Ôn thi học sinh giỏi Vật lý 11 - Đề 12

SỞ GD & ĐT BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG THPT TRƯNG VƯƠNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG NĂM HỌC 2009-2010 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài : 120 phút V E1,r1 E2,r2 R1 R2 R3 A B C D H.1 Câu 1( 5 đ) . Cho mạch điện như hình vẽ (H1): trong đó E1 = 6V; r1=1Ω; r2=3Ω; R1=R2=R3=6Ω. 1.Vôn kế V (điện trở rất lớn) chỉ 3V. Tính suất điện động E2. 2.Nếu đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế V chỉ bao nhiêu? Câu 2(5 đ). Một tụ điện phẳng có hai bản cực hình vuông cạnh a = 30cm, đặt cách nhau một khoảng d = 4mm nhúng chìm hoàn toàn trong một thùng dầu có hằng số điện môi . (H.2).Hai bản cực được nối với hai cực của một nguồn điện có suất điện động E = 24V, điện trở trong không đáng kể. H.2 1. Tính điện tích của tụ. 2.Bằng một vòi ở đáy thùng dầu, người ta tháo cho dầu chảy ra ngoài và dầu trong thùng hạ thấp dần đều với vận tốc v = 5mm/s .Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch trong quá trình dầu hạ thấp. 3.Nếu ta bỏ nguồn điện trước khi tháo dầu thì điện tích và hiệu điện thế của tụ thay đổi thế nào? Câu3( 4 đ) Moät thang cuoán töï ñoäng ñöa khaùch töø taàng trieät leân taàng laàu trong moät phuùt. Neáu thang ngöøng thì khaùch phaûi ñi boä leân trong 3 phuùt . Hoûi neáu thang chaïy maø khaùch vaãn böôùc leân thì maát bao laâu ? Câu 4(3 đ ). Hai quaû caàu nhoû tích ñieän gioáng nhau ñöôïc noái baèng sôïi daây nheï khoâng giaõn daøi l = 5 cm vaø ñöôïc treo baèng hai daây cuøng chieàu daøi nhö treân vaøo moät ñieåm treo .Sau khi daây noái hai quaû caàu bò ñöùt , chuùng baét ñaàu chuyeån ñoäng vôùi gia toác a= 40 (m/s2) . Tính vaän toác caùc quaû caàu khi chuùng ôû treân cuøng moät möùc ngang vôùi ñieåm treo Câu 5(3 đ ). Có một số điện trở r = 5 (). a. Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 3 (). Xác định số điện trở r, lập luận vẽ sơ đồ mạch ? b. Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 7 (). Xác định số điện trở r, lập luận vẽ sơ đồ mạch ? ............................................................. HẾT ............................................................ ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG TRƯỜNG LỚP 11 MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2009-2010 CÂU HƯỚNG DẪN GIẢI ĐIỂM Câu 1 5 đ 1. Tính suất điện động E2. (3 đ) V E1,r1 E2,r2 R1 R2 R3 A B C D H.1 I1 I2 I + Điện trở toàn mạch + I đến A rẽ thành hai nhánh: + UCD = UCA + UAD = -R1I1+ E1 – r1I1 = 6 -3I + + 6 -3I = => I = 1A, I = 3A. Với I= 1A: E1 + E2 = ( R + r1 +r2 )I = 8 => E2 = 2V Với I = 3A: E1 + E2 =8 *3 = 24 => E2 = 18V 2. Đổi chỗ hai cực của nguồn E2 thì vôn kế chỉ bao nhiêu ( 2 đ). + Khi đổi chỗ hai cực thì hai nguồn mắc xung đối - Với E2 = 2V< E1 : E1 phát , E2 thu, dòng điện đi ra từ cực dương của E1 UCD = UCA + UAD =6 -3I = 4,5V - Với E2 = 18V > E1: E2 là nguồn, , E1 là máy thu UCD = UCA + UAD = R1I1 + E1 +r1I = 6 +3I = 10,5V 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 Câu 2 5 đ 1. Điện tích của tụ:(2 đ) + + Q =E.U = 115.10-10C 2. Tính I: (3 đ) + Gọi x là độ cao của bản tụ ló ra khỏi dầu : x = vt, khi dầu tụt xuống tụ trở thành 2 tụ mắc song song. + Tụ C1 có điẹn môi không khí: + Tụ C2 có điện môi là dầu: + Điện dung của tụ trong khi tháo dầu: + Điện tích của tụ trong khi tháo dầu: + Dòng điện: 3. Nếu bỏ bỏ nguồn thì Q và U thay đổi thế nào: ( 2 đ) + Nếu bỏ nguồn: Q không thay đổi, vì C thay đổi nên U thay đổi. + Khi tháo hết dầu thì : vt=a, 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 0,5 Câu 3 4 đ Câu 4 3 đ Khi thang chuyeån ñoäng maø ngöôøi böôùc leân thì vaän toác ngöôøi ñoái vôùi thang luùc ñoù baèng vaän toác ngöôøi ñoái vôùi ñaát luùc thang ngöøng . Do ñoù : - thang chaïy : t1 = s /v1 -thang ngöøng : t2 = s / v2 -thang chaïy ngöôøi böôùc leân : Naêng löôïng cuûa heä 2 quaû caàu luùc ôû ñoä cao ngay ñieåm treo E = 2 1 1 2 1 Câu 5 3 đ a. Hỏi phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 3 (). * Gọi điện trở của mạch là R Vì R < r nên các điện trở r phải được mắc song song. Giả sử rằng mạch này gồm 1 điện trở r mắc song song với một mạch nào đó có điện trở X như hình (a) . Ta có : R = 3 = X = 7,5 () Với X = 7,5 () ta có X có sơ đồ như hình (b) Ta có : X = r + Y Y = X - r = 7,5 - 5 = 2,5 () Để Y = 2,5 () thì phải có 2 điện trở r mắc song song. Vậy phải có tối thiểu 4 điện trở r mắc như hình (c). b. Phải dùng tối thiểu bao nhiêu điện trở đó để mắc thành mạch có điện trở 7 (). * Gọi điện trở của mạch là R Vì R > r nên coi mạch gồm điện trở r mắc nối tiếp với một đoạn mạch có điện trở X như hình (d) Ta có : R = r + X X = R - r = 7 - 5 = 2 (). Vì X < r X là đoạn mạch gồm r mắc song song với một đoạn mạch có điện trở Y như hình (e). Ta có : X = 2 = Y = (). Vì Y < r nên Y là một đoạn mạch gồm r mắc song song với một đoạn mạch có điện trở Z như hình (g). Ta có : Y = = 50 + 10 Z = 15.Z Z = 10 (). Vậy Z là đoạn mạch gồm 2 điện trở r mắc nối tiếp với nhau như hình (h) Vậy cần phải có 5 điện trở mắc theo sơ đồ như hình (h) 2 1 Chú ý: Nếu thí sinh giải theo cách khác mà vẫn đúng thì vẫn cho điểm tối đa