Đề, đáp án HSG lí 11 Vĩnh Phúc 2012-2013 môn vật lý

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2012-2013
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ
(Dành cho học sinh THPT không chuyên)
Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề
Câu 1: Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn điện có suất điện động E=8V,
điện trở trong r=2
Ω
. Điện trở của đèn R
1
=3
Ω
, điện trở R
2
=3
Ω
, điện trở
ampe kế không đáng kể.
1. Khoá K mở, di chuyển con chạy C, người ta nhận thấy khi điện trở
của phần AC của biến trở AB có giá trị 1
Ω
thì đèn tối nhất. Tính điện trở
toàn phần của biến trở.
2. Mắc một biến trở khác thay vào chỗ của biến trở đã cho và đóng
khóa K. Khi điện trở của phần AC bằng 6
Ω
thì ampe kế chỉ
5
3
A. Tính

giá trị toàn phần của biến trở mới.
Câu 2: Giữa hai bản kim loại đặt song song, nằm ngang, tích điện bằng nhau, trái dấu có một điện áp
1
1000( )U V
=
. Khoảng cách giữa 2 bản là
1( )d cm
=
. Ở chính giữa 2 bản có 1 giọt thủy ngân nhỏ nằm lơ
lửng. Đột nhiên, điện áp giữa hai bản giảm xuống còn
2
995( )U V=
. Hỏi sau thời gian bao lâu kể từ lúc
giảm điện áp, giọt thủy ngân rơi đến bản ở bên dưới? Cho g=10m/s
2
.
Câu 3: Một dây dẫn cứng có điện trở rất nhỏ, được uốn thành khung
phẳng ABCD nằm trong mặt phẳng nằm ngang, cạnh AB và CD đủ dài,
song song nhau, cách nhau một khoảng l = 50 cm. Khung được đặt
trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5 T, đường sức từ hướng
vuông góc với mặt phẳng của khung (H.2). Thanh kim loại MN có điện
trở R= 0,5 Ω có thể trượt không ma sát dọc theo hai cạnh AB và CD.
1. Hãy tính công suất cơ cần thiết để kéo thanh MN trượt đều với tốc độ v=2 m/s dọc theo các thanh
AB và CD. So sánh công suất này với công suất tỏa nhiệt trên thanh MN.
2. Thanh MN đang trượt đều thì ngừng tác dụng lực. Sau đó thanh còn có thể trượt thêm
được đoạn đường bao nhiêu nếu khối lượng của thanh là m = 5 g?
Câu 4: Cho cơ hệ như hình vẽ. Ròng rọc có khối lượng không
đáng kể, dây nối nhẹ và không dãn, m
1
=2kg; m

3
=1kg; hệ số ma
sát trượt giữa m
3
và mặt bàn cố định là k=0,2; hệ số ma sát trượt
giữa m
2
với m
3
là k
o
=0,4; lấy g=10m/s
2
. Hệ được thả cho chuyển
động từ trạng thái nghỉ.
1. Hỏi m
2
bằng bao nhiêu để nó không trượt trên m
3
khi hệ
chuyển động?
2. Tính m
2
để gia tốc của m
3
bằng một nửa gia tốc của m
2
. Khi
đó gia tốc của m
2

bằng bao nhiêu?
Câu 5: Cho A, B, C là 3 điểm nằm trên trục chính của 1 thấu kính
mỏng AB = a; AC = b. Thấu kính được đặt trong khoảng AC (Hình
3). Đặt 1 vật sáng ở điểm A ta thu được ảnh ở điểm B. Đưa vật sáng
đến B ta thu được ảnh ở điểm C. Hỏi thấu kính được dùng là thấu
kính hội tụ hay phân kì? Tính tiêu cự của thấu kính đó theo a và b.
Áp dụng số với a=15(cm); b=20 (cm)
Hết
Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không
giải thích gì thêm.
A
B
C D
v
r
M
N
H.2
B
ur
m
1
m
2
m
3
C
A
K
R

1
R
2
A
B
E,r
D
C
A B
b
a
(Hình 3)
Họ và tên thí sinh:……….……… …….…….….….; Số báo danh……………….
SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2012-2013
ĐÁP ÁN MÔN: VẬT LÝ
(Dành cho học sinh THPT không chuyên)
Câu Ý Nội dung Điểm
1 1
1đ
Gọi điện trở toàn phần của biến trở là R, điện trở toàn phần AC là x. Khi
K mở ta có mạch như hình vẽ
điện trở toàn mạch
2
3( 3) ( 1) 21 6
2
6 6
tm
x x R x R
R R x
x x

+ − + − + +
= − + + =
+ +

Cường độ dòng điện qua đèn:

1
2
1 1
.
24
( 1) 21 6
CD CD
U I R
I
x R x R x R x R
= = =
+ + − + − + +

Khi đèn tối nhất thì I
1
nhỏ nhất hay mẫu số
lớn nhất
1
2
R
x
−
=
. .

Theo đề bài x=1
Ω
.
Vậy R=3
Ω



0,25
0,25
0,25
0,25
2
1đ
Khi K đóng ta có mạch như hình vẽ, điện trở toàn mạch
'
'
17 60
4( 3)
tm
R
R
R
−
=
−
, R’ là điện trở toàn phần của biến trở mới
Có

'
' '
32( 3) 48 5
17 60 17 60 3
A BC
R
I I I A
R R
−
= − = − =
− −

'
12R⇒ = Ω


0,5
0,5
(Đáp án có 05 trang)
E,r
R’-6
R
1
R
2
C
D
A
B
x=6

E,r
R- x
x
R
1
R
2
C
D
A
B
2 2đ
Khi điện áp 2 bản là U
1.
Điều kiện cân bằng của giọt thủy ngân là :
1
F P=
1
1
1 1
dmg mg mg
q E mg q
U
E U
d
⇔ = ⇔ = = =
(1)
* Khi giảm điện áp giữa 2 bản tụ còn U
2
:

Hợp lực của
2
;F P
→ →
truyền cho giọt thủy ngân 1 gia tốc làm cho giọt thủy
ngân chuyển động có gia tốc xuống dưới. Phương trình định luật II Niu
tơn:
2
F P m a
→ → →
+ =

2
P q E ma⇒ − =

2
U
mg q ma
d
⇒ − =
(2)
* Lại có:
2
1
2 2
d d
at t
a
= ⇒ =
(3) … . . . ………………

Từ (1) thay vào (2) có:
2 2
1 1
d
.
U Umg
mg ma g g a
U d U
− = ⇔ − =
2
1
(1 )
U
a g
U
⇒ = −

Thay vào (3) ta có:
2
1
(1 )
d
t
U
g
U
=
−
. Thay số ta được : t=0,45(s)
0,25

0,25
0,25
0,25
0,5
0,5
3 1
1,25đ
Khi thanh MN chuyển động thì dòng điện cảm ứng xuất hiện trên thanh
theo chiều từ M→N.
- Cường độ dòng điện cảm ứng bằng:
.
R
Bvl
R
I ==
E
. . .
- Khi đó lực từ tác dụng lên thanh MN sẽ hướng ngược chiều với
v
r
và
có độ lớn:
.
22
R
vlB
BIlF
t
==

- Do thanh MN chuyển động đều nên lực kéo tác dụng lên thanh phải
cân bằng với lực từ.
- công suất cơ (công của lực kéo) được xác định:
.
222
R
vlB
vFFvP
t
===

Thay các giá trị đã cho ta được:
.5,0 WP
=

- Công suất tỏa nhiệt trên thanh MN:
.
222
2
R
vlB
RIP
n
==

Vậy công suất cơ bằng công suất tỏa nhiệt trên MN
0,25
0,25
0,25
0,25

0,25
2 Sau khi ngừng tác dụng lực, thanh chỉ còn chịu tác dụng của lực từ. Độ
F
1
P
d
0,75đ
lớn trung bình của lực này là:
.
22
22
R
vlB
F
F
t
==

- Giả sử sau đó thanh trượt được thêm đoạn đường S thì công của lực từ
này là:
.
2
22
S
R
vlB
SFA
==

- Động năng của thanh ngay trước khi ngừng tác dụng lực là:

.
2
1
2
mvW
đ
=
- Theo định luật bảo toàn NL, đến khi thanh dừng lại thì toàn bộ động
năng này được chuyển thành công của lực từ (lực cản) nên:
.
22
1
22
2
S
R
vlB
mv
=
Từ đó suy ra:
.8)(08,0
22
cmm
lB
mvR
S ===
…………. ………………
0,25
0,25
0,25

4 1
1đ
Giả sử m
2
đứng yên trên m
3
và cả hệ chuyển động với gia tốc là a. chiều
(+) như hình vẽ.
+ Áp dụng định luật II Niutơn cho cả hệ ta có:
(m
1
+m
2
+m
3
).a = P
1
-k(P
2
+P
3
)
Thay số được:
a=
2
2
3
)1010(2,020
m
m

+
+−
=
2
2
3
218
m
m
+
−
(1)
+ Áp dụng định luật II Niutơn cho m
1
được:
T = m
1
g –m
1
a = 20-2a (2)
+ Áp dụng định luật II Niutơn cho m
2
được:
m
2
a = T – F
ms

⇒
F

ms
= T- m
2
a (3)
+ Do m
2
không trượt trên m
3
nên:
F
ms

≤
k
o
.m
2
g
⇒
F
ms

≤
4m
2
(4)
Thay (1); (2); (3) vào (4) rồi biến đổi ta có bất phương trình: m
2
2
+ 3m

2
-
12
≥
0
⇒








+−
≥
−−
≤
)(
2
573
)()(
2
573
2
2
kgm
Loaikgm
KL: Vậy để m
2

không trượt trên m
1
khi hệ chuyển động thì m
2
≥
2
573 +−

(kg)


0,25
0,25
0,25
0,25
m
1
m
2
m
3
(+)
(+)
T
T
F
ms
P
1
2

1đ
Gọi gia tốc của m
1
và m
2
là 2a thì gia tốc của m
3
là a.
Gọi lực ma sát giữa m
3
với sàn là F
ms
’. Các lực tác dụng vào các vật như
hình vẽ bên.
Áp dụng định luật II Niutơn cho mỗi vật ta có các pt sau:
m
1
g – T = m
1
.2a (5)
T- F
ms
= m
2
.2a (6)
F
ms
-F
ms
’ = m

3
.a (7)
Với: F
ms
=k
o
m
2
g và F
ms’
=kN
3
=k(m
2
+m
3
).g (8)
Thay (8) vào (6) và (7), rồi thay số ta giải được:
m
2
2
+2m
2
-7=0
⇒
m
2

≈
1,83 kg

a
2
=2a
≈
3,31 (m/s
2
)
0,25
0,25
0,25
0,25
5 2đ
- Thấu kính hội tụ
* Ta có:
0,5
m
1
m
2
m
3
(+)
(+)
T
T
F
ms
P
1
m

2
g
N
2
m
3
g
N
2
N
3
F
ms
A B
C
O
a
b
d
1
’
d
1
d
2
’
d
2

'

1 1
'
2 2
1 1 1
(1)
1 1 1
(2)
f d d
f d d
= +
= +
HS viết đúng 2 phương trình (1) và (2)

' '
2 1 2 1
' '
1 1 1 1
' '
2 2 2 2
(3)
(4)
(5)
d d d d
d d a d d a
d d b d d a b
= ⇔ = −
− = ⇔ − − =
+ = ⇔ + = +
Từ (1) và (2) ta có:
' '

1 1 2 2
1 1 1 1
(6)+ = +
d d d d
Từ (4)
' '
1 1
( )(4 )d a d
⇒ = − +
Từ (3)
'
2 1
( )(3 )d a d
⇒ = +
Từ (5)
' '
2 2 1 1
( ) (5 )d a b d a b a d b d
⇒ = + − = + − − = −
Thay
' ' '
(3 );(4 );(5 )
vào (6) ta có:
1 1 1 1
1 1 1 1
( )d a d a d b d
+ = +
− + + −

1

1 1 1
1 2 1
2a
ab
d
d a d b d b
⇔ = + ⇒ =
+ − +

'
1
2a( )
(2a )
a b
d
b
+
⇒ = −
+
Từ (1) ta có:
2
2a ( )
(2a )
b a b
f
b
+
=
+

Thay số:
2
2.15.20.(15 20)
8,4( )
(2.15 20)
f cm
+
= =
+

0,5
0,5
0,5
HẾT