Ôn thi học sinh giỏi Vật lý 11 - Đề 14

Bài 1: Một giọt dầu nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng. Đường kính giọt dầu là 1mm, khối lượng riêng của dầulà 800kg/m3. Hiệu điện thế giữa 2 bản tụ là 220V, khoảng cách giữa 2 bản tụ là 2cm Bỏ qua lực đẩy ácimet của không khí. Lấy g =10m/s2 a.Tính điện tích của giọt dầu. b. Nếu đột nhiên hiệu điện thế đổi dấu: + Hiện tượng xảy ra như thế nào? + Tính thời gian giọt dầu rơi xuống bản dưới, biết lúc đầu giọt dầu ở chính giữa 2 bản Bài 2: Cho mạch tụ điện hình vẽ. Các tụ có điện dung : C1=C2 = 1. C4 =C6= 2, C3= C5= 1,5C4 Nguồn điện có suất điện động bằng E. Hiệu điện thế giũa 2 bản tụ C2 là U2= 3V.Tính: a. Điện dung của bộ tụ b. Hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ c. Suất điện động của nguồn điện. Câu3: Cho mạch điện như hình vẽ. Các điện trở R3=3,55, R4=0,65, các tụ điện có điện dung C1 = 1,C2 = 2, C3 = 1. Nguồn điện thứ nhất có suất điện động E1= 6V, r1=2. Bỏ qua điện trở các dây nối và các khoá K1và K2. a.K1 đóng, K2 mở khi đóUAC= 4V, UCB=1V. Tìm suất điện E2 và điện trở trong r2 củanguồn thứ hai. Biết rằng nếu đảo chiều mắc chỉ riêng nguồn hai thì UAC=5V. b.K2 đóng, K1 mở và không đảo chiều nguồn thứ hai. Khiđó UAN=4,35V, UMB=1,45V. Tìm R1, R2 biết R1>R2. c. Xét lại trường hợp a khi K1đóng, K2 mở và không đảo H L L m1 m chiều nguồn E2. Tìm các giá trị điện tích trên các tụ điện Câu 4: Cho hai quả cầu kim loại kích thước rất nhỏ, cùng khối lượng m=0,1g. Quả cầu thứ nhất được tích điện q= 2.10-8C treo vào sợi dây mảnh cách điện, được giữ cân bằng bởi điện trường E nằm ngang hướng sang trái, qủa cầu thứ hai không mang điện (hình vẽ). Cho H=50cm , g=10m/s2, L=3cm. 1.Biết tìm độ lớn của cường độđiện trường? 2.Đột ngột đảo phương và chiều điện trường (thẳng đứng, hướng xuống) thì quả cầu thứ nhất chuyển động va chạm hoàn toàn xuyên tâm, đàn hồi với quả cầu thứ hai. Sau va chạm quả cầu thứ nhất đứng yên a. Tìm vận tốc của quả cầu thứ hai ngay sau va chạm? b. Xác định tầm xa mà quả cầu thứ hai đạt được? Bỏ qua mọi ma sát, sợi dây luôn căng,không dãn, chỉ xét tác dụng lực của trọng lực và lực do điện trường đều. Bài 5 : Trên một mặt phẳng nằm ngang hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng là có hai quả cầu nhỏ m1, m2 đứng yên. Điện tích các quả cầu lần lượt là q và -q . Lúc đầu người ta đẩy chậm quả cầu m1 cho chuyển động về phía m2 cho đến khi quả cầu m1 tự chuyển động thì thôi. Đến lúc m2 dịch chuyển người ta lấy đi nhanh các điện tích. Hỏi khối lượng của 2 quả cầu phải thoả mãn điều kiện gì để chúng chạm được vào nhau khi đã tiếp tục chuyển động. Bỏ qua kích thước của 2 quả cầu. ..................................Hết................................................ Câu 1(3,5 điểm) Cho 2 điểm a) Vì bỏ qua lực đẩy acsimet của không khí nên các lực tác dụng lên quả cầu là _- - - - - - + + + + P F . Để quả cầu cân bằng thì + =0 (0,5đ) Suy ra: P= F, Mà P= mg = D.V.g= F= (0,5đ) = . Thay số ta có (0,5đ) Vì lực điện trường ngược chiều với cường độ điện trường nên ta có q< 0 (0,5đ) Cho 1,5điểm +Nếu đột nhiên đổi dấu hiệu điện thế còn điện trường giữ nguyên thì lực điện cùng phương, cùng chiều, cùng độ lớn với trọng lực. Vậy giọt dầu bây giờ chịu tác dụng của lực có độ lớn bằng 2P hướng xuống nên sẽ chuyển động với gia tốc a= 2g= 20 m/s2 (1đ) E C1 C2 C3 C4 C5 C6 +Thời gian giọt dầu xuống bản dưới là ( 0,5đ) Câu 2(3 điểm): Cho 1điểm Cb= ? Sơ đồ mạch tụ: C3nt[(C2ntC4ntC6)//C1]ntC5 (0,5đ) (0,5đ) Cho 1,5 điểm Tính U và Q của mỗi tụ: (0,25đ) ( 0,25đ) (0,5đ) (0,5đ) c)Ta có: (0,5đ) Câu 3(4 điểm) Cho 1,5 điểm a) K1 đóng, K2 mở E2=?, r2=? Mạch điện được vẽ lại như sau: Theo bài ra: E1, r1 E2, r2 R1 R2 A B C ( 0,5đ) (*) (0,5đ) Khi đảo chiều nguồn E2, r2ta có: M C R1 R4 R3 R2 A B N E2, r2 E1, r1 Từ (1) và (2) suy ra: (0,5đ) Cho 1,5 điểm b) K2 đóng, K1 mở R1,R2=? Biết R1>R2 Khi đó mạch điện được vẽ lại như sau: Định luật ôm cho toàn mạch: (0,5đ) Ta có: (với UAN=4,35V, UMB=1,45V) , Mà Suy ra: (0,5đ) Giải phương trình ta được: R12=0,8 với E1, r1 E2, r2 R1 R2 A B C C1 C2 C3 Mà theo câu (a) ta có:R1+R2=5 kết hợp điều kiện R1>R2 R1= 4, R2= 1 (0,5đ) Cho 1 điểm K1 đóng, K2 mở tìm q1, q2, q3 Gọi U’1,U’1,U3’ là hiệu điện thế trên các tụ C1, C2, C3 Theo bài ra ta có : (3) (0,5đ) Mà: thay vào (3): (0,5đ) Câu 4(3,5 điểm) 1) Các lực tác dụng lên quả cầu thứ nhất: từ điều kiện cân bằng ta có: , (vì ) hay (0,5đ) F P T H L L m 2) Khi đảo phương, chiều điện trường vật chuyển động chịu tác dụng của lực điện trường và trọng lực có gia tốc được xác định bởi: Suy ra: a1= 27,3 m/s2 (0,5đ) a) +Vận tốc của vật thứ nhất trước va chạm: -áp dụng định luật bảo toàn cơ năng ta có: với h=L(1- cos) + vận tốc của vật thứ hai sau va chạm: áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: (0,5đ) b) Sau va chạm vật thứ hai được truyền điện tích và tham gia chuyển động bị ném ngang dưới tác dụng của lực điện trường và trọng lực, gia tốc của vật có giá trị: Vận tốc ban đầu: (0,5đ) Chọn hệ trục toạ độ xOy gốc toạ độ tại vị trí ban đầu của vật thứ hai, chiều dương Oy hướng xuống, khi đó ta có: Khi vật chạm đất ta có: y = H Suy ra: Tầm xa của vật: x= 0,9.0,23= 0,207m Vậy x= 20,7 (cm) (0,5đ)