Đề thi HSG Vật Lí 11 Trường THPT Chuyên Bảo Lộc - Lâm đồng

SỞ GD&ĐT LÂM
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI ĐỒNG
KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT NĂM HỌC 2023 - 2024 CHUYÊN BẢO LỘC ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Môn: VẬT LÍ (Đề thi gồm 03 KHỐI: 11 trang)
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Câu I. (4 điểm) (Tĩnh điện)
Một điện tích điểm q được đặt
trong bán môi trường điện môi ε ε ε 1, 1 P 2
cách mặt phẳng ¿) một khoảng x. Bán r
môi trường còn lại là một chất điện q
môi đồng tính đẳng hướng lấp đây x
với hệ số điện thẩm tỉ đối ε2 lấy mặt
phẳng ¿) làm biên với chân không. Hình 1
Biết rằng trong phương pháp ảnh điện ta có thể thêm vào một
hệ tỉnh điện bât kỳ một mặt phẳng dẫn rộng vô hạn có điện thế bằng 0. Hãy tìm:
1. Mật độ điện mặt của các điện tích liên kết theo khoảng cách
r tại điểm P trên mặt phân cách theo điện điểm q.
2. Lực do điện tích liên kết tác dụng lên q và thế tĩnh điện
tương tác của điện môi với q khi này. Biện luận các giá trị ε1 và ε2
khi môi trường đặt q là không khí và nửa không gian còn lại là vật dẫn.
Câu II. (5 điểm) (Cảm ứng điện từ) y + (2) ⃗B × Trang 1/17 O x ̶L (1) Hình 2 Hình 2
Một tụ điện phẳng có khoảng cách giữa hai bản tụ là d, được
đặt trong không khí và nối với nguồn điện một chiều có hiệu điện
thế U. Trong khoảng không gian giữa hai bản tụ điện có từ trường
đều với véc tơ cảm ứng từ có độ lớn B và có hướng như Hình 2 (ở
đây ⃗B=−B⃗k với ⃗k là véc tơ đơn vị hướng theo trục O z). Một electron
có khối lượng m và điện tích với độ lớn e, xuất phát từ gốc tọa độ
0 trên bản tích điện âm (bản 1) với vận tốc ban đầu bằng 0. Giả
thiết các bản tụ điện có kích thước đủ dài. Bỏ qua trọng lực của
electron. Xét chuyển động của electron trong mặt phẳng xO y.
1. Tìm biểu thức sự phụ thuộc của vận tốc của electron vào thời gian t.
2. Tại thời điểm t, electron có tọa độ (x , y) và tốc độ v. Tìm biểu
thức v theo e, U, m, d, và y.
3. Tìm phương trình chuyển động của electron trong hệ tọa độ
x0y. Hiệu điện thế U phải thỏa mãn điều kiện gì để electron có thể
đến được bản dương (bản 2).
Câu III. (4 điểm) (Quang sóng)
Nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc màu vàng tươi λ=589nm
đặt cách tấm mica mỏng dày h>0 một khoảng L có chiết suất n=1,4
(Hình 3). Quan sát các vân giao thoa ở một màn nhỏ E, màn này
cũng cách tấm mica một khoảng L, hướng vuông góc với tia phản S E L θ L h Hình 3
xa. Góc tới chùm sáng được đặt ở θ=600.
1. Hãy tìm bề dày h nhỏ nhất trong các trường hợp sau: Trang 2/17
a) Trên màn hứng các tia phản xạ giao thoa có cường độ yếu nhất.
b) Nguồn S thực chất là nguồn phát xạ Natri gồm hai màu vàng
sắc nét rất sít nhau là λ=589nm và λ'=589,6 nm. Trên màn hứng được
chùm phản xạ cường độ mạnh nhất ở cùng một vị trí.
Coi chiết suất của bản là không đổi theo bước sóng.
2. Xác định độ đơn sắc cho phép δλ để có thể quan sát được λ
giao thoa biết độ dày h của lớp mica lúc này bằng 0,1 mm.
Câu IV. (4 điểm) (Dao động vật rắn)
Một khối hình trụ đặc, đồng chất, bán kính R, khối tâm O
nằm trên một mặt phẳng nằm ngang. Một lỗ trụ tâm O1 có bán
kính R được khoét vào trong khối sao cho phần lỗ trụ bị khoét tiếp 4
xúc trong với khối hình trụ đặc (Hình 4). Trục của lỗ khoét và trục O1 O Hình 4
khối trụ ban đầu song song nhau. Kích thích cho khối dịch ra khỏi
vị trí cân bằng một chút rồi thả tự do cho nó dao động lăn không trượt.
1. Tìm momen quán tính của khối trụ đã bị khoét đối với trục
quay qua O và vuông góc với mặt phẳng đáy của khối trụ.
2. Tìm tần số góc và chu kì dao động nhỏ của khối trụ bị khoét.
Câu V. (4 điểm) (Phương án thực hành) Cho các dụng cụ sau: Trang 3/17
- Một biến trở con chạy R có giá trị khả biến từ 0 đến 50 .
- Một tụ điện có điện dung C.
- Một nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 24V và tần số 50Hz không đổi.
- Một vôn kế (giả sử lí tưởng).
- Dây nối điện và khóa K cần thiết.
Hãy đề xuất phương án xác định điện dung C của tụ điện.
Yêu cầu: Trình bày cơ sở lí thuyết, các bước tiến hành, bảng biểu
cần thiết và cách xử lí số liệu để xác định C. --Hết-- Trang 4/17