Kỳ thi học sinh giỏi Vật lí Lớp 11 - Năm học 2022-2023 - Trường THPT Thị xã Quảng Trị (Có đáp án)

Nội dung text: Kỳ thi học sinh giỏi Vật lí Lớp 11 - Năm học 2022-2023 - Trường THPT Thị xã Quảng Trị (Có đáp án)

1. TRƯỜNG THPT THỊ XÃ KỲ THI HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 11 THPT QUẢNG TRỊ Khóa ngày 11 tháng 4 năm 2023 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: VẬT LÍ Đề có 2 trang Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề Câu 1: (4,0 điểm): 1. Chiếu một tia sáng đơn sắc từ nước ra không khí thì hướng tia khúc xạ hợp với 4 hướng ban đầu của tia tới một góc 21o. Chiết suất của nước đối với ánh sáng này là n.= 3 Tính góc tới. 2. Hai dây dẫn thẳng dài song song mang dòng điện cùng chiều có độ lớn I1 = 3 A và I2 = 2 A đặt trong không khí. Một mặt phẳng (P) vuông góc với 2 dây và cắt 2 dây dẫn I1, I2 lần lượt tại hai điểm A, B cách nhau 20 cm. a) Tính độ lớn cảm ứng từ tại M thuộc mặt phẳng (P) và có MA = 16 cm, MB = 4 cm. b) Gọi B ,B lần lượt là vectơ cảm ứng từ do dây dẫn I1, I2 gây ra tại điểm N thuộc 12 mặt phẳng (P). Biết B12= 6B . Tính AN và BN. Câu 2: (4,0 điểm): 1. Đặt một điện tích điểm tại O trong không khí thì vectơ cường độ điện trường tại A, B vuông góc và có độ lớn lần lượt là 2560 V/m, 1440 V/m. Tính độ lớn cường độ điện trường lớn nhất trên đoạn AB. 2. Cho mạch điện như hình vẽ: ξ = 9 V; r = 3 Ω; Đ1(3 V – 1 W); Đ2(6 V- 3 W). Biết hai đèn sáng bình thường. Tính điện trở mỗi đèn và tính R1, R2. R2 Ð1 Ð2 R1 ξ,r Câu 3: (4,0 điểm): 1. Đặt hai điện tích điểm q1 = 1 nC, q2 = −9 nC lần lượt tại hai điểm A, B cách nhau 9,6 cm. Bỏ qua tác dụng trọng lực của các điện tích. a) Giả sử hai điện tích cố định. Tìm vị trí đặt q3 đế lực điện tổng hợp do 2 điện tích tác dụng lên q3 bằng không. b) Giả sử hai điện tích không cố định. Tìm vị trí, dấu và độ lớn của q3 để lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích đều bằng không. 2. Đặt vật AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tiêu cự 30 thu được ảnh A1B1 cùng chiều với vật. Biết A nằm trên trục chính và AA1 = 40 cm. a) Tính khoảng cách từ vật đến thấu kính. b) Dời vật theo phương song song với trục chính đến vị trí mới thu được ảnh A2B2 = A1B1. Vật phải dời theo chiều nào một đoạn bằng bao nhiêu?
2. Câu 4: (4,0 điểm): 1. Từ điểm A trên mặt phẳng ngang AB = 9 m truyền cho vật một vận tốc v0 = 9 m/s trượt trên phương ngang rồi tiếp tục chuyển động lên mặt nghiêng BC đủ dài (góc nghiêng là α = 30o). Lấy g = 10 m/s2, hệ số ma sát giữa vật và các mặt AB, BC đều bằng 0,25. Tính khoảng thời gian chuyển động và quãng đường đi được của vật từ khi bắt đầu truyền v0 cho đến khi vừa dừng hẳn không chuyển động. C A B α A B 2. Cho cơ hệ như hình vẽ: hai vật nhỏ có khối lượng m1 = 5 kg, 2 m2 = 2 kg ban đầu đều cách sàn nhà 52 cm. Lấy g = 10 m/s , bỏ qua mọi ma sát, bỏ qua bỏ qua khối lượng các ròng rọc và các dây nối. Chiều dài các dây đủ dài để các vật không va chạm vào ròng rọc. Thả hệ chuyển động tự do từ trạng thái nghỉ. a) Tính giá tốc của mỗi vật và lực kéo do hệ thống tác dụng lên trần treo AB. m2 m1 b) Tính độ cao cực đại mà m1 đạt được so với sàn nhà. Câu 5: (4,0 điểm): 1. Cho mạch điện như hình vẽ: ξ1 = 4 V, ξ2 = 1 V, r1 = r2 = 1 Ω, R1 = 9 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 19 Ω, tụ điện có điện dung C = 0,6 μC. Bỏ qua điện trở các dây nối. a) Ban đầu khóa K mở, tính điện tích tụ điện. b) Đóng khóa K, xác định chiều và số lượng êlectron chạy qua R4. R3 C M k m1 ξ2, r2 R4 m2 B A N R2 R1 ξ1, r1 m3 2. Cho cơ hệ như hình vẽ: m1 = m2 = m3 = 1 kg; m2 có chiều dài l = 0,5m; m1 có kích thước không đáng kể. Hệ số ma sát giữa các mặt tiếp xúc đều là µ. Lấy g = 10m/s2. Khi 3 buông tay cho hệ chuyển động thì thời gian m1 trượt hết m2 là s. Tính µ. 2 HẾT Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm! Họ và tên thí sinh: .Số báo danh:
3. CÂU Ý NỘI DUNG ĐIỂM - Viết được nsini = sinr. 1 1 - Viết được r – i = 21o 0,5 (2,0) - Thay vào giải ra i = 41,9o. 0,5 -6 - Tính được B1 = 3,75.10 T 0,25 1 -6 2a B2 = 10 T 0,25 (4,0) (1,0) - Hình vẽ 0,25 -6 0,25 ⇒ B = B1 - B2 = 2,75.10 T 2b - Lập luận ngoài và AN<BN 0,5 (1,0) - Tính được AN=6,7 cm; BN=26,7 cm 0,5 - Lập luận được OA vuông góc với OB. 0,5 0,5 1 - Tính được OB = 4OA/3. 0,25 (2,0) - Lập luận được Emax tại H có OH vuông góc với AB. - Tính ra Emax = 4000 V/m. 2 0,75 (4,0) - Tính được Rđ1 = 9 Ω, Rđ2 = 12 Ω. 0,5 2 - Tính được R2 = 9 Ω. 0,75 (2,0) - Tính được I = 5/6 A. 0,25 0,5 - Tính được R1 = 0,6 Ω 1a - Lập luận được M, A, B thẳng hàng và M nằm ngoài AB. 0,5 (1,0) - Tính được MA = 4,8 cm và MB = 14,4 cm. 0,5 1b - Lập luận được q3 < 0. 0,5 (1,0) - Tính được q3 = - 36 nC. 0,5 - Vì ảnh cùng chiều nên là ảnh ảo. 0,25 3 2a - Khoảng cách L = -d’ – d = 40 cm 0,25 (4,0) (1,0) ⇒ d = 20 cm. 0,5 - Vì hai ảnh bằng nhau nên một ảnh thật và một ảnh ảo 0,25 2b - Ta có k2 = -k1. 0,25 (1,0) ⇒ d2 = 40 cm. 0,25 - Vật dời ra xa thấu kính một đoạn 40 – 20 = 20 cm. 0,25 2 - Tính được a1 = -2,5 m/s suy ra vB = 6 m/s. 0,75 - Tính được a2 = -10(sinα + 0,25cosα) 0,75 - Tính được S2 = 3,6/(sinα + 0,25cosα) 0,25 1 0,25 t2 = 0,6(sinα + 0,25cosα) (2,0) Vậy tổng quãng đường S = 9 + 3,6/(sinα + 0,25cosα) 0,25 Và tổng thời gian t = 1,2 + 0,6(sinα + 0,25cosα) 0,25 Học sinh có thể lập luận thêm vật trượt xuống. 4 - Viết được m2g – T = m2a2 0,25 (4,0) 4T – m1g = m1a1 0,25 2a a2 = 4a1 0,25 2 2 (1,25) Giải ra a1 = 30/13 m/s và a2 = 120/13 m/s . 0,25 - Lực kéo tác dụng lên trần FAB = 5T = 100/13 N = 7,69 N. 0,25 ⇒ 2 0,5 2b - Khi m2 chạm sàn thì S1 = h/4 v1 = 0,6. 2 (0,75) - Độ cao cực đại của m1: h1max = h + h/4 + v1 /2g = 0,68 m. 0,25 5 1a - Tính được I = ξ1/(R1 + R2 + r1) = (2/15)A. 0,5
4. (4,0) (1,0) - Tính được UNB = 0,2 V. 0,25 - Tính q = 0,12 μC. 0,25 - Viết được UAB/R2 + (UAB + ξ2)/(R3 + r2) = (-UAB + ξ1)/(R1+r1). 0,25 - Tính được UAB = 1,75 V. 1b - Tính UNB = I1R1 - ξ1 + I2r2 = 1,1625 V. (1,0) - Tính được q’ = 0,6975 μC. 0,25 0,25 -Êlectron chạy qua R4 từ C – N một lượng 0,25 N = (q’ – q)/e = 3,609.1012 hạt. - Vẽ đúng lực tác dụng lên các vật. 0,25 - Viết được m3g – T2 = m3a3 0,25 T2 – T1 - Fms1 – Fms2 = m2a2 0,25 0,25 2 T1 – Fms1 = m1a1 0,25 a1 = a2 = a3 = a 2 2 0,25 - Giải được l = 0,5(a1 + a2)t = 0,5 ⇒ a = 2/3 m/s . - Giải ra μ = 0,2. 0,5