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

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

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT PHÙNG KHẮC KHOAN CÁC MÔN VĂN HÓA KHỐI 10, 11 - THẠCH THẤT NĂM HỌC 2022-2023 ĐỀ THI MÔN:VẬT LÝ LỚP 11 ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian giao đề (Đề thi gồm 2 trang) Số báo danh: Họ và tên Câu 1 (3điểm): Một quả cầu nhỏ mang điện có điện tích q=10-6C, khối lượng m=50g, treo trên một sợi dây nhẹ cách điện, không dãn, chiều dài l=0,8m, nằm cân bằng trong một điện trường đều có các đường sức nằm ngang. Biết dây treo hợp với phương thẳng đứng góc =300. Lấy g=10m/s2. a. Tính độ lớn cường độ điện trường E và lực căng của dây treo. b. Người ta đột ngột đổi chiều của điện trường( không thay đổi phương và độ lớn của cường độ điện trường). Bỏ qua mọi ma sát. Tính vận tốc của vật m khi qua vị trí thấp nhất. Câu 2 (4,5điểm): -8 4 Hai điện tích điểm q1=4.10 C, q2= q1 lần lượt đặt tại hai điểm cố định A và B trong không 3 khí biết AB=50cm. a. Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại H biết AH = 40cm, BH =10cm ? b. Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại C biết rằng AC=30cm, BC=40cm ? c. Xác định vị trí của điểm M trên đoạn AB để cho khi đặt tại M điện tích q3 có giá trị thích hợp thì cường độ điện trường tại C bằng 0 ? Tìm q3 ? Câu 3 (5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ (hình 3.1) . E,r R1 Nguồn điện có E=12V, điện trở trong r=2, R1=1, R2=2, R2 Rx là một biến trở. Bỏ qua điện trở của các dây nối và khóa K K. Rx Hình 3.1 1. K mở, tính cường độ dòng điện qua mạch và nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R2 trong thời gian 30 phút Đề thi môn vật lý Lớp 11 Trang 1/ 2
2. 2. K đóng, thay đổi giá trị biến Px(W) trở Rx từ 0 đến  thì công suất tiêu thụ trên biến trở có đồ thị phụ thuộc giá trị Rx như hình 3.2. P0 a. Tìm x0, P0 P1 b. Cho x2=9x1. Tìm P1. x1 x0 x2 Hình3.2 Rx( Câu 4 (3điểm): ) 0 Ở nhiệt độ t1 = 25 C, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U1 = 20 mV thì cường độ dòng điện qua đèn là I1 = 8 mA. Khi sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai cực của bóng đèn là U2 = 240 V thì cường độ dòng điện chạy qua đèn là I2 = 8 A. Tính nhiệt độ của dây tóc bóng đèn khi đèn sáng bình thường. Biết hệ số nhiệt điện trở của dây tóc làm bóng đèn là = 4,2.10-3 K-1. Câu 5 (4,5điểm): Cho hai dây dẫn thẳng, dài song song đặt cách nhau một khoảng 2a=20 cm trong không khí, có các dòng điện cùng chiều I1=I2=8A chạy qua. Một mặt phẳng P vuông góc với hai dây dẫn đó, cắt chúng tại A và B. Gọi O là trung điểm của AB, Ox là đường đi qua O vuông góc với AB nằm trong mặt phẳng (P) 1. Xác định cảm ứng từ tổng hợp tại O. 2. Xác định cảm ứng từ tại điểm M trên Ox có tọa độ OM = x. Tìm x để cảm ứng từ tại M có giá trị lớn nhất và tính giá trị lớn nhất đó. HẾT (Thí sinh không dùng tài liệu, cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) Đề thi môn vật lý Lớp 11 Trang 2/ 2
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT PHÙNG KHẮC KHOAN CÁC MÔN VĂN HÓA KHỐI 10, 11 - THẠCH THẤT NĂM HỌC 2022-2023 Câu 1 ĐÁP ÁN VẬT LÝ 11 Biểu (3đ) điểm ⃗ ⃗ a Tác dụng lên quả cầu có các lực : trọng lực 푃, lực căng , lực điện 퐹 ( hình vẽ) ⃗ ⃗ ⃗ 0,5 đ + Khi quả cầu cân bằng : 푃 + + 퐹 = 0 퐹 푞 + Khi đó tan 훼 = = 푃 0,5đ .푡 푛훼 5 T = = . 105 (V/m) F 푞 √3 푃 1 0,5đ + = = (N) 표푠훼 √3 P Đổi chiều E quả nặng chuyển động theo hướng ngược lại + Theo định lý động năng : 2 푣 0,5đ ∆푊đ = + 퐹 + 푃 = 푊đ − 푊đ = b 2 + AT=0 ( do lực căng luôn vuông góc với hướng chuyển động) + AF=푞 = 푞 푙푠푖푛훼 E 0,5đ + AP= 푙(1 − 표푠훼) .푣2 0 = 푞 푙푠푖푛훼 + 푙(1 − 표푠훼) 2 T 2푞 푙.푠푖푛훼 A 푣 = √ + 2 푙(1 − 표푠훼) = 2,6(m/s) 0,5đ O F P Vẽ đúng hình và biểu diễn được các véc tơ cường độ điện trường 0,5đ Câu2 kq kq 0,5đ 1 3 ; 2 3 (4,5đ) E1 2 2,25.10 V / m E2 2 48.10 V / m AH BH 0,5đ a 3 Tính được E E2 E1 45,75.10 V / m Vẽ đúng hình và biểu diễn được các véc tơ cường độ điện trường Suy ra ABC vuông tại C 0,5đ q1 3 b E1 = k = 4.10 V/m AC 2 0,25đ q2 3 E2 = k = 3.10 V/m 0,25đ BC 2 0,5đ 22 3 EEE 12= 5.10 V/m
4. Vẽ đúng hình và biểu diễn được các véc tơ cường độ điện trường Tại C ta có EE123 0 EE123 E12 cùng phương , ngược chiều 0,5đ với E3 Và có độ lớn E12 = E3 Suy ra q3 <0 0,25đ 4 Xét tam giác ACM: Ta có tan A= và cotan C = nên C+A=900. c 3 Suy ra CM là đường cao 0,25đ 111 Suy ra CM = 24cm CMACBC222 q E. CM 2 0,5đ Ek 3 Suy ra qC 3 3,2.10 8 3 CM 2 3 k Câu3 + K mở (5đ) Cấu trúc mạch ngoài : R1ntR2 0,5đ a + Điện trở mạch ngoài RN=R1+R2=3() 0,25đ 12 + Cường độ dòng điện qua mạch chính : = = = 2,4 (A) +푅 2+3 0,5đ + I=I1=I2=2,4A + Nhiệt lượng tỏa ra trên R2 là 2 2 0,25đ 푄2 = 2 . 푅2푡 = 2,4 . 2.1800=20736(J) 0,5đ K đóng Cấu trúc mạch ngoài : R1nt( R2//Rx), đặt Rx=x 0,5đ b 푅2.푅 2 + có 푅2 = = 푅2+푅 2+ 2 2+3 + Điện trở mạch ngoài : 푅 = 푅 + 푅 = 1 + = 1 2 2+ 2+ 12(2+ ) 0,5đ + Dòng điện qua mạch chính : = = = 1 = 2 +푅 6+5 24 + Hiệu điện thế giữa hai đầu Rx : 푈 = 푈 = . 푅 = 2 2 2 6+5 2 2 푈 24 0,5đ + Công suất tiêu thụ trên Rx : 푃 = = 2 (1) 푅 (6+5 ) 242 a/ Theo cosi : 6 + 5 ≥ 2√30 → 푃 ≤ = 4,8푊 4.30 Dấu « = » khi x=1,2=x , P =P =4,8W 0 0 xmax 0,5đ b/ x=x , x=x =9x P =P 1 2 1 1 2 0,5đ 1 2 = (6 + 5 )2 (6 + 5 )2 1 2 x .x =1,44 1 2 x =0,4 ; x =3,6 1 2
5. Thay vào (1) được P1=P2=3,6W 0,5đ Câu4 0 U1 1đ . Điện trở của dây tóc ở 25 C: R1 = = 2,5 . (3đ) I 1 U 2 Điện trở của dây tóc khi sáng bình thường: R2 = = 30 . 1đ I2 R2 1 0 Vì: R2 = R1(1+ (t2 – t1))  t2 = - + t1 = 2644 C. 1đ R1 Câu5 (4,5đ) Vẽ được các véc tơ cảm ứng từ ⃗⃗⃗⃗1⃗⃗ , ⃗⃗⃗⃗2⃗⃗⃗ 0,5đ a 0,5đ ⃗⃗⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗10⃗⃗ + ⃗⃗⃗⃗2⃗⃗⃗ −7 2. 10 −5 = = = 1,6. 10 B (2 O) 0,5đ 1 2 B ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ A O 1 2 0,5đ = | − | = 0 1 2 B1O b Tại M: vẽ các véc tơ cảm ứng từ tại M 0,25đ 2.10−7 = = 0,5đ 1 √ 2+ 2 2 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ̂ = 1 + 2 , Có ( 1 , 2 ) = 훼 = ( vẽ hình) 0,25đ 훼 = 2 표푠 = 2 표푠( ̂), 표푠 ̂ = 1 2 1 √ 2+ 2 0,5đ −7 = 4. 10 . 2+ 2 0,25đ Theo cosi : 2 + 2 ≥ 2 −7 −7 B2M 4.10 .8 ≤ 4. 10 . = = 2 M BM 0,2 1,6. 10−5( ) 0,5đ B 1M -5 BM max=1,6.10 T khi x=a=10cm x 0,25đ B A a O