Tiêu đề Đề thi Học Sinh Giỏi năm 2018 môn Vật Lý lớp 11 - Chuyên Hoàng Văn Thụ, Thái Bình.pdf ✅

1 ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 11 Thời gian làm bài:180 phút (Đề thi gồm có 02 trang) Câu 1 (4 điểm) ( Tĩnh điện) : a, Tìm cường độ điện trường do một quả cầu đặc bán kính R tích điện đều theo thể tích với mật độ điện khối gây ra tại điểm cách tâm của mặt cầu một đoạn r. b, Bên trong một khối cô lập tâm O bán kính R, tích điện đều với mật độ điện khối có một cái hốc hình cầu tâm O1 bán kính r, OO1=a (Hình 1). Chứng tỏ điện trường trong hốc là điện trường đều và có độ lớn bằng . Nếu O trùng O1 thì kết quả sẽ ra sao? Câu 2 ( 5 điểm) (Điện từ): Một khung dây kim loại, cứng, hình vuông chiều dài mỗi cạnh là a, có điện trở không đáng kể được đặt trên mặt bàn nằm ngang không có ma sát và được đặt trong không gian có từ trường, đường sức từ thẳng đứng hướng lên. Giả thiết khung không bị biến dạng và ban đầu trong khung không có dòng điện. a) Khung dây được giữ cố định, từ trường không phụ thuộc vào không gian mà chỉ phụ thuộc vào thời gian theo quy luật B=B0(1- kt),với B0 và k là các hằng số dương đã biết. Tìm biểu thức của suất điện động cảm ứng trong khung. Giả thiết bỏ qua suất điện động tự cảm (hình 2) b) Khung dây được thả tự do, khung có khối lượng m và độ tự cảm là L. Cảm ứng từ không phụ thuộc vào thời gian mà chỉ phụ thuộc vào không gian và thay đổi theo quy luật: B=B0(1+kx), (hình 3). Lúc đầu khung dây nằm yên. Ở thời điểm t = 0 khung ở gốc tọa độ, người ta truyền cho khung vận tốc ban đầu 0 v dọc theo trục 0x. - Tìm khoảng thời gian ngắn nhất tmin kể từ thời điểm khung dây bắt đầu chuyển động đến khi khung có vận tốc bằng không. - Tính điện lượng dịch chuyển trong khung trong khoảng thời gian tmin trên Câu 3 ( 4 điểm)( Dao động) : Cho cơ hệ như hình vẽ: Gồm 6 lò xo giống hệt nhau có độ cứng k=200N/m, ban đầu lò xo có chiều dài tự nhiên l=0,5m. Một vật có khối luợng m=2kg ; g=10m/s2 . 1, Đặt hệ thẳng đứng sao cho AD vuông góc với mặt đất a, Xác định VTCB của vật. b, Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn nhỏ theo phương AD, tính chu kì dao động nhỏ của vật 2, Đặt hệ nằm ngang, ABCDEF là khung cứng, hệ đặt trên không và song song với mặt đất ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Hình 2 B 0 v a B x Hình 3 0 Hình 1 A B C D E F 1 2 3 4 5 6
2 a, Xác định VTCB của vật b, Tính chu kì dao động nhỏ của vật Câu 4 (4 điểm) ( Quang hình) : Coi khí quyển Trái Đất như một lớp trong suốt có chiết suất giảm theo độ cao theo công thức: n=n0-ah, với n là chiết suất khí quyển ở độ cao h so với mặt đất; n0 là chiết suất khí quyển ở mặt đất; a là một hệ số không đổi. n và n0 có trị số luôn luôn lớn hơn 1 một chút, còn tích ah luôn luôn rất nhỏ so với 1. Bán kính Trái Đất là R. a, Một tia sáng phát ra từ một điểm A, ở độ cao h0, chiếu theo phương nằm ngang, trong một mặt phẳng kinh tuyến. Tính h0 để tia sáng truyền theo đúng một vòng tròn quanh Trái Đất rồi trở lại điểm A. b, Một tia sáng khác phát ra từ điểm B ở độ cao h bất kì. Tia sáng này nằm trong một mặt phẳng kinh tuyến và làm với đường thẳng đứng tại đó một góc i0. Tính i0 để tia sáng đi qua điểm B’. nằm xuyên tâm đối với điểm B, sau khi phản xạ một lần ở trên tầng cao của khí quyển. Câu 5 (3 điểm) ( Phương án thực hành): 1) Mục đích thí nghiệm: Đo suất điện động của nguồn điện bằng mạch xung đối. 2) Thiết bị thí nghiệm: a) Cầu dây XY gồm một dây điện trở căng trên giá đỡ nằm ngang có thước thẳng dài 1000m b) Nguồn điện áp chuẩn c) Pin điện cần đo kèm theo giá đỡ d) Nguồn điện U một chiều e) Đồng hồ đo điện đa năng hiện số kiểu 830B f) Bộ dây dẫn nối mạch điện 3) Yêu cầu xây dựng phương án thí nghiệm: Hãy nêu phương pháp xác định suất điện động của nguồn điện bằng mạch xung đối từ các dụng cụ nói trên. Trình bày cơ sở lý thuyết. Viết các công thức cần thiết Vẽ sơ đồ mạch điện, thiết lập công thức tính. Trình bày phương pháp đo và cách xử lý số liệu. -------------- Hết ---------------- Họ và tên thí sinh: .......................................................SBD:............................ Họ và tên giám thị số 1: ................................................................................... Họ và tên giám thị số 2: ...................................................................................
3 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ LỚP 11 Nội dung đáp án Câu 1 4 điểm a, Vì lí do đối xứng nên các véc tơ cường độ điện trường tại các điểm khác nhau đều có phương đi qua tâm. Tại những điểm cách đều mặt cầu thì cường độ điện trường có độ lớn bằng nhau - Chọn mặt Gauss là mặt cầu bán kính đồng tâm với mặt cầu tích điện. Khi đó, xét một vi phân diện tích ds: Vậy trên cả mặt kín: -Theo định lý O-G: *Nếu Suy ra: *Nếu Suy ra: b, Coi hốc rỗng là hợp của hai hốc, một hốc mang điện và một hốc mang điện . Phần mang điện cùng với khối cầu tạo ra quả cầu đặc mang điện -Xét một điểm M trong hốc. Coi điện trường này là tổng hợp của điện trường do cầu đặc gây ra là và điện trường do hốc mang điện âm gây ra Trong đó: ; Dựa vào hình vẽ: Ta có: nên hai tam giác đồng dạng. Hay Nếu hai tâm trùng nhau thì : 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 Câu 2 5 đ a. Suất điện động cảm ứng trong khung là dt d ec    0,5 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
4 do bỏ qua suất điện động tự cảm nên ta có dt SdB ec   b) Gồm hai phần, Tìm khoảng thời gian ngắn nhất tmin -Khi khung chuyển động có hai suất điện động cảm ứng: -Suất điện động cảm ứng e1c do độ lớn của B thay đổi và suất điện động cảm ứng e2tc do hiện tượng tự cảm. Theo định luật Ôm cho mạch kín trong khung ta có e1c +e 2tc =ỉR vì R=0 nên: Dấu (-) là thể hiện i ngược chiều với chiều dương của công tua (chiều dương của công tua liên hệ với chiều của đường sức từ theo quy tắc nắm bàn tay phải) còn độ lớn của i là Vì lực tác dụng nên hai cạnh ngược chiều nhau nên PTĐL II cho chuyển động của khung trên trục Ox là -F2 + F1 =mx'' hay   x mx L B a k  i a B  k x  B  k x  mx      2 4 2 0 0 2 0 1 (1 ) (1 ) (vì x2-x1=a) Đưa về dạng: 2 4 2 0 k a B x" x 0 mL . (*) như vậy tính chất dao động của khung từ khi v=v0 đến khi v=0 là dao động điều hòa với tần số 2 4 2 0 k a B mL   ; 2 0 2 4 2 k a B mL T   Khung có v = 0 sau 1⁄4 chu kì: min 2 4 2 0 T mL t 4 2 k a B    . Xác định lượng điện tích dịch chuyển Nghiệm của phương trình (*) là 2 4 2 0 k a B x Acos t mL            . t = 0 có (0) (0) x 0; v 0 2        . Vậy 2 4 2 0 k a B x Acos t mL 2            và ) 2 sin(  v  A t  ;Khi t = 0 thì v = v0 nên 0 0 2 4 2 0 v mL A v k a B    ; do trong suốt thời gian trên dòng điện không đổi chiều nên 2 0 0 2 0 2 0 2 0 / 4 0 / 4 0 2 0 ) 2 cos( B k a mv L B a k v L B a k A A t dt L B a k q i dt T T             0,5 1,0 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 Câu 3 4điểm 1) a) Khi vật ở VTCB ta có: Chiều dài của lò xo 1 là: l1=l+y Chiều dài của lò xo 4 là: l4=l-y