SỞ GD & ĐT ĐIỆN BIÊN TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN ĐỀ ĐỀ XUẤT ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC ĐBDHBB Năm học: 2022 - 2023 MÔN: VẬT LÝ LỚP 11 Thời gian làm bài: 180 phút (Đề gồm 05 câu 02 trang) Câu TĨNH ĐIỆN (4,0 điểm) Cho mặt phẳng rộng tích điện đều, mang điện tích âm với mặt độ mặt σ, tạo thành hình chóp cạnh đáy a , cạnh bên b Trên trục đối xứng hình chóp điểm O cách mặt đáy h, có đặt hạt mang điện tích dương có độ lớn q, khối lượng m Thả nhẹ cho hạt chuyển động tự Xác định tốc độ cực đại mà hạt thu ( Bài toán bỏ qua tác dụng trọng lực) Câu ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỪ (5,0 điểm) IR Cho mạch điện (hình 1) Tụ D R điện có điện dung C=1F ban đầu E khơng mang điện, điện trở R=10, C IoR Uo nguồn điện có suất điện động E=20V có UR K O điện trở khơng đáng kể Điốt D có Hình Hình đường đặc trưng Vơn-Ampe (hình 2), với Io=1A, Uo=10V Bỏ qua điện trở dây nối khố K Tính tổng nhiệt lượng toả R sau đóng K Một dây dẫn mảnh, đồng chất, tiết diện có điện trở 10  uốn thành vịng trịn có bán kính r = 10cm Nối hai điểm A, B vòng với hiệu điện U = 20V dây nối không điện trở Phương dây nối qua tâm vòng dây, chiều dài chúng coi lớn vô hình vẽ Biết góc   AOB = 300 a) Xác định cảm ứng từ tâm vòng dây b) Cắt bớt cung AB để mạch điện hình vẽ Tính cảm ứng từ tâm vịng dây A A O Hình B O B Hình Câu QUANG HÌNH (4,0 điểm) Người ta cắt từ cầu làm thủy tinh chiết suất n  1,5 bán kính R = 10cm lấy hai chỏm cầu mỏng, để nhận hai thấu kính phẳng lồi với đường kính 1cm 2cm Các thấu kính dán đồng trục với Trên trục cách hệ thấu kính 1m đặt nguồn sáng điểm phía bên hệ đặt ảnh vng góc trục Hỏi phải đặt ảnh để kích thước vết sáng ảnh nhỏ nhất? Và kích thước bao nhiêu? Câu DAO ĐỘNG CƠ (4,0 điểm) Một khối lập phương đồng chất có cạnh a đặt đỉnh nửa hình trụ bán kính đáy R Nửa hình trụ giữ cố định cho mặt phẳng ln nằm ngang Ở thời điểm ban đầu, tâm khối lập phương đỉnh nửa hình trụ Khối lập phương dao động quanh vị trí cân Giả thiết dao động không trượt a) Hãy tìm mối liên hệ bán kính hình trụ chiều dài cạnh khối lập phương để vị trí cân đỉnh bền b) Với điều kiện thỏa mãn, tìm tần số dao động nhỏ khối lập phương c) Tìm biên độ góc cực đại θmax để dao động ổn định Hình Câu PHƯƠNG ÁN THỰC HÀNH (Điện, Quang, Dao động) (3,0 điểm) Cho dụng cụ: 01 nguồn điện chiều (có điện trở trong), 01 vôn kế ( không lý tưởng), 01 hộp điện trở mẫu, dây nối Xây dựng phương án thí nghiệm xác định suất điện động, điện trở nguồn điện trở vôn kế dùng HẾT Người đề: Ngô Thanh Dũng (098193526) Người kiểm tra: Nguyễn Thị Phương Thúy (0858476229) SỞ GD & ĐT ĐIỆN BIÊN TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN HDC ĐỀ HỌC SINH GIỎI KHU VỰC ĐBDHBB Năm học: 2022 - 2023 MÔN: VẬT LÝ LỚP 11 Thời gian làm bài: 180 phút (HDC gồm 05 câu 04 trang) Đáp án Câu Điểm - Áp dụng định lý O-G ta tính cường độ điện trường mặt gây ra:  E1  (1) 2 1,0 Mặt đáy ABC tạo véc tơ E1 hướng dọc theo Ox thuộc mặt SDA - Trong mặt phẳng SDA cường độ điện trường mặt cịn lại tạo với SH góc (900- α ) với   DS H Mặt SCB tạo E O hướng mặt SCB E vng góc SD chứng tỏ OE2 tạo với Ox góc( 900 - α) độ lớn E2 = E1 Tương tự mặt bên lại hợp với Ox góc ( 900 - α) Cường độ điện trường tổng hợp O chọn trục Ox chiều dương ta có E0  E1  E2cos(90   )  E1(1  sin  ) (2) Tìm sin   DH 1 a , DH  DA  acos30  DS 3 DS= SC2  CD2  b2  a sin   (4 đ) Thay vào ta có 12b  3a     a  (3) 1  2  4b2  a  E 0x a2 2,0 Biện luận : a) b>a E0x> hạt xuống gặp đáy, công điện trường động thu được: A  Fh  mv2  v  2qhE x (4) m b) b= a đứng yên O: v= c) b Cảm ứng từ cung tròn  mang dòng điện gây tâm là: I  B  2 107 r 2 Gọi B1, B2, I1; I2 độ lớn cảm ứng từ cường độ dòng điện hai phần vịng dây B1 I1  B2 I  2    U I R R 2   Mà    I2 U R1  R2 =>B1 = B2 Vậy cảm ứng từ tâm vòng dây là: B  B1  B2  (T) khơng phụ thuộc vào góc  lớn hay bé b)Cắt bớt cung AB điện trở lại R = 10(1- 30/360) = 55/6  Dòng điện chạy dây dẫn là: I = U/R = 120/55 A I   Từ trường tâm O là: B = 2 107 1    4 106 T r  2  Ta cắt cầu (chiết suất n) bán kính R  10cm lấy chỏm cầu để nhận thấu kính phẳng lồi L1 , L2 có đường kính D1 , D2 (với D1  D2  2cm ) chúng có tiêu cự f: S1’ S’ S ’ ’ d d 2 d1 d1 1 10  (n  1)   f  (cm) f R n 1 Sơ đồ tạo ảnh: (L1) DL (L2) O 1,0 D S’2 m I B (4 đ) d1 0,5 A D S 1,5 S’1 0,5 l Đường tia sáng hình vẽ Từ ta thấy vết sáng có kích thước nhỏ Dm  AB I với OI  l Mặt khác, ta có: 1 1   ' *  ' (2) ' f d1 d1  d1 d 0,5  D m d1'  l  (3)  d1'  D1 + Dựa vào tính chất đồng dạng ta được:  '  Dm  l  d (4)  D2 d 2'   3Dm 3Dm  l  l   l   f (5) Cộng vế (3) vế (4): ' '  D1 D1   d1 d  f D1  (*)  Dm  f  3   d  Từ (2), (3), (5) suy ra:  l  f (**) f     d Quả cầu làm thuỷ tinh hữu nên lấy n  1,5 (gần đúng)  f  20(cm)  Dm  0,59(cm) Suy ra:  l  17,65(cm) a) Khi khối lập phương m nghiêng góc nhỏ khỏi VTCB (điểm tiếp xúc B) momen trọng lực trục quay qua B phải có tác dụng kéo m trở lại => phương trọng lực phải bên phải B => xG < xB Với: xB = R.sinθ xG = (R + a/2)sinθ – IG.cosθ = (R + a/2)sinθ – Rθ.cosθ (vì IG = BK = = R.θ) Ta cần có: (R + a/2)sinθ – Rθ.cosθ < R.sinθ θ → => R > a/2 b) + Tìm mơ men qn tính trục quay tức thời qua B (với θ nhỏ) 0,5 0,5 1,0 1,5 IB = (4 đ) + Độ cao G VTCB: h0 = R + a/2 + Độ cao G vị trí góc θ: h = (R + a/2)cosθ + BK.sinθ (R + a/2)(1 – θ2/2) + Rθ2 + Bảo toàn năng: + Đạo hàm hai vế theo thời gian, ta được: θ'’ = => Tần số dao động nhỏ: ω2 = 1,5 c) Dao động ổn định giá trọng lực nằm bên trái B xB = xG 1,0 Cơ sở lý thuyết: - Sơ đồ mạch điện: Hình E  U r  R  RV  RV E, r r  RV   R U ER V ER V Hình RV R V , thì: y = a1x + b, U r  RV Trong đó: a1  ; b  (1) ER V ER V Đặt: x  R; y  E, r 0,5 R - Sơ đồ mạch điện: Hình E  U  Hình R  RV Rr  R V r  RR V Ur  U RR V RR V RV V r  RV r    U ER V E R 1 ; y  , thì: y = a2x + b, R U r  RV Trong đó: a  r ; b  E ER V Đặt: x  (2) 0,5 - Từ (1), (2) ta có: R V  ; r  Ea , đó, E nghiệm phương trình: Ea1 (3 đ) a1a E  b1E   (*) Thí nghiệm: a) Tiến trình thí nghiệm: - Mắc sơ đồ mạch điện Hình 1: Thay đổi giá trị điện trở R, với giá trị R, đọc số U vôn kế, điền vào bảng số liệu - Mắc sơ đồ mạch điện Hình 2: Thay đổi giá trị điện trở R, với giá trị R, đọc số U vôn kế, điền vào bảng số liệu b) Xử lý số liệu: - Bảng số liệu 1: x = R (Ω) U (V) y = 1/U Đồ thị: Hình + Độ dốc: a1 = tanα1 + Ngoại suy: b - Bảng số liệu 2: R (Ω) U (V) x = 1/R y = 1/U 0,5 1/U(V) b 1/U(V) b 0,5 α1 R (Ω) Hình α2 0,5 1/R (Ω) Hình Đồ thị: Hình + Độ dốc: a2 = tanα2 + Ngoại suy: b - Giá trị E, r, Rv tính theo (*) 0,5 Ghi : - Nếu học sinh làm theo cách khác với đáp án mà kết cho điểm tối đa tương ứng - Nếu kết thiếu sai đơn vị trừ tối đa 0,5 điểm cho toàn thi - Điểm thi khơng làm trịn PHẦN KÝ XÁC NHẬN: TỔNG SỐ TRANG (GỒM ĐỀ THI VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM) LÀ:….… TRANG NGƯỜI RA ĐỀ THI NGƯỜI THẨM ĐỊNH XÁC NHẬN CỦA BGH (Họ tên, chữ ký) VÀ PHẢN BIỆN CỦA (Họ tên, chữ ký, đóng dấu) TRƯỜNG (Họ tên, chữ ký) 10