả sử các bóng đèn mắc thành y dãy song song, mỗi dãy có x đèn nối tiếp.
Theo ĐL Ôm ta có
I= 



r
y
xR
E
Iy
rR
E
0
0
. 2x+y=8 (1) (0.5đ)
a. Gọi số đèn tối đa có thể thắp sáng bình thường là A =xy
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si ta có: 2x+y xy22 =2
A2


A=8 khi 2x=y mà 2x+y=8 nên y=4, x=2
Vậy phải mắc thành 4 dãy song song, mỗi dãy gồm 2 đèn nối tiếp (0.5đ)
b. Khi số đèn là 6 thì A=xy=6 (2). Giải hệ phương trình (1)+(2) ta đươc: x=1 hoặc x=3 (0.5đ)

Để biết cách mắc nào có lợi hơn tính hiệu suất của từng cách: p có H=75%

cách mắc 6 dãy song
song, mỗi dãy 1 đèn nối tiếp có H=25%
Vậy cách mắc 2 dãy song song, mỗi dãy 3 đèn nối tiếp có lợi hơn. (0.5đ)
Câu 4
a. Vì ampe kế có điện trở rất nhỏ, nên chập 2 điểm E, F mạch gồm: (R1//R2) nt (R3//R4)
I1=3A; I3=3,5A nên Ia=I3-I1=0,5A, dòng điện chạy theo chiều từ F đến E (1đ)
b. Vì vôn kế có điện trở rất lớn nên (R1 nt R3)//(R2 nt R4) Tính U
EF
=6,6V nên cực dương mắc vào
F (1.5đ)
Muốn vôn kế =0 thì
4
3
2
1
R
R
R
R




184R
(0.5đ)