Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp trường Vật lí Lớp 11 - Năm học 2022-2023 - Trường THPT Bình Chiểu (Có đáp án)

Nội dung text: Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp trường Vật lí Lớp 11 - Năm học 2022-2023 - Trường THPT Bình Chiểu (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM HỌC 2022 – 2023 MÔN: VẬT LÝ 11 TRƯỜNG THPT BÌNH CHIỂU Thời gian: 120 phút (Không tính thời gian phát đề) ĐỀ CHÍNH THỨC Câu 1 (3đ): Trong một quả cầu bằng chì bán kính R người R ta khoét một lỗ hình cầu bán kính (Hình 1). Tìm 2 lực do quả cầu tác dụng lên vật nhỏ m trên đường nối tâm hai hình cầu, cách tâm hình cầu lớn một khoảng d, biết rằng khi chưa khoét quả cầu có khối lượng M. Hình 1 Câu 2 (3đ) : Vật khối lượng m = 100 g gắn vào đầu lò xo dài l0 = 20 cm độ cứng k = 20 N/m quay tròn đều trong mặt phẳng ngang nhẵn với tần số 60 vòng/phút. Tính độ dãn của lò xo. Lấy 2 10 . Câu 3 (4đ): Một ô tô khối lượng m = 1 tấn, chuyển động trên mặt đường nằm ngang. Hệ số ma sát lăn giữa xe và mặt đường là  01, . Tính lực kéo của động cơ ô-tô trong mỗi trường hợp sau: a) Ô tô chuyển động thẳng đều. b) Ô tô chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a = 2 m/s2. Lấy g = 10 m/s2. Câu 4 (4đ): -8 -8 Hai điện tích điểm q1 = 8.10 C và q2 = -8.10 C đặt tại hai điểm A, B cách nhau khoảng r trong không khí. Lực tương tác giữa chúng bằng 9.10-3 N. a) Tính r. b) Xác định véc tơ cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích gây ra tại trung điểm O của đoạn AB. Câu 5 (3đ): Hai quả cầu nhỏ có cùng khối lượng m = 0,8g được treo trong không khí bằng hai sợi dây nhẹ cách điện có chiều dài 50cm vào cùng một điểm. Khi tích điện cho hai Trang 1
2. quả cầu giống nhau thì chúng đẩy nhau và cách nhau một khoảng d = 10cm. Lấy g = 10m/s2. Hãy tính điện tích mỗi quả cầu? Câu 6 (3đ): Điện tích điểm q = - 2.10-8 C di chuyển dọc theo A các cạnh của tam giác đều ABC cạnh a = 8 cm trong điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường song song cạch BC và có độ lớn 400 V/m (Hình 2) . Tính công của B lực điện trường khi q dịch chuyển trên mỗi cạnh của tam giác. Hình 2 HẾT Trang 2
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT BÌNH CHIỂU NĂM HỌC 2022 – 2023 Môn thi: VẬT LÝ 11 Thời gian làm bài : 120 phút Đáp án Câu 1 (3đ) : Gọi F1 là lực hấp dẫn giữa quả cầu đã bị khoét với vật m; R F là lực hấp dẫn giữa quả cầu có bán kính với m; F là 2 2 lực hấp dẫn giữa quả cầu đặc bán kính R với vật m. Ta có: FFFFFFFFF 1 21 2 12 (1) (0,5đ) Mm mm1 FGG1 22 (2) (0,5đ) d R d 2 (m1 là khối lượng của quả cầu đặc đã bị khoét) 3 4 R mV32 1 M - Vì khối lượng tỉ lệ với thể tích nên 11 m (0,5đ) MV 4 881 R3 3 1 1 7d22 8 dR 2 R Thay vào (2) ta được: F GMm F GMm (1đ) 11 d 2 2 2 RR 2 88 d d d 22 Vậy: Lực do quả cầu (đã bị khoét) tác dụng lên vật nhỏ m là 7d22 8 dR 2 R F GMm (0,25đ) . Hình vẽ (0,25đ) 1 2 2 R 8dd 2 Câu 2 (3đ) : Trang 3
4. - Các lực tác dụng lên vật khi vật chuyển động là: trọng lực P , lực đàn hồi F , phản lực Q . (0,5đ) - Theo định luật II Niu-tơn, ta có: P F Q ma . (0,5đ) - Chiếu hệ thức vectơ trên lên phương bán kính, chiều hướng vào tâm, ta được: ( ) ( ) ( ) ( ) Vậy: Độ dãn của lò xo là lcm 5 . Hình vẽ ( 0,5đ) Câu 3 (4đ) : - Các lực tác dụng lên xe: trọng lực P , phản lực Q , lực kéo của động cơ F và lực ma sát lăn của mặt đường Fms . (0,5đ) - Theo định luật II Niu-tơn, ta có: P Q F Fmams (1) (0,5đ) - Chiếu (1) lên phương thẳng đứng ta được: - P Q 0 Q P mg (0,5đ) - Chiếu (1) lên phương nằm ngang ta được: F Fmsms ma F ma F (0,5đ) a) Khi ô tô chuyển động thẳng đều Ta có: a 00 1100010 F Fms  1000 mg , . . N .(0,5đ) Vậy: Khi ô tô chuyển động thẳng đều thì lực kéo của động cơ ô tô là F = 1000 N. b) Khi ô tô chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a = 2 m/s2 Ta có: F ma Fms ma  mg m a g 1000 . 2 0 , 110 . 3000 N .(1đ) Vậy: Khi ô tô chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a = 2 m/s2 thì lực kéo của động cơ ô tô là F = 3000 N. Hình vẽ (0,5đ) Câu 4. (4 đ) : a) (2 đ) Áp dụng công thức F = k.| |/r2 -> r = 0,08 m b) (2đ) q1 32 5 E1 k .10 V / m 0,5 đ AC2 9 Trang 4
5. q2 32 5 E2 k .10 V / m 0,5 đ AC2 9 5 Do 2 véc tơ E1 và E2 cùng chiều nên EC = E1 + E2 = 64/9.10 V/m 0,25 đ Hình vẽ (0,5đ) Trang 5
6. Câu 5 (3đ) : - Vẽ hình (0,5đ) - Các lực tác dụng: PTF,,d - Khi điện tích cân bằng: α PTFPFT d 0 d (0,5đ) Góc α cũng chính lầ góc giữa Fd và P 5 Ta có sin 5,739170 (0,5đ) 50 F kq2 Mặt khác, tan d (0,5đ) P mgR2 α mgR2 tan qe 2,989.10 8 ( ) (1đ) k Câu 6 (3đ) : Áp dụng công thức A = qEd, ta có -8 -8 Công trên cạnh AB là AAB = -2.10 .400.(-0,04) = 32.10 J 1 đ -8 -8 Công trên cạnh BC là ABC = -2.10 .400.0,08 = - 64.10 J 1 đ -8 -8 Công trên cạnh CA là ACA = -2.10 .(-0,04) = 32.10 J 1 đ Nếu học sinh cho điện tích dịch chuyển theo hướng A → C → B →A mà tính công đúng thì vẫn cho điểm tối đa. Trang 6