Đề học sinh giỏi Vật lý 11 năm 2022 – 2023 trường THPT Phùng Khắc Khoan – Hà Nội

Đề thi môn vật lý Lớp 11 Trang 1/ 2 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI

TRƯỜNG THPT PHÙNG KHẮC KHOAN - THẠCH THẤT

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG CÁC MÔN VĂN HÓA KHỐI 10, 11

NĂM HỌC 2022-2023 ĐỀ THI MÔN:VẬT LÝ LỚP 11

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):

Hai điện tích điểm q1=4.10^-8C, q2= 3

4q1 lần lượt đặt tại hai điểm cố định A và B trong không 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) .

Nguồn điện có E=12V, điện trở trong r=2, R1=1, R2=2, Rx là một biến trở. Bỏ qua điện trở của các dây nối và khóa K.

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 CHÍNH THỨC

Hình 3.1

R1

R2

Rx

E,r

K

Đề thi môn vật lý Lớp 11 Trang 2/ 2

2. K đóng, thay đổi giá trị biến 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.

a. Tìm x0, P0

b. Cho x2=9x1. Tìm P1.

Câu 4 (3điểm):

Ở nhiệt độ t1 = 25⁰ 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) Hình3.2

Px(W)

P0

x0

x1 x2

P1

Rx(

)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT PHÙNG KHẮC KHOAN

- THẠCH THẤT

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG CÁC MÔN VĂN HÓA KHỐI 10, 11

NĂM HỌC 2022-2023

Câu 1 (3đ) a

b

ĐÁP ÁN VẬT LÝ 11 Biểu điểm Tác dụng lên quả cầu có các lực : trọng lực 𝑃⃗ , lực căng 𝑇⃗ , lực điện 𝐹 ( hình vẽ)

+ Khi quả cầu cân bằng : 𝑃⃗ + 𝑇⃗ + 𝐹 = 0⃗

+ Khi đó tan 𝛼 =^𝐹

𝑃= ^𝑞𝐸

𝑚𝑔 𝐸 =^{𝑚𝑔.𝑡𝑎𝑛𝛼}

𝑞 = ⁵

√3. 10⁵ (V/m) + 𝑇 = ^𝑃

𝑐𝑜𝑠𝛼= ¹

√3 (N)

0,5 đ 0,5đ 0,5đ Đổi chiều E quả nặng chuyển động theo hướng ngược lại

+ Theo định lý động năng :

∆𝑊_đ= 𝐴_𝑇+ 𝐴_𝐹+ 𝐴_𝑃 = 𝑊_đ𝑂− 𝑊_đ𝐴 =^{𝑚𝑣𝑂2}

2

+ AT=0 ( do lực căng luôn vuông góc với hướng chuyển động) + AF=𝑞𝐸𝑑 = 𝑞𝐸𝑙𝑠𝑖𝑛𝛼

+ AP= 𝑚𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠𝛼)

 ^𝑚.𝑣02

2 = 𝑞𝐸𝑙𝑠𝑖𝑛𝛼 + 𝑚𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠𝛼) 𝑣_𝑂= √^{2𝑞𝐸𝑙.𝑠𝑖𝑛𝛼}

𝑚 + 2𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠𝛼) = 2,6(m/s)

0,5đ

0,5đ

0,5đ

Câu2 (4,5đ) a

Vẽ đúng hình và biểu diễn được các véc tơ cường độ điện trường

V m

AH

E₁  kq¹₂ 2,25.10³ / ; V m BH

E₂  kq²₂ 48.10³ /

Tính được EE₂ E₁ 45,75.10³V/m

0,5đ 0,5đ 0,5đ

b

Vẽ đúng hình và biểu diễn được các véc tơ cường độ điện trường Suy ra ABC vuông tại C

E1 =k ^q1₂

AC = 4.10³V/m E2 =k ^q2₂

BC = 3.10³V/m E E₁²E₂² = 5.10³V/m

0,5đ

0,25đ 0,25đ 0,5đ P

T F





T



O 

P F

A E

c

Vẽ đúng hình và biểu diễn được các véc tơ cường độ điện trường

Tại C ta có E₁₂E₃ 0  E₁₂ E₃ E₁₂cùng phương , ngược chiều với E₃

Và có độ lớn E12 = E3 Suy ra q3 <0 Xét tam giác ACM: Ta có tan A=⁴

3 và cotan C =⁴

3 nên C+A=90⁰. Suy ra CM là đường cao

¹ ₂ ¹ ₂ ¹₂

CM  AC  BC Suy ra CM = 24cm E₃ k ^q3₂

 CM Suy ra

2 3 8 3

. 3, 2.10

q E CM C

k

  

0,5đ

0,25đ

0,25đ

0,5đ

Câu3 (5đ) a

+ K mở

Cấu trúc mạch ngoài : R1ntR2

+ Điện trở mạch ngoài RN=R1+R2=3()

+ Cường độ dòng điện qua mạch chính : 𝐼 = ^𝐸

𝑟+𝑅_𝑁 = ¹²

2+3= 2,4 (A) + I=I1=I2=2,4A

+ Nhiệt lượng tỏa ra trên R2 là

𝑄₂ = 𝐼₂². 𝑅₂𝑡 = 2,4². 2.1800=20736(J)

0,5đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ

b

K đóng

Cấu trúc mạch ngoài : R1nt( R2//Rx), đặt Rx=x + có 𝑅_2𝑥 = ^{𝑅2.𝑅𝑥}

𝑅2+𝑅𝑥 = ^2𝑥

2+𝑥

+ Điện trở mạch ngoài : 𝑅_𝑁 = 𝑅₁+ 𝑅_2𝑥 = 1 + ^2𝑥

2+𝑥 =^2+3𝑥

2+𝑥

+ Dòng điện qua mạch chính : 𝐼 = ^𝐸

𝑟+𝑅_𝑁=^12(2+𝑥)

6+5𝑥 = 𝐼₁ = 𝐼_2𝑥 + Hiệu điện thế giữa hai đầu Rx : 𝑈_𝑥 = 𝑈_2𝑥 = 𝐼_2𝑥. 𝑅_2𝑥 = ^24𝑥

6+5𝑥

+ Công suất tiêu thụ trên Rx : 𝑃_𝑥 =^𝑈𝑥2

𝑅_𝑥 = ^242𝑥

(6+5𝑥)² (1) a/ Theo cosi : 6 + 5𝑥 ≥ 2√30𝑥 → 𝑃_𝑥 ≤ ²⁴²

4.30= 4,8𝑊 Dấu « = » khi x=1,2=x0, P0=Pxmax=4,8W

b/ x=x1, x=x2=9x1  P1=P2

𝑥₁

(6 + 5𝑥₁)² = 𝑥₂ (6 + 5𝑥₂)²

 x1.x2=1,44

 x1=0,4 ; x2=3,6

0,5đ

0,5đ

0,5đ

0,5đ

0,5đ

Thay vào (1) được P1=P2=3,6W 0,5đ Câu4

(3đ) . Điện trở của dây tóc ở 25⁰ C: R1 = = 2,5 .

Điện trở của dây tóc khi sáng bình thường: R2 = = 30 .

Vì: R2 = R1(1+(t2 – t1))  t2 = - + t1 = 2644⁰ C.

1đ

1đ

1đ

Câu5 (4,5đ) a

Vẽ được các véc tơ cảm ứng từ 𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗ _1𝑂 , 𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ _2𝑂 𝐵_𝑂

⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝐵₁₀ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ _2𝑂 𝐵_1𝑂 =2. 10⁻⁷𝐼

𝑎 = 𝐵_2𝑂 = 1,6. 10⁻⁵ (𝑇) 𝐵_1𝑂

⃗⃗⃗⃗⃗⃗ , 𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗  _2𝑂

𝐵_𝑂 = |𝐵_1𝑂− 𝐵_2𝑂| = 0

0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ

b Tại M: vẽ các véc tơ cảm ứng từ tại M 𝐵_1𝑀 = ^2.10−7𝐼

√𝑎²+𝑥² = 𝐵_2𝑀 𝐵_𝑀

⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝐵_1𝑀 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ _2𝑀 , Có (𝐵⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ , 𝐵_1𝑀 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) = 𝛼 = 𝐴𝑀𝐵_2𝑀 ̂ ( vẽ hình)

 𝐵_𝑀 = 2𝐵_1𝑀𝑐𝑜𝑠^𝛼

2 = 2𝐵_1𝑀𝑐𝑜𝑠(𝐴𝑀𝑂)̂ , 𝑐𝑜𝑠𝐴𝑀𝑂̂ = ^𝑥

√𝑎²+𝑥²

 𝐵_𝑀 = 4. 10⁻⁷𝐼. ^𝑥

𝑎²+𝑥²

Theo cosi : 𝑎²+ 𝑥² ≥ 2𝑎𝑥

4.10⁻⁷.8 0,2 =  𝐵_𝑀 ≤ 4. 10⁻⁷. ^𝐼

2𝑎 = 1,6. 10⁻⁵(𝑇)

BM max=1,6.10^-5 T khi x=a=10cm

0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ

0,5đ 0,25đ

1 1

I U

2 2

I U

1 2

R R

  1

A B

O B2O

B1O

B2M

B BM

O B1M

M

A a

x