Đề thi học sinh giỏi năm 2018 môn vật lý lớp 11 chuyên lê quý đôn, quảng trị

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
SỞ GD&ĐT QUẢNG TRỊ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN
(ĐỀ GIỚI THIỆU)

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC
DUYÊN HẢI - ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
NĂM HỌC: 2017 – 2018
MÔN: VẬT LÝ - LỚP 11
Thời gian làm bài: 180 phút

Bài 1: (4 điểm)
Một tụ điện phẳng được đặt trong một điện trường đều cường độ E0 có các đường sức
điện cùng hướng với đường sức điện bên trong tụ. Tụ đã được tích đến điện tích q, diện tích
các bản tụ là S và cách nhau một khoảng d. Hãy xác định công cực tiểu để:
a. Đổi chỗ vị trí giữa các bản tụ.
b. Xoay các bản tụ song song với đường sức của điện trường ngoài.
c. Rút tụ ra khỏi điện trường.
Bài 2: (5 điểm)
Hai cực của anốt và catốt của một đèn điốt chân không là hai bản kim loại song song.
Nếu hiệu điện thế giữa hai cực là U thì một êlectrôn chuyển động từ catốt với vận tốc
đầu không đáng kể có thể đến anốt trong thời gian T.
Nếu hiệu điện thế giữa hai cực có biểu thức:

U AK

3T
T
3T

U khi k 20  t  10  k 20


0 khi T  k 3T  t   k  1 3T

10
20
20

với k là số tự nhiên tăng dần từ 0, 1, 2, … thì thời gian chuyển động của electrôn từ
catôt đến anôt là bao nhiêu? Bỏ qua tác dụng của trọng lực.
Bài 3: (4 điểm)
Khi đặt một thấu kính mỏng lồi trong môi trường đồng nhất thì khoảng cách từ quang
tâm O của thấu kính tới tiêu điểm chính về 2 phía là bằng nhau. Nếu môi trường về hai phía
của thấu kính trên có chiết suất lần lượt là n1 và n2, thì mỗi phía thấu kính có một tiêu điểm
chính là F1 và F2. Gọi f1 = OF1 và f2 = OF2.
a. Đặt vật sáng phẳng nhỏ AB vuông góc với trục chính (A nằm trên trục chính, cách thấu
kính đoạn d) thu được ảnh thật A'B' cách thấu kính đoạn d'. Lập công thức liên hệ d, d', f1, f2.
b. Chiếu tia sáng tới O tạo với trục chính góc nhỏ 1 . Tìm góc  2 tạo bởi tia ló và trục
chính theo n1, n2 và 1 .
1


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

c. Tìm hệ thức liên hệ f1, f2, n1, n2.
Bài 4: (4 điểm)
Cho cơ hệ gồm một lò xo nằm ngang một đầu cố định gắn vào tường, đầu còn lại gắn
vào một vật có khối lượng m=100g, lò xo nhẹ có độ cứng k=10N/m. Hệ số ma sát trượt giữa
vật và mặt phẳng ngang là =0,1. Từ vị trí lò xo không biến dạng truyền cho vật một vận tốc
v0 nằm theo phương ngang hướng ra xa tường có độ lớn v0 = 74,33cm/s.

a. Tính quãng đường vật đi được cho đến khi dừng dao động.
b. Nếu đặt một vật nặng cố định cách vị trí ban đầu của vật một
đoạn x 0 = 1cm như hình vẽ. Tính quãng đường vật đi được cho đến
khi dừng dao động. Biết va chạm giữa hai vật là hoàn toàn đàn hồi.
Câu 5 : (3 điểm)
Một thí nghiệm vật lý gồm các thiết bị sau: 01 nguồn điện một
chiều, dây điện, 01 điện cực nhôm hình dạng vòng tròn bán kính R =
6,5 cm, 01 điện cực trụ bán kính 1,2 mm, 01 Vôn kế, đĩa sứ chứa
chất điện phân. Được bố trí như hình bên. Ta nghiên cứu sự thay đổi
điện thế phụ thuộc vào khoảng cách tới điện cực dương.Lấy điện thế
cực âm bằng 0. Khoảng cách r tính từ cực dương.
a. Khi có dòng điện, véctơ mật độ dòng điện J tương đương
với vectơ cường độ điện trường E , vì vậy nghiên cứu sự phân bố dòng điện có thể rút ra kết
luận về cấu trúc điện trường. Hãy lập luận để chỉ rõ khi có sự phân bố đối xứng của dòng
điện thì điện thế có thể tính theo công thức:
r
(r)  A  Bln   trong đó A,B là hằng số.
 r0 

r0 là "bán kính hiệu dụng" gần đúng bằng bán kính điện cực trụ.
b. Thực nghiệm thu được bảng sự phụ thuộc điện thế vào khoảng cách tới tâm
r (cm)

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

φ (V)

5,43

3,87 3,01 2,41 1,99 1,65 1,37

4

4,5

5

5,5

6

1,14 0,92 0,73 0,56 0,41

Hãy chỉ ra bảng số liệu trên thể hiện tính đúng đắn của công thức lí thuyết. Từ đó, xác
định các hệ số A và B.
--------------HẾT------------2

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369
SỞ GD&ĐT QUẢNG TRỊ

ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN
(ĐỀ GIỚI THIỆU)

VỰC DUYÊN HẢI - ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
NĂM HỌC: 2017 – 2018
MÔN: VẬT LÝ - LỚP 11
Thời gian làm bài: 180 phút

Người ra đề: LÊ CHÍ, SĐT: 0915853065
Bài 1: (4 điểm)
Một tụ điện phẳng được đặt trong một điện trường đều cường độ E0 có các đường sức
điện cùng hướng với đường sức điện bên trong tụ. Tụ đã được tích đến điện tích q, diện tích
các bản tụ là S và cách nhau một khoảng d. Hãy xác định công cực tiểu để:
a. Đổi chỗ vị trí giữa các bản tụ.
b. Xoay các bản tụ song song với đường sức của điện trường ngoài.
c. Rút tụ ra khỏi điện trường.
HƯỚNG DẪN CHẤM
Công thực hiện sẽ cực tiểu khi quá trình xảy ra rất chậm, lúc đó không có sự toả
nhiệt. Theo định luật bảo toàn năng lượng thì công cực tiểu đó bằng độ biến thiên
năng lượng điện trường.
Amin  W (1)
Với điện trường giữa các bản là sự chồng chất của điện trường ngoài E0 và điện
trường riêng của tụ E1
Mà E1 

U
q
q


(2)
d Cd  0 S

ĐIỂM

0,5

0,5

a. Khi đổi vị trí giữa các bản, điện trường E1 đổi chiều
 0 S  E0  E1  d
2

W 

2

 0 S  E0  E1  d
2



2

 2 0 E0 E1Sd

(1) (2)  Amin  W  2qE0 d
b. Khi xoay các bản tụ song song với đường sức của điện trường ngoài, E1  E0
W 

 0 S  E0 2  E12  d

 0 S  E0  E1  d

1,0

2


2
(1) (2)  Amin  W  qE0 d

2

  0 E0 E1Sd

1,0

c. Khi rút tụ ra khỏi điện trường.
W 

 0 SE12 d

 0 S  E0  E1  d
2



  0  E0 2  2E 0 E1  Sd

2
2
(1) (2)  Amin  W   0 E02 Sd  2qE0d

1,0

Bài 2: (5 điểm)
Hai cực của anốt và catốt của một đèn điốt chân không là hai bản kim loại song song.
3


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Nếu hiệu điện thế giữa hai cực là U thì một êlectrôn chuyển động từ catốt với vận tốc
đầu không đáng kể có thể đến anốt trong thời gian T.
Nếu hiệu điện thế giữa hai cực có biểu thức:
U AK

3T
T
3T

U khi k 20  t  10  k 20

0 khi T  k 3T  t   k  1 3T


10
20
20

với k là số tự nhiên tăng dần từ 0, 1, 2, … thì thời gian chuyển động của electrôn từ
catôt đến anôt là bao nhiêu?
Bỏ qua tác dụng của trọng lực.
HƯỚNG DẪN CHẤM
ĐIỂM
Gọi khoảng cách giữa hai bản cực là L khối lượng êlectrôn là m. Nếu hiệu điện thế
giữa hai cực là U thì electrôn thu được gia tốc không đổi là:
a

F eU

(1)
m mL

0,5

Mặt khác,
aT 2
(2)
L
2

0,5

Nếu hiệu điện thế giữa hai cực biến đổi thì các quãng đường êlectrôn đi được lần

lượt là:
2

a T 
l1    ;
2  10 
2

T T a T 
T 
l2  v1    a
   ;
10 20 2  10 
 20 
2

2

T a T 
a T 
l3  v1     3   ;
10 2  10 
2  10 
2

a T 
T 
l4  v2    2   ;
2  10 
 20 

…
2

a T 
l2 n1   2n  1   ;
2  10 
a T 
l2 n  n  
2  10 

2

Tổng các quãng đường mà êlectrôn chuyển động nhanh dần đều là:
2

2,0

2

a T 
a T 
L1  l1  l3  ...  l2 n1    1  3  ...  (2n  1)    n 2
2  10 
2  10 

0,5

Tổng các quãng đường mà êlectrôn chuyển động thẳng đều là:
a T 

a  T  n  n  1
L2  l2  l4  ...  l2 n    1  2  ...  n    
2  10 
2  10 
2
2

2

0,5

2

a T
Vậy: L  L1  L2     3n2  n  (3)

0,5

4  10 

4


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Từ (2) và (3) ta có:
3n 2  n  200  0
n 8

Vậy thời gian chuyển động của electrôn đó là:

T '8

0,5

T
T
 8  1, 2T
10
20

Bài 3: (4 điểm)
Khi đặt một thấu kính mỏng lồi trong môi trường đồng nhất thì khoảng cách từ quang
tâm O của thấu kính tới tiêu điểm chính về 2 phía là bằng nhau. Nếu môi trường về hai phía
của thấu kính trên có chiết suất lần lượt là n1 và n2, thì mỗi phía thấu kính có một tiêu điểm
chính là F1 và F2. Gọi f1 = OF1 và f2 = OF2.
a. Đặt vật sáng phẳng nhỏ AB vuông góc với trục chính (A nằm trên trục chính, cách thấu
kính đoạn d) thu được ảnh thật A'B' cách thấu kính đoạn d'. Lập công thức liên hệ d, d', f1, f2.
b. Chiếu tia sáng tới O tạo với trục chính góc nhỏ 1 . Tìm góc  2 tạo bởi tia ló và trục
chính theo n1, n2 và 1 .
c. Tìm hệ thức liên hệ f1, f2, n1, n2.
HƯỚNG DẪN CHẤM
Bài 3:
a. Dựa vào tính chất của tiêu điểm và
các cách vẽ của phương pháp quang hình
ta tìm được vị trí của vật AB và ảnh A'B'
như trong hình bên.

ĐIỂM
n1

B

n2
f1

A

O

F1
d

F2

f2

A'

0,5
d'

B'

Từ hình vẽ ta có:

AB F1 A
y d  f1

 
(1)…………………………………………….

A'B' OF1
y'
f1
FO
f2
AB
y
 2  
(2)……………………………………………..
A'B' A ' F2
y ' d ' f 2

0,25
0,25

Từ (1) và (2) ta có:

d  f1
f2
f
f

 1  2  1 ……………………………………………….
f1
d ' f 2
d d'

b. Có thể coi phần trung tâm của
thấu kính mỏng là các bản mỏng song
song, tia tới sau 2 lần khúc xạ sẽ thành

tia ló, quang lộ được phóng to và vẽ
trên hình, trong đó 1 là góc tới,  2 là
góc ló tương ứng,  là góc giữa pháp
tuyến và tia sáng đi trong bản song
song. Giả sử chiết suất của thấu kính là
n, theo định luật khúc xạ được:
n1 sin 1  n sin   n 2 sin  2 

n1
1

n


0,5

n2
0,25


2

sin  2 n1

sin 1 n2

5


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

0,25
Đối với tia sát trục 1 ,2
2 n 1

1 n2

1 nên sin 1  1 và sin  2   2 và do đó:

……………………………………………………

0,5

c.
n1

B

n2

1

A

F2
2

O
d
Ta có: tan 1 

B'

y
y'
; tan  2 
d
d'

Vì 1 và 2 nhỏ nên ta có: d 


d'

A'

d
y 
y n
 . 2  . 1 (3)
d ' y ' 1 y ' n2



y

1

;

d'

y'

2

0,5
y

 y  y'



y'

 y  y'

Từ (1) và (2)  d  f1 1    f1 
 ; d '  f 2 1    f 2 

y'
y

 y' 

 y 


f y
d

(4) ……………………………………………………..
 1
d ' f2 y '

Từ (3) và (4) 

n1
f
n n
 1  1  2  0 ……………………………..
n2 f 2
f1 f 2

0,5

0,5

Bài 4: (4 điểm)
Cho cơ hệ gồm một lò xo nằm ngang một đầu cố định gắn vào tường, đầu còn lại gắn vào
một vật có khối lượng m=100g, lò xo nhẹ có độ cứng k=10N/m. Hệ số ma sát trượt giữa vật
và mặt phẳng ngang là =0,1. Từ vị trí lò xo không biến dạng truyền cho vật một vận tốc v0
nằm theo phương ngang hướng ra xa tường có độ lớn v0 = 74,33cm/s.
a. Tính quãng đường vật đi được cho đến khi dừng dao động.
b. Nếu đặt một vật nặng cố định cách vị trí ban đầu của vật một đoạn
x 0 = 1cm như hình vẽ. Tính quãng đường vật đi được cho đến khi
dừng dao động. Biết va chạm giữa hai vật là hoàn toàn đàn hồi.
HƯỚNG DẪN CHẤM
a. Vị trí cân bằng của vật khi chuyển động từ trái sang phải là O1, từ phải sang trái
là O2 với:

ĐIỂM

O1O  O2O  x0 

0,5

 mg
k

 1cm
6


Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Vị trí biên đầu tiên cách O một đoạn A1 được xác định:
mv0 2 kA12

  mgA1
2
2
 A1  6,5cm

0,5

Hiệu khoảng cách từ O đến hai vị trí biên liên tiếp được xác định:
kAk 12 kAk 2

  mg  Ak 1  Ak 
2

2
2 mg
 A  Ak  Ak 1 
 2cm
k

0,5

Khi vị trí biên thuộc đoạn O1O2 thì vật sẽ dừng dao động
Dễ thấy tại biên A4 = 0,5cm thì vật sẽ dừng lại.
Vậy quãng đường vật đi được cho đến khi dừng là:
0,5

s  A1  A2  A3  A4  14cm

b. Vận tốc của vật khi va chạm lần đầu được xác định:
mv0 2 mv12 kx 0 2


  mgx 0
2
2
2
k
 v1  v0 2  x0 2  2 gx 0  72, 28cm / s
m

Do va chạm đàn hồi tại O2 với vật nặng cố định nên vận tốc sau va chạm đổi chiều,
giữ nguyên độ lớn và là vận tốc tại vị trí cân bằng.
Vị trí biên đầu tiên cách O2 một đoạn A1 được xác định:

A1 

v1



 7, 228cm

0,5

Vận tốc của vật khi va chạm lần hai được xác định:
k  A1  x0 

2

2



mv2 2 kx 0 2

  mgA1
2
2

 v2   A12  4A1 x0  48,30cm / s

Với điều kiện để vật va chạm lần k là: Ak 1  4x 0  4cm
Vị trí biên thứ hai cách O2 một đoạn A2 được xác định:
A2 

v2



 4,83cm  4x 0

0,5

Tương tự:
v3   A2 2  4A2 x0  20cm / s
A3 

v3



0,5

 2cm  2x 0

Vậy vật dừng dao động tại O1, quãng đường vật đi được cho đến khi dừng là:
s  x0  2A1  2A2  A3  27,116cm

Câu 5 : (3 điểm)

7

0,5

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

Một thí nghiệm vật lý gồm các thiết bị sau: 01 nguồn điện
một chiều, dây điện, 01 điện cực nhôm hình dạng vòng tròn bán
kính R = 6,5 cm, 01 điện cực trụ bán kính 1,2 mm, 01 Vôn kế, đĩa
sứ chứa chất điện phân. Được bố trí như hình bên. Ta nghiên cứu
sự thay đổi điện thế phụ thuộc vào khoảng cách tới điện cực
dương.Lấy điện thế cực âm bằng 0. Khoảng cách r tính từ cực
dương.
a. Khi có dòng điện, véctơ mật độ dòng điện J tương đương
với vectơ cường độ điện trường E , vì vậy nghiên cứu sự phân bố
dòng điện có thể rút ra kết luận về cấu trúc điện trường. Hãy lập luận để chỉ rõ khi có sự
phân bố đối xứng của dòng điện thì điện thế có thể tính theo công thức:
r
(r)  A  Bln   trong đó A,B là hằng số.
 r0 
r0 là "bán kính hiệu dụng" gần đúng bằng bán kính điện cực trụ dương.
b. Thực nghiệm thu được bảng sự phụ thuộc điện thế vào khoảng cách tới tâm
r (cm) 0,5 1
1,5 2
2,5 3
3,5 4
4,5 5
5,5 6
φ (V)
5,43 3,87 3,01 2,41 1,99 1,65 1,37 1,14 0,92 0,73 0,56 0,41
Hãy chỉ ra bảng số liệu trên thể hiện tính đúng đắn của công thức lí thuyết. Từ đó, xác
định các hệ số A và B.
HƯỚNG DẪN CHẤM

ĐIỂM

Bài 5:
a.
Vì mật độ dòng điện phân bố trên đĩa phân tán đều từ tâm ra nên mật độ dòng
điện tỉ lệ nghịch với chu vi vòng tròn với tâm là tâm đĩa bán kính bằng khoảng
cách tới tâm: j  1/r
Vì mật độ dòng điện tương đương với cường độ điện trường nên:
E = a/r với a là một hằng số.
Điện thế tại điểm cách tâm r sẽ được tính là:
r
r
    Edr  a ln  A
r0
r0

0,5

r0 : bán kính của đĩa
Vậy:

(r)  A  Bln

r
r0

0,5

8

Tải file Word tại website – Hotline : 096.79.79.369

c. Lập bảng xử lý:
1,0

Vẽ đồ thị  phụ thuộc ln

r
, lấy r0 = 0,12cm.
r0

0,5

Kết quả: sự phụ thuộc tuyến tính, khẳng định sự đúng đắn của công thức (1).
Từ đồ thị ta xác định được: A = 8,1 V

B = -1,99 V

9

0,5