Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý lớp 11 chọn lọc số 10

TRƯỜNG THPT ĐỀ THI CHON ĐỘI TUYỂN OLYMPIC 2013
TỔ VẬT LÝ – CÔNG NGHỆ MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 180 phút
Bài 1(4 điểm). Ở hai đầu một thanh nhẹ cách điện có gắn hai viên
bi nhỏ A,B có khối lượng m
1
, m
2
và dang tích điện q1, q2 tương
ứng. Thanh có thể quay không ma sát quanh một trục nằm ngang
vuông góc với thanh,trục quay cách viên bi A, B lần luơtj l1, l2
tương ứng. Hệ thống được dặt trong điện trường đều E có phương
thẳng đứng hướng từ dưới lên.Ban đầu người ta giữ cho thanh nằm
ngang, rồi buông ko vận tốc.
a.Muốn cho thanh vẫn nằm ngang thì cường độ điên trường E
0
bằng bao nhiêu.
b.Giả sử cường độ điện trường là E
0
/2. Tính vận tốc của viên bi B
khi thanh đi qua vị trí thẳng đứng.
Bài 2(4 điểm): Một tụ phẳng gồm 2 tấm kim cách nhau 1 khoảng d =5cm đặt nằm ngang. Cho tụ điện tích
điện: tấm trên tích điện dương, tấm dưới tích điện âm, đến hiệu điện thế U=100V. Bên trong 2 tấm có hạt
bụi tích điện khối lượng m=10
-3
g nằm lơ lửng.
a. Tìm dấu và điện tích của hạt bụi.
b. Đột nhiên hạt bụi mất 1 phần điện tích và chuyển động nhanh dần đều xuống dưới với gia tốc
a= 2m/s
2
. Tìm lượng điện tích mất đi.

c. Nếu sau khi mất điện tích muốn hạt bụi vẫn lơ lửng thì
phải tăng hay giảm hiệu điện thế giữa 2 bản kim loại. Cho g=10m/s
2
.
Bài 3(5 điểm). Cho mạch điện hình vẽ:
Nguồn điện có E = 8V, r = 2Ω. Đèn có điện trở
R
1
= 3Ω, R
2
= 3 Ω, điện trở của ampe kế không đáng kể.
a) K mở di chuyển con chạy C đến vị trí mà R
BC
= 1Ω thì đèn tối nhất.
Tính điện trở toàn phần biến trở R
AB
.
b) Thay R
AB
= 12Ω rồi di chuyển con chạy C đến giữa (trung điểm AB)
rồi đóng K. Tìm số chỉ của ampe kế lúc này.
Bai 4 (5 điểm) : Cho mạch điện như hình vẽ bên: R
1
=r, R
2
= 2r, R
3
=3r.
Lúc đầu K đóng, khi dòng điện trong mạch đã ổn định người ta thấy
Vôn kế chỉ

U
v
= 27(V).
V
R = ∞
a) Tìm suất điện động của nguồn điện
b) Cho K mở, khi dòng điện đã ổn định, xác định số chỉ của Vôn kế
lúc này.
c) Xác định chiều và số lượng Electron đi qua điện trở R
1
sau khi K
mở.
Biết C = 1000(µF)
Bài 5.(2 điểm). Cho các dây nối, một bóng đèn dây tóc có hiệu điện thế định mức 12V, một bình acquy có
suất điện động 12V và điện trở trong rất bé, một ôm kế, một vôn kế, một ampekế và một nhiệt kế. Hãy đề
xuất phương án thí nghiệm để xác định nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi sáng bình thường. Hệ số nhiệt độ
điện trở của vônfam làm dây tóc đã biết.
HẾT
V
A
B
C
+
-
E,r
R
1
R
2
R

3
G
K
D
ĐỀ CHÍNH THỨC
Bai 1 ên bi chịu tác dung 2 lực. tính hợp lực của hai lực.
Muốn thanh cân bằng thi mômen tác dụng lên thanh cân bằng Từ đó:
1 1 2 2
0
1 1 2 2
m l m l
E g
q l q l
−
=
−
.
b. Khi thanh thẳng đứng viên bi B có vận tốc v
2
thì bi A có vận tốc v
1
= v
2
l
1
/l
2
(Tốc độ quay của hai viên như nhau).
Gọi điện thế của điện trường khi thanh nằm ngang (tại trục quay) là V
0

, Khi thanh thẳng đứng tại A và Blaf V
1
và V
2
.
Ta có: V
0
– V
1
= E.l
1
. V
2
– V
0
= El
2
.
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng của hệ điện tích trong điện trường khi thanh ở hai trạng thái:
q
1
V
0
+q
2
V
0
+W
12
= q

1
V
1
+ q
2
V
2
+ W
12
+ 1/2m
1
v
1
2
+ 1/2m
2
v
2
2
+ m1gl
1
– m
2
gl
2
(thees năng trọng trường).
thay cac giá trị trên vào và tìm v
2
=
2 2 1 1

2
2 2
1 1 2 2
m l m l
l g
m l m l
−
+
Bai 3 Giải:
a) Tính điện trở toàn phần biến trở R
AB
.
- Hình vẽ
Đặt: R
AB
= R ; R
BC
= x ; R
AC
= R – x
Khi K mở mạch điện vẽ lại như sau
;
Cường độ dòng điện qua đèn
Khi đèn tối nhất thì I
1
nhỏ nhất
Đặt y = -x
2
+ (R - 1)x + 21 + 6R ;
I

1
min khi y max :
y
max
khi
Theo đề: x = 1Ω , R = 3Ω
b) Tìm số chỉ của ampe kế lúc này.
Khi K đóng con chạy C ở giữa – Hình vẽ
R
3
= R
AC
= 6Ω
R
4
= R
BC
= 6Ω
R
234
= 6Ω

A
rR
E
I
AD
2=
+
=

U
AD
= I . R
AD
= 4V ,

AII
3
1
43
==

3
III
A
+=


⇒= AI
A
3
5
số chỉ của ampe kế là
A
3
5

6
)3(3

+
+
=
x
x
R
CD
6
)3(3
+
+
+−=
x
x
xRR
AD
RxRx
x
rR
E
I
AD
621)1(
)6(8
2
++−+−
+
=
+
=

⇒
+
=
+
=
11
1
.
Rx
RI
Rx
U
I
CDCD
RxRx
I
621)1(
24
2
1
++−+−
=
y
I
24
1
=
2
1
2

−
=−=
R
A
B
x
Ω=
+
=
2
.
1234
1234
RR
RR
R
AD
A
R
U
I
AD
3
2
234
2
==
A
2
E

A
1
R
1
R
2
R
3
Bai 4: - Khi K đóng:
1 2 AD 1 1 2 2
I I I , U I R I R= + = =
hay
AD 1 2
U I r I .2r= =
Xét cho toàn mạch:
AB 1
E I.r U I.r I .r I.3r= + = + +
Mà
DB Vv
U U 9
I
3r 3r r
= = =
Giải ra E = 42(V)- Khi K mở: Khi dòng đã ổn định
'
1
2 3
E 7
I 0;I
R R r r

= = =
+ +
,
'
C AB 2 3
U U I .(R R ) 35(V)= = + =
Trước khi K mở điện tích trên tụ .Sau khi K mở, điện tích trên tụ điện
' 3
2
Q C.U 35.10 (C)
−
= = +
Lượng điện tích đã đi qua R là Electron đi từ G qua R
1
sang A.
Số lượng electron đi qua R
1
là:
16
2 1
e
Q Q
n 5.10
e
−
= =
Bài 5: Điện trở của vật dẫn kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ theo quy luật:
0
R R (1 t)= + α
(1)

Như vậy nếu xác định được điện trở của dây tóc ở nhiệt độ đèn làm việc bình thường và ở nhiệt độ nào đó thì
có thể suy ra nhiệt độ của nó khi sáng bình thường.
Giả sử ở nhiệt độ trong phòng (ứng với nhiệt độ t
1
) điện trở của dây tóc là:
1
1 0 1 0
1
R
R R (1 t ) R
1 t
= + α ⇒ =
+ α
(2)
Khi đèn sáng bình thường, giả sử hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua đèn tương ứng là U và I thì điện trở
của bóng đèn khi đó là:
2
U
R
I
=
(3)
Thay các biểu thức (2) và (3) vào (1), ta nhận được:
1
2 2 2 1
1 1
R 1 U
R (1 t ) t (1 t ) 1
1 t IR
 

= + α ⇒ = + α −
 
+ α α
 
(4)
Từ đó có thể đưa ra phương án thí nghiệm theo trình tự như sau:
+ Đọc trên nhiệt kế để nhận được nhiệt độ trong phòng t
1
.
+ Dùng ôm kế để đo điện trở của dây tóc bóng đèn khi đèn chưa thắp sáng để nhận được điện trở R
1
. Khi dùng
ôm kế như vậy sẽ có một dòng nhỏ đi qua dây tóc nhưng sự thay đổi nhiệt độ của dây tóc khi đó là không đáng
kể.
+ Mắc mạch điện cho đèn sáng bình thường, trong đó ampe kế mắc nối tiếp và vôn kế mắc song song với bóng
đèn.
+ Đọc số chỉ của vôn kế ampe kế để nhận được U và I.
+ Thay các số liệu nhận được vào công thức (4) để tính nhiệt độ của dây tóc.
E, r
+ -
M N
R
1
F
R
2
R
5
P Q
C

K
R
3
R
4
Hình 2
D