24 đề thi học sinh giỏi Vật Lí 11 cực hay có đáp án

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI
ĐỀ XUẤT ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI
TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN
KHU VỰC DUYÊN HẢI – ĐBBB
Môn: Vật lý – Lớp 11
----------------------------
Bài 1 (4 điểm): Tĩnh điện
Hai bản kim loại A và B (cô lập) phẳng giống nhau được đặt nằm ngang, song song, đối
diện với nhau. Diện tích của mỗi bản là S và khoảng giữa chúng bằng d. Tích điện cho bản A đến
điện tích –q rồi nối tắt hai bản với nhau. Trong không gian giữa hai bản A và B, tại khoảng cách
d/4 bên trên bản dưới, người ta đặt vào một tấm kim loại D có cùng diện tích S, khối lượng và
điện tích của tấm này là m và q.
a) Tìm điện tính của mỗi bản kim loại A và B khi đó.
b) Hỏi phải truyền cho tấm kim loại D một vận tốc cực tiểu bằng bao nhiêu theo hướng thẳng
đứng lên trên để trong quá trình chuyển động nó đạt được tới độ cao d/4 so với vị trí ban đầu của nó?
Bài 2 (5 điểm): Điện và điện từ
1) Mạch điện được cấu tạo bởi các đi ốt lý tưởng, tụ điện C và hai cuộn cảm thuần có độ tự cảm
L2 = 4L1. Ban đầu khóa K mở, tụ điện được tích điện đến hiệu điện thế V0. Người ta đóng khóa
K. Hãy viết biểu thức của dòng điện đi qua L2.
2) Giải lại bài trên nếu đi ốt không lý tưởng mà có đường đặc trưng Volt-Ampe như hình dưới.
Ghi chú V0 trong hình vẽ là có giá trị ở ý trên.
Bài 3 (4 điểm): Quang hình
Khi thấu kính lồi mỏng đặt trong không khí, khoảng cách từ tâm thấu kính tới tiêu điểm về hai
phía là bằng nhau. Giả sử môi trường về hai phía của thấu kính lồi mỏng L không giống nhau, có
chiết suất lần lượt là n1 và n2, thì mỗi phía của thấu kính có một tiêu điểm (giả sử là F1 và F2) và
khoảng cách từ tâm thấu kính đến F, F’ cũng không giống nhau và lần lượt có giá trị là f và f’.
a) Lập công thức thấu kính.


b) Nếu có 1 tia sáng gần trục, tạo với trục chính góc φ hướng tới tâm thấu kính thì tia ló tạo với
trục chính góc φ’ là bao nhiêu?
c) Tìm biểu thức liên hệ giữa bốn đại lượng f, f’, n1, n2.
Bài 4 (4 điểm): Dao động vật rắn
Một khối lập phương đồng chất có cạnh là a được đặt
trên đỉnh của một nửa hình trụ bán kính đáy R. Nửa hình
trụ được giữ cố định sao cho mặt phẳng của nó luôn nằm
ngang. Ở thời điểm ban đầu, tâm khối lập phương ở ngay
trên đỉnh của nửa hình trụ. Khối lập phương có thể dao
động quanh vị trí cân bằng này. Giả thiết dao động này không trượt.
a) Hãy tìm mối liên hệ giữa bán kính hình trụ và chiều
dài cạnh khối lập phương để vị trí cân bằng ở đỉnh là bền.
b) Với điều kiện trên được thỏa mãn, tìm tần số dao động
nhỏ của khối lập phương.
c) Tìm biên độ góc cực đại θmax để dao động ổn định.
Bài 5 (3 điểm): Phương án thực hành.
Cho các dụng cụ sau: một nguồn điện không đổi, một tụ điện chưa biết điện dung, một
điện trở có giá trị khá lớn đã biết, một micrôampe kế, dây nối, ngắt điện, đồng hồ bấm giây và
giấy kẻ ô tới mm. Hãy đề xuất phương án thực nghiệm để đo điện dung của tụ điện đã cho.
……………………………………Hết ………………………………..

HƯỚNG DẪN CHẤM
Bài 1 (4 điểm): Tĩnh điện
a) Lúc đầu hệ gồm hai tụ C C 1 và 2 mắc song song, ta có:  S  S 4 S 0 4S C C 0 0 1     3 d ; 2 1
………………………………..0,5đ d 3 d d 4 4 Vì C q C q 1 tích điện 1 , 2 tích điện 2 , ta có:
q  q q  q 1  / 4q 1 2 1 q q 1 2   q 3
 / 4q ……………………………………….0,5đ C C 2 1 2 1 1  2 2 q q  1 q2 3 2 d
b) Năng lượng ban đầu của hệ: E  2
mv   1  2   E  mv 1 0    . …..0,5đ 2 2 1 0  C C 2 32 S 1 2  0
Khi tấm kim loại lên được độ cao d/4 so với vị trí ban đầu. Lúc này hệ gồm hai tụ ' ' C ,C mắc 1 2  2 ' ' S  S song song, ta có: C C 0 0 1 
. ………………………………………….0,5đ 2   d / 2 d
Chúng lần lượt có điện tích ' q và ' q ' '
 q q q / 2 ………………………………0,5đ 1 2 1 2 '2 '2 mgd 1  q q  1
Năng lượng của hệ lúc này bằng 1 2 2 E       mv 2  ' ' 4 2 C C  2  1 2  2 mgd q d 1 2  E    mv 2
. ………………………0,5đ 4 4 S 2 0
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: E E 1 2 2 2 1 3q d mgd q d 1 2 2  mv     mv 0
…………………………….0,5đ 2  S 32  4 4 S 2 0 0 1 2 q d mgd 2 q d gd 2  mv    2 v   2 0 32 0  S 4 16 Sm 2 0 0 2 q d gd  v0min  
………………………… 0,5đ 16 S m  2 0 2 q d gd
Vậy vận tốc tối thiểu cần truyền cho tấm kim loại: v0min   . 16 S m  2 0
Bài 2 (5 điểm): Điện và điện từ


1) + Khi K vừa đóng, không có dòng điện đi qua D1, khung dây dao động chỉ bao gồm tụ điện và cuộn L2, có tần số
Dòng qua L2 có biểu thức i2(t) = I02sinω02t
Biên độ xác định từ bảo toàn năng lượng Từ đây
………………………………………………...0,5đ
+ Sau nửa chu kỳ, tụ phóng hết điện còn dòng I2 đạt giá trị cực đại, cuộn bắt đầu nạp trở lại cho
tụ và tụ đổi cực, khi đó dòng sẽ đi qua cả hai đi ốt
Định luật Kirchoff cho khung chứa hai cuộn cảm:
…………………………………………. 0,5đ
Định luật Kirchoff cho nút i1 + i2 = i
Định luật Kirchoff cho khung chứa tụ và cuận cảm L2
………………………………………………….0,5đ
Thế các phương trình vào nhau ta được
………………………………………………..0,5đ Đổi biến
ta đưa phương trình về dạng