Đề thi môn Vật lý - Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh Lớp 11 cấp THPT - Năm học 2016-2017 - Sở GD&ĐT Nghệ An

Nội dung text: Đề thi môn Vật lý - Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh Lớp 11 cấp THPT - Năm học 2016-2017 - Sở GD&ĐT Nghệ An

1. SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 11 CẤP THPT NĂM HỌC 2016 - 2017 Đề chính thức Môn thi: VẬT LÍ - BẢNG A Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (5 điểm). m Hai cái nêm cùng có khối lượng M, hình dạng khác nhau đặt trên mặt h H bàn nằm ngang nhẵn đủ dài như hình 1. (II) (I) Các mặt nêm nhẵn, các nêm có chiều 300 cao tương ứng là h và H. Ban đầu, người Hình 1 M ta giữ một vật nhỏ có khối lượng m 2 ở đỉnh nêm (I), sau đó thả nhẹ. Gia tốc trọng trường là g. 1. Nêm (I) được giữ chặt. Xác định tốc độ cực đại của vật m. 2. Các nêm được thả tự do, cho rằng lúc m bắt đầu đi lên mặt nêm (II) không bị mất mát cơ năng. a) Xác định độ cao cực đại hmax mà m đạt được trên mặt nêm (II), nếu m không vượt qua được chiều cao H của nêm (II). h b) Nếu H thì độ cao cực đại mà m đạt được sau khi trượt lên nêm 3 (II) là bao nhiêu? Câu II (4 điểm). 1. Một thanh mảnh nhẹ, cách điện, có chiều dài l 50 cm, hai đầu thanh gắn với 7 hai quả cầu nhỏ có cùng khối lượng m 50 g, tích điện q1 q2 q 10 C . Thanh đặt trên mặt bàn nằm ngang nhẵn cách điện. a) Xác định vec tơ cường độ điện trường tại trung điểm của thanh. b) Người ta thiết lập một điện trường đều mà véc tơ cường độ điện trường E nằm ngang và vuông góc với thanh, cường độ điện trường bằng 4.10 4 V/m. Tính tốc độ cực đại của mỗi quả cầu.
2. 2. Một đoạn dây dẫn mảnh được uốn thành một bông hoa phẳng như hình vẽ 2. Các cánh hoa giống hệt nhau mà mỗi cánh hoa được tạo bởi đoạn dây có chiều dài 1,5b, nhuỵ hoa là một vòng tròn bán kính b, bông hoa đặt nằm ngang trên mặt phẳng E ngang nhẵn cách điện. Trên vòng tròn nhuỵ hoa có một đoạn hở rất nhỏ có chiều dài a. Điện tích của cả a bông hoa là q, coi điện tích phân bố đều trên cả bông hoa. Bông hoa có trục quay cố định thẳng đứng đi qua tâm vòng tròn. Ban đầu bông hoa Hình 2 đứng yên, người ta thiết lập một điện trường đều có véc tơ E nằm ngang và vuông góc với đường nối tâm đi qua trung điểm của khe hở nhỏ a. Tính động năng cực đại của bông hoa này. Câu III (5 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ 3: Các nguồn điện có suất điện động và điện trở trong lần lượt là E1 15V;r1 1;E2 9V;r2 1. Các điện trở có giá trị R1 1;R 2 0,5;R3 2. Tụ a R1 điện có điện dung C 2F. Ban đầu khoá E1; r1 E2; r2 K ngắt. Bỏ qua điện trở của dây nối và của K b R2 R0 C khóa K. 1. Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi nguồn và điện tích của tụ điện. R3 2. Tính hiệu điện thế Uba. Hình 3 3. Đóng khoá K, tính điện lượng chuyển qua R0. Câu IV (4,5 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ 4: Nguồn điện có suất điện động là E = 15V, điện trở trong r = 1 Ω; điện trở toàn E,r phần của biến trở MN là RMN = 8 Ω; đèn Đ ghi 6V-12W. Bỏ qua điện trở dây nối. Coi điện trở của đèn Đ không đổi. M C N 1. Con chạy C ở vị trí mà điện trở đoạn Hình 4 Đ MC là RMC = 3 Ω. Tính điện năng tiêu thụ của đèn sau 1 giờ 30 phút.
3. 2. Xác định vị trí con chạy C để đèn sáng bình thường. 3. Khi dịch chuyển con chạy C từ M đến N thì độ sáng của đèn thay đổi như thế nào? Câu V (1,5 điểm). Trong bài thí nghiệm thực hành “Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hoá” lớp 11 THPT: 1. Khi mắc mạch điện người ta phải dùng điện trở bảo vệ R 0. Chức năng của R0 là gì và R0 được mắc như thế nào với nguồn? 2. Để đo cường độ dòng điện trong mạch bằng đồng hồ đa năng hiện số DT- 830B, em phải xoay núm điều chỉnh về thang đo nào? Hết Họ và tên thí sinh: Số báo danh:
4. ĐÁP ÁN: Câu NỘI DUNG 1. cơ năng của vật được bảo toàn 0,5 định luật bảo toàn cơ năng: mv2 mgh max v 2gh. . 2 max 0,5 2.a. Nêm được thả tự do: Định luật bảo toàn động lượng đến lúc m rời nêm (I): v mv 2m.v 0 v 0 (1) 0 1 1 2 0,25 Bảo toàn cơ năng đến lúc m rời nêm (I): 2 2 2 mv0 2mv1 v0 2 mgh gh v1 (2) 0,5 2 2 2 I (5 đ) (1) và (2) suy ra 4gh v (3) 0,5 0 3 m đạt độ cao cực đại trên mặt nêm (II) thì m và nêm (II) có cùng vận tốc theo phương ngang 0,25 Bảo toàn động lượng cho hệ m và nêm (II) lúc m đạt hmax: v mv (m 2m)v v 0 (4) 0 2 2 3 0,25 Bảo toàn cơ năng cho hệ m và nêm (II) lúc m đạt hmax: mv2 3mv2 v2 3v2 0 mgh 2 0 gh 2 (5) . 2 max 2 2 max 2 (3) (4) (5) => độ cao cực đại của m trên nêm (II): 0,5 4h h . max 9 0,5 2.b. Chiều cao nêm (II) H hmax nên m vượt qua chiều cao nêm(II). Gọi vận tốc của m đối với nêm (II) lúc nó bắt đầu rời nêm (II) là u, vận tốc của nêm (II) lúc đó là v. Bảo toàn động lượng với hệ m và (II) từ lúc m bắt đầu lên mặt nêm (II) đến lúc rời (II):
5. 3 1 u 3 0,25 mv m(u. v) 2m.v v (v ) (6) 0 2 3 0 2 Bảo toàn cơ năng đối với hệ m và nêm (II): mv2 m(u v)2 2mv2 mgh 0 0,25 2 2 2 3 (7) . 3 2gh v2 u2 v2 2uv. 2v2 0 2 3 8gh 0,25 (6) (3) (7) giải ta được: u2 27 Sau khi vật rời nêm (II) thì m chuyển động ném xiên lên, vật đạt độ cao cực đại so với đỉnh nêm khi vận tốc theo phương thẳng đứng triệt tiêu: v (u v ) u 0 (vì nêm có vận tốc my y y y 0,25 u2 sin2 300 u2 1 8gh h nằm ngang), ta có: h . . max 2g 8g 8 27 27 h h 10 0,25 Độ cao cực đại vật đạt được là h h. max 3 27 27 9.109.10 7 1.a. E E 14400 V/m 1 2 0,252 0,5 E E E E 2E 28800 V/m 1 2 1 0,5 1.b. thanh sẽ quay quanh trục thẳng đứng đi qua khối tâm 0,5 Thanh quay một góc 900 sẽ đạt vtcb và v lớn nhất 0,5 2.mv2 qEl max A qEl v 0,2 m/s 2 max max m 0,5 2. Quay do lực tác dụng lên phần đối xứng với phần bị cắt 0,5 q.a Lực điện trường F q.E với q . 6.1,5b 2 b 0,5 II(4đ) q qaE Wdmax 0 Amax q.E.b .a.E.b Wd max . 6.1,5b 2 b 9 2 0,5
6. 1. Khi K ngắt: E ; r 1 1 R1 Dòng điện qua nguồn E bằng 0. 0,5 1 a B Tụ điện C không cho dòng điện K E2; r2 b chạy qua R2 R0 C A M N R E 9 3 0,5 I 2 2A R R R r 4,5 1 2 3 2 Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện: 0,5 UMN I(R 2 R3 ) 2.2,5 5V Điện tích của bản tụ điện nối với M là 6 q0M CUMN 2.10 .( 5) 10C 0,5 2. Vì không có dòng qua E2 nên UaB=E1=15 V. 0,5 Hiệu điện thế Uba I(R1 R3 ) UBa 21V. 0,5 III 3. Khóa K đóng: I (5đ) 1 E1; r1 B R1 E2; r2 K I R 2 R C A 2 0 M N UAB I1.r1 E1 I1 15 R3 UAB I2 (R 2 r2 ) E2 I2 .1,5 9 UAB I3 (R1 R3 ) I3.(1 2) 1,0 I1 I2 I3 . 0,5 Giải hệ trên ta được I2 = 9 A; I3 =1,5 A . Hiệu điện thế giữa hai bản tụ: 0,25 UMN I2 .R 2 I3.R3 1,5V qM C.UMN 3C . Điện lượng dịch chuyển qua R sau khi đóng khóa K là 0 0,25 q qM q0M 7C. . 2 Udm 1. Điện trở của đèn: R 0 3 0,25 Pdm Pdm Idm 2A. 0,25 Udm
7. R MC .R 0 0,5 R N R CN 6,5 R MC R 0 Dòng điện qua nguồn E IV I 2A. 0,5 (4,5đ) R N r I 0,25 Vì RMC = R0 nên cường độ dòng điện qua Đ là I 1A d 2 Do đó trong thời gian 1h 30 phút 2 0,25 A Q Id R 0 .t 16200 J. 2. Đặt RMC = x với 0 x 8 . x.3 0,5 R 8 x N x 3 Dòng điện qua nguồn: E E 15(3 x) I 0,5 R r 3x x2 9x 27 N 9 x 3 x Để đèn sáng bình thường: I.x 15x I I 2A 2 . 0,25 d x 3 dm x2 9x 27 Giải được R MC x 6. 0,25 3. Dòng điện qua đèn I.x 15x 15 0,5 I d x 3 x2 9x 27 27 9 x x x > 0 và tăng thì thì Id tăng, độ sáng của đèn tăng dần 0,5 1. Tránh xẩy ra đoản mạch, nhằm bảo vệ nguồn Phải mắc điện trở bảo vệ nối tiếp với nguồn . 0,5 V 0,5 (1,5 đ) 2. Vặn núm xoay về thang đo DCA Phải chọn giới hạn đo lớn hơn giá trị cần đo của cường độ 0,25 dòng điện 0,25