Ôn thi học sinh giỏi Vật lý 11 - Đề 11

Trường thpt minh khai đề Thi chọn hsg trường môn vật lý 11 Năm học 2010 – 2011 Thời gian làm bai 150 phút. m M E D C B h O Câu 1 (6đ): Hòn bi nhỏ có khối lượng m = 50g lăn không vận tốc ban đầu từ điểm A có độ cao h = 1m Theo một rãnh trơn ABCDE như hình vẽ 1, phần BCDE có dạng là một đường tròn bán kính R = 30cm. Bỏ qua ma sát. a) Tính thế năng của hòn bi tại M với góc MOD = 600 (chọn gốc thế năng là mặt phẳng nằm ngang đi qua B) m2 b) Tính vận tốc hòn bi và lực nén của hòn bi lên đường H.1 rãnh tại vị trí M. c) Tính giá tri nhỏ nhất của h để hòn bi vượt qua D, lấy g = 10m/s2. m1 Câu 2 (3đ): Cho hệ như hình vẽ 2: xe có khối lượng m1 = 14kg, vật có khối lượng m2 = 1kg luôn luôn tiếp xúc với xe trong suốt quá trình chuyển động. Bỏ qua khối lượng các ròng rọc và dây nối Coi dây không giản, xe chuyển động trên mặt phẳng ngang nhẵn, hệ số ma sát giữa vật và xe là k = o,5 H.2 Tìm gia tốc của hai vật. . x’ x M O . Câu 3 (6đ): Điện tích dương q0 được phân bố đều trên dây dẫn mãnh hình tròn, bán kính R. Một điện tích điểm âm - q đặt tại M trên trục x’ x của đường tròn và cách tâm O của đường tròn một khoảng OM = x . a) Xác định lực điện tác dụng lên điện tích - q đặt tại M. b) Tìm x để lực điện (câu a) đạt cực đại. Tính cực đại đó. H.3 Câu 4 (5đ): E,r Cho mạch điện như hình vẽ 4, biết r = 6 Ω, C1 = 7àF, C2 = 3àF 1 N C2 C1 M K R2 G H.4 . . . 3 2 bỏ qua điện trở dây nối và điện kế G, RMN = R1, vật dẫn MN có chiều dài MN = 30cm. a) Khóa K đóng và nối (1) với (3).Tìm R2 để công suất tỏa nhiệt trên R2 đạt cực đại. Cho E = 12V. b) Nếu K mở, nối chốt (1) với chốt (3), rồi tháo ra sau đó nối chốt (2) với (3) và đóng K thì thấy nhiệt lượng tỏa ra trên R1 bằng 1/4 nhiệt lượng tỏa ra trên r. Nếu nối chốt (1) với chốt (2) và chốt (2) với (3) thì dù đóng hay mở khóa K thì công suất mạch ngoài vẫn không đổi. Ngoài ra nếu K mở và con chạy C dịch chuyển từ M → N với vận tốc v = 3cm/s thì dòng qua G là 12àA. Hãy tìm E, R1,R2. Hết. ĐáP áN Đề THI HSG TRƯờng môn vật lý 11 – NĂM HọC 2010 – 2011 Câu 1 (6đ) Nội dung Điểm a. b c.. Chọn gốc thế năng là mặt phẳng ngang đI qua B. Ta có: - Thế năng tại M: Wt = mghM = O,225 (J). áP dụng đlbt cơ năng tại A và M ta có: Vận tốc tại M là: V = 2g(h – R(1 + cosα))1/2 = 3,32 m/s... áp lực tại M là: Q= N = mg(2h/R - 2 - 3cosα) = 1,58 N . Đk h để vật vượt qua D là: h ≥ 5 R/2 Suy ra h ≥ 0,75m 2đ 2đ 1đ 1đ Câu 2 ( 3 đ) gọi a1 là gia tốc vật m1 theo phương ngang. a2 là gia tốc vật m2 có 2 thành phần: a2x = a1 theo phương ngang a2y = 2a1(vì vật m1 đI được đoạn đường s thì vật m2 đI được đoạn 2s) ta có a2 = a1. 51/2 - Chọn hqc gắn với mặt đất. 2T = (m1 + m2).(1) Xét vật m2: N2 + P2 + Fms + T = m2a2 Chiếu lên trục : ox: N2 = m2a2x = m2a1. Oy: m2g – k.N2 - T = m2a2y= 2m2.a1 .. Suy ra: T = m2( g – k.a1 – 2a1) (2) Từ (1) và (2) ta có: a1 = 2m2g/( (m1 + m2) + 2(k + 2) ) = 1m/s2 a2 = 51/2 m/s2 . 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Câu 3 (6đ) a.. Xác định lực điện F tai M. . . x O M F F1 F2 q Chia đoạn vòng dây thành các đoạn đủ nhỏ mang điện tích rq Lực tổng hợp rF = rF1 + rF2 Độ lớn rF = . . .. Với r = rF = F = = . = đạt Max khi mẫu min. Ta có ... FMAX = Khi x = , 1đ 1đ 1đ 1đ 1đ 1đ Câu 4 (4đ) a) .. b) Khi khóa K đóng và nối (1) với (3) ta có P = I2R2 = U2.R2/(R2 + r)2 . P đạt cực đại khi (R + r)2 /R min khi R = r = 6Ω . K mở và nối (1) với (3) Nhiệt lượng tỏa ra trên r là: Qr = W – W12 = C12.E2 - = .. Nối (2) và (3), khóa K đóng. Và QR1 + QR2 = = Qr Suy ra : R1 = 3R2. (1) Vì suất mạch ngoài không đổi nên ta có. R1. = r2 (2) Từ (1) và (2) ta có R1 =2r =12Ù, R2 = 4 Ù . . . . . . . . . . .. . . . K mở và con chạy C dịch chuyển từ M đến N thì tổng điện tích dịch chuyển qua G là: Q = / q1’ – q1 / + /q2’ – q2/ = (C1+ C2)UMN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Với UMN = Dòng điện trung bình qua G là: = = = 12àA .. Từ đó suy ra : E = 18V . 1đ 2 đ 0,5đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5đ 0,5đ