Đề thi học sinh giỏi Vật lý 11 - Trường THPT Trại Cau

Trường THPT Trại Cau Đề thi học sinh giỏi năm học 2007-2008 Môn........................ Lớp........................ A1 R3 R4 R2 R1 A2 C M N U A B • • - + A1 R3 R4 R2 R1 A2 C M N U A B • • - + Thời gian làm bài :150 phút Câu 1: Cho mạch điện như hình vẽ. R1 = 12, R2 = 6, R3 = R4 = 4. Các dây nối có điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế UAB = 18V. 1.Bỏ qua điện trở của ampe kế, tính số chỉ của các ampe kế? 2.Nếu ampe kế A1 có điện trở RA1 = 6, ampe kế A2 có điện trở RA2 = 8 thì số chỉ của các ampe kế bằng bao nhiêu? C1 C2 C3 Câu 2.Trên một tấm thuỷ tinh phẳng , nhẵn P1 và P2 nghiêng cùng một góc đối với mặt bàn nằm ngang, có 3 quả cầu nhỏ C1, C2, C3 khối lượng m1, m2, m3 tích điện cùng dấu: Quả cầu C1 đặt ở chân của hai mặt phẳng P1 và P2. điện tích của các quả cầu là q1 = q2 = kq3. Khi cân bằngC2 và C3 ở cùng một độ cao. a.Hãy tính tỷ số m2/m3. Xét trường hợp k =2 b.Cho m2 = 0,2g, q2 = 6.10-9C và k =2. Xác định khoảng cách giữa ba quả cầu khi chúng nằm cân bằng. Cân bằng đó có bền không? Lấy g = 10m/s2. R Câu3. Hai thanh kim loại song song, thẳng đứng, có điện trở không đáng kể, một đầu nối vào điện trở R = 0,5. Một đoạn dây dẫn AB, độ dài l = 14cm, m = 2g, r = 0,5 tì vào hai thanh kim loại, tự do trượt không ma sát xuống dưới và luôn luôn vuông góc với hai thanh kim loại đó. Toàn bộ hệ thống đặt trong một từ trường đều có hướng vuông góc với mặt phẳng hai thanh kim loại( hình vẽ) có cảm ứng từ B = 0,2T. A B • l 1. Xác định chiều dòng điện qua R. 2. Chứng tở rằng ban đầu dây dẫn AB chuyển động nh anh dần , sau một thời gian trở thành chuyển động đều. Tính vận tốc v0 của chuyển ộng đều ấy và tính UAB 3. Bây giờ đặt hai thanh kim loại nghiêng với mặt phẳng nằm ngang một góc . độ lớn và chiều của B vẫn giữ như cũ. Tính vận tốc v’0 cảu chuyển động đều của dây dẫn AB và U’AB. Lấy g = 9,8m/s2. Câu 4.Vật khối lượng m = 1kg trượt trên mặt ngang với vận tốc v0 = 5m/s rồi trượt lên một nêm như hình vẽ . nêm có khối lượng M = 5kg ban đầu đứng yên, chiều cao H. Nêm có thể trượt trên mặt ngang. Bỏ qua ma sát và mất mát năng lượng khi va chạm, láy g = 10m/s2. Tính vận tốc cuối cùng của vật và nêm khi H = 1m và H = 1,2m. Tính v0max để vật vượt qua nêm khi H = 1,2m. H M A A R1 R4 B R3 A R2 C,N M Đề thi học sinh giỏi lớp 11 Câu 1: Mạch điện được vẽ lại như hình vẽ 1.RAB = RAC + RCB Vậy A1 chỉ giá trị IA1 = I2 +I3 = 2,5A Vậy A2 chỉ giá trị IA2 = I1 +I2 = 1,5A 2. Mạch điện như hình vẽ Ta có: Điện thế tại M bằng điện thế tại N nên không có dòng điện qua R2 và R2 không ảnh hưởng đến điện trở của mạch. Mạch cầu cân bằng C1 C2 C3 0 x y 2 P2 A1 A2 R1 R2 R3 A B Câu 2. a)t quả cầu C2 Các lực tác dụng vào quả cầu như hình vẽ Khi C2 cân bằng: (1) Chiếu (1) lên 0x: Xét quả cầu C3 : Hoàn toàn tương tự. Khi C3cân bằng: (3) Chiếu (1) lên 0x: b)Với k =2; q2= 6.10-9C; q3 = 3.10-9C Thay các giá trị đó vào(2) suy ra r = 1,25cm. Nx: Khi cho r tăng tức là cho một trong hai quả cầu C2 hoặc C3 lên cao hơn một chút, thì hai lực đẩy tĩnh điện và tác dụng lên C2 đều giảm và lựclại kéo chúng xuống, về vị trí ban đầu; còn nếu cho r giảm thì vàlại tăng và đẩy quả cầu lên. Vởy bằng là bền. Câu 3.1)Ban đầu thanh AB rơi dưới tác dụng của trọng lực( hướng thẳng đứng xuống dưới. áp dụng quy tắc bàn tay phải dòng điện cảm ứng có chiều từ B đến A 2) Do tác dụng của trọng lực thanh trượt xuống. Khi đó từ thông qua A B • C IC Mạch ARBA tăng, xuất hiện suất điện động cảm ứng eC = Blv và dòng điện cảm ứng Vì trên dây AB có dòng điện nên dây AB chịu tác dụng của lực từ ( áp dụng quy tắc bàn tay trái ta thấy lực từ có hướng thẳng đứng lên trên) Độ lớn Khi trượt xuống gia tốc dây dẫn bằng: Dây dẫn AB chuyển động nhanh dần, vận tốc v của nó tăng lên và sau một thời gian nó đạt tới vận tốc v0, sao cho a = 0 Khi đó dòng điện cảm ứng qua dây AB là: Vì dòng điện có chiều từ B đến A nên: 3)Nếu hai thanh kim loại đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang góc , hiện tượng vẫn xẩy ra tương tự như câu 2. Nhưng bây giờ trong biểu thức của suất điện động đại luợng v chỉ là thành phần v1 = v’sin, suất điện động e’C = Blv1; Dòng điện cảm ứng và lực từ tác dụng lên dây dẫn AB bây giờ là: Khi trượt xuống dây dẫn AB chịu tác dụng của các lực xét theo phương chuyển động gia tốc của day dẫn là Câu 4. Gọi H0là độ cao của nêm để vật m lên đến đỉnh rồi cùng trượt với nêm với vận tốc v( lúc đó m nằm yên trên nêm) áp dụng DLBTĐL và DLBTCN ( chọn gốc thế năng tại mặt nằm ngang) ta có: -Khi H = 1m < H0: Lúc này vật vượt qua đỉnh nêm rồi trượt xuống mặt ngang phía bên kia. Gọi v1, v2 là vận tốc cuối cùng của nêm. Chọn chiều dương là chiều của v0. áp dụng DLBTĐL và NL ta có: Nếu v2 0: (4)/(3) suy ra v0 +v1 = v2 thay vào (3) vậy m1 trượt sang trái ( vô lý) Từ đó v2 = 0 nên v1 = v2 =5 (m/s) - Khi H = 1,2m > H0: Lúc này m lên đến độcao H0 ( chưa đến đỉnh ) rồi trượt xuống, chuyển động sang trái. Tương tự ta có: b.Khi v0min, vật lên đến đỉnh rồi cùng chuyển động với nêm với vận tôvs v. Từ (*) suy ra