Sở GD - ĐT Thanh Hóa Trờng THPT Đông Sơn I đề thi học sinh giỏi Môn Vật lý - Lớp 11 - Năm học 2007 - 2008 Thời gian làm bài : 180 phút Cõu 1 (4 im) Cho hai in tớch im q 1 = 4C; q 2 = 9C t ti hai im A v B trong chõn khụng v i AB=1m. in tớch q 0 t ti im M sao cho lc in tng hp tỏc dng l ờn q 0 bng 0. Hi in tớch q 0 phi cú giỏ tr bng bao nhiờu lc in tng hp tỏc dn g lờn q 1 v q 2 u bng 0. Cõu 2 (4 im) Cho mch in nh hỡnh v, bit R 1 = 18 v in tr ton mch AB l 9. Nu i ch R 1 cho R 2 thỡ in tr ca mch AB bõy gi l 8. 1. Tớnh R 2 v R 3 . 2. Bit R 1 , R 2 , R 3 chu c hiu in th ln nht ln l t l U 1 = 12V, U 2 = U 3 = 6V. Tớnh hiu in th v cụng sut ln nht m b in tr mc nh hỡnh v chu c. 3. Mc b in tr núi trờn ni tip vi mt b búng ốn gm cỏc ốn ging nhau cú ghi 3V - 1W, tt c c mc vo mch cú hiu in th U=18V khụng i . Tỡm cỏch mc b búng ốn vi s búng nhiu nht m cỏc ốn vn sỏng bỡnh thng. Cõu 3 (4 im) Cho mch in nh hỡnh v. R 1 = R 2 = R 3 = 40. R 4 = 30. r = 10. Ampe k in tr khụng ỏng k ch 0,5A 1. Tớnh sut in ng ca ngun in. 2. Nu i ch ngun v ampe k thỡ ampe k ch bao nhiờu. Cõu 4 (4 im) Trong mt phng nghiờng gúc = 60 0 so vi mt phng nm ngang cú hai thanh kim lo i c nh, song song theo ng dc chớnh, cỏch nhau khong l = 20cm, ni vi nhau bng mt in tr R = 2. on dõy dn AB in tr r = 1, khi l ng m = 10g, t vuụng gúc vi hai thanh kim loi cú th tr t khụng ma sỏt trờn hai thanh ú. H thng c t trong t trng u cm ng t B = 2,5T. Th cho AB trt khụng vn tc ban u. 1. Tớnh vn tc thanh AB khi nú chuyn ng u v cng dũng in qua R 2. Thay R bng t in cú in dung C = 10mF. Tớnh gia tc ca thanh AB. Ly g = 10m/s 2 . Cõu 5 (4 im) Cho h thu kớnh nh hỡnh v.f 1 = 30cm, f 2 = -10cm, khong cỏch t AB n O 1 l 45cm. O 1 O 2 = l. 1. Tỡm iu kin ca l nh cui c ựng cho bi h thu kớnh l nh tht. 2. Xỏc nh giỏ tr ca l khi AB di chuyn tr ờn trc chớnh thỡ ln ca nh cui cựng cho bi h luụn khụng i. HT R 1 R 2 R 3 A B A R 1 R 2 R 3 R 4 , r R A B B A B B O 1 O 2 Sở GD - ĐT Thanh Hóa Trờng THPT Đông Sơn I đáp án đề thi học sinh giỏi Môn Vật lý - Lớp 11 - Năm học 2007 - 2008 NộI DUNG đIểM Cõu 1 ( 4 im ) Gi 21 F;F l lc do q 1 v q 2 tỏc dng lờn q 0 - lc in tng hp tỏc dng l ờn q 0 = 0 ta phi cú: 21 FF - Do q 1 , q 2 cựng du nờn: M AB - Ta cú: F 1 = F 2 )x1( qqk x qqk 2 02 2 01 2 2 2 1 )x1( q x q - Thay s x = 0,4m - Vỡ q 1 , q 2 tỏc dng lờn nhau nhng lc y nờn lc tỏc dng lờn q 1 , q 2 bng 0 thỡ q 0 phi mang in tớch õm V F 21 = F 01 2 10 2 21 4,0 qq k 1 qq k q 0 = 0,16q 2 q 0 = -1,44C 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Cõu 2 ( 4 im ) 1) ( 1 im ) Ta cú: R AB = 9 = 32 32 RR18 )RR(18 (1) R AB = 8 = 32 32 RR18 )R18(R (2) T (1) v (2) rỳt ra R 3 = 18 - R 2 Thay vo (2) ta c R 2 = 12; R 3 = 6 2) ( 1 im ) Dũng in ln nht m cỏc in tr chu c l: I 1m = A 3 2 R U 1 m1 I 2m = A5,0 R U 2 m2 I 3m = A1 R U 3 m3 Vỡ R 2 ni tip R 3 nờn dũng in ln nht cú th qua R 2 , R 3 l I 23m = I 2m = 0,5A U A23B m = I 23m .R 23 = 18.0,5 = 9V 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 x A B M Vì R 1 //R 23 mà U m = 12V nên hiệu điện thế lớn nhất m à mạch AB chịu được là: U ABm = U A23Bm = 9V Công suất lớn nhất mạch chịu đ ược: W9 9 9 R U P 2 AB 2 ABm m  3) ( 2 điểm ) Vì các đèn giống nhau nên để các đèn đều sáng bình thường thì chúng phải mắc thành bộ đối xứng gồm x nhánh, mỗi nhánh y bóng đ èn Vì I đ = 1/3(A) nên pt hiệu điện thế là: U = U AB + U bộ đèn  y.39.x. 3 1 18   x + y = 6 (x, y nguyên dương) (1) Mặt khác: U = U AB + U bộ đèn  U AB + U bộ đèn = 18 mà U AB  9  U bộ đèn  9  3.y  9  y  3 (2) Từ (1) và (2) ta có y = 3; 4; 5 và giá tr ị tương ứng của x là 3; 2; 1 Vậy với x = 3 và y = 3 thì sẽ có số bóng đèn nhiều nhất là 9 bóng 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 3 ( 4 điểm ) 1) ( 2,5 điểm ) Vì R A = 0 nên ta có mạch mắc như hình sau: * Từ hình vẽ đề ra ta có: I = I 1 + I a (1) I a = I 4 + I 2 (2) Vì R 1 và R 2 mắc song song mà R 1 = R 2 nên I 1 = I 2 Do đó (2)  I a = I 4 + I 1  I 1 = I a - I 4 Thay vào (1)  I = 2I a - I 4 (3) * Từ hình 1 ta tính được R ngoài = 20Ω  30Rr I ngoai      Ta có: U AB =  - Ir = I 4 R 4  45R Ir I 4 4     Thế vào (3) ta được: 45 5,0.2 30      = 18V Vẽ hình 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 R 1 R 2 R 3 R 4 , r I 1 I 2 I 3 I 4 I Hình 1 2) ( 1,5 điểm ) Đổi chỗ nguồn và Ampe kế So hình 2 với hình 1 ta thấy chỉ hoán đổi vị trí của R 3 và R 2 , nhưng vì R 3 = R 2 nên hai sơ đồ là như nhau Vậy số chỉ ampe kế không đổi I a = 0,5A Nếu đổi cực của nguồn so với tr ường hợp trên thì chỉ khác các dòng điện đều có chiều ngược lại Vẽ hình 0,5 0,5 0,25 0,25 Câu 4 ( 4 điểm ) 1) ( 2 điểm ) - Suất điện động cảm ứng:  = Bvlcos - Dòng điện trong mạch: rR cosBvl rR I       - Lực từ tác dụng lên dây: rR cosvlB BIlF 22    - Dây chuyển động đều: 0NPF  - Chiếu lên phương chuyển động: Fcos = Psin       22 222 coslB sinmg)rR( vsinmg rR cosvlB - Cường độ dòng điện qua R khi đó bằng:     tg Bl mg cosBl sinmg I Thay số ta được: v = 4,13m/s và I = 0,346A Vẽ hình 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 R 1 R 2 R 3 R 4 , r I 1 I 2 I 3 I 4 I B N F P  Hình 2 2) ( 2 điểm ) - Thay R bằng tụ thì tụ được nạp điện, điện tích của tụ l à q = CU = C = CBlvcos - Dòng điện chạy qua AB là:        cosCBla t v cosCBl t q I - Do đó lực tác dụng lên AB: F = BIl = CB 2 l 2 acos - Ta có: amNPF  - Chiếu lên phương chuyển động: mgsin - Fcos = ma     222 cosClBm sinmg a - Thay số ta được a = 4,32m/s 2 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 5 ( 4 điểm ) 1) ( 2 điểm ) Sơ đồ tạo ảnh: - Ta có: 11 11 1 fd fd 'd   = 90cm  d 2 = l - d’ 1 = l - 90  80l )l90(10 fd fd 'd 22 22 2      - Để ảnh cuối cùng A 2 B 2 là ảnh thật thì d’ 2 > 0  80l )l90(10   > 0  80cm < 1 < 90cm 2) ( 2 điểm ) - Khi AB di chuyển trên trục chính thì B luôn di chuyển trên đường song song với trục chính. Để A 2 B 2 có độ lớn không đổi thì B 2 phải luôn di chuyển tr ên đường song song với trục chính Vậy: Tia sáng từ B song song với trục chính phải cho tia ló qua hệ thấu kính song song với trục chính  F’ 1  F 2 (Hình vẽ)  l = O 1 O 2 = f 1 - f 2  = 20cm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Vẽ hình 0,5 Nếu học sinh giải bằng cách khác m à đúng thì vẫn cho điểm tối đa AB A 1 B 1 A 2 B 2 O 1 O 2 d 1 d 1 ’ d 2 d 2 ’ O 1 O 2 F’ 1 F 2 . Hóa Trờng THPT Đông Sơn I đề thi học sinh gi i Môn Vật lý - Lớp 11 - Năm học 2007 - 2008 Th i gian làm b i : 180 phút Cõu 1 (4 im) Cho hai in tớch im q 1 = 4C; q 2 = 9C t ti hai im A v B trong. Hóa Trờng THPT Đông Sơn I đáp án đề thi học sinh gi i Môn Vật lý - Lớp 11 - Năm học 2007 - 2008 N I DUNG I M Cõu 1 ( 4 im ) Gi 21 F;F l lc do q 1 v q 2 tỏc dng lờn q 0 - lc in tng hp tỏc. đề ra ta có: I = I 1 + I a (1) I a = I 4 + I 2 (2) Vì R 1 và R 2 mắc song song mà R 1 = R 2 nên I 1 = I 2 Do đó (2)  I a = I 4 + I 1  I 1 = I a - I 4 Thay vào (1)  I = 2I a -