ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP 12 THANH HÓA

Chùm sáng này song song với trục chính của thấu kính.. Phía sau thấu kính đặt một gương phẳng vuông góc với trục chính của thấu kính tại điểm A, mặt phản xạ của gương quay về phía thấu k

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THANH HOÁ

ĐỀ CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

Năm học 2015 - 2016 Môn thi: VẬT LÍ Lớp 9 THCS

Ngày thi: 11 tháng 03 năm 2016

Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)

Đề này có 05 câu, gồm 02 trang

Câu 1 (4,0 điểm)

Một xe tốc hành chuyển động với vận tốc không đổi đi ngang qua một đèn tín hiệu bên đường mất thời gian t0 = 8 s, sau đó nó liên tiếp vượt qua hai tầu điện có cùng chiều dài và mất thời gian

là t1 = 20 s và t2 = 15 s Hỏi tầu điện thứ nhất vượt qua tầu điện thứ hai trong thời gian bao lâu, biết rằng vận tốc của nó gấp 1,5 lần tầu điện thứ hai

Câu 2 (4,0 điểm)

Có một số chai sữa hoàn toàn giống nhau, đều đang ở nhiệt độ tx0 C Người ta thả từng chai lần lượt vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra rồi thả chai khác vào Nhiệt độ nước ban đầu trong bình là t0 = 360C, chai thứ nhất khi lấy ra có nhiệt độ t1 = 330C, chai thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ t2 = 30,50C Bỏ qua sự hao phí do tỏa nhiệt ra môi trường

a Tìm nhiệt độ tx

b Đến chai thứ bao nhiêu thì khi lấy ra nhiệt độ nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C

Câu 3 (5,0 điểm)

1 Cho mạch điện như hình vẽ 1 Nguồn điện có hiệu

điện thế không đổi U = 21 V; biến trở có RNM = 4,5 ,

R1 = 3 Ω, bóng đèn có điện trở không đổi RĐ = 4,5 Ω,

ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể

a Khi khóa K đóng, con chạy C của biến trở ở vị trí

điểm N, thì ampe kế chỉ 4 A Tìm giá trị của R2

b Xác định giá trị của đoạn biến trở RX (từ M tới C) để

đèn tối nhất khi khóa K mở

c Khi khóa K mở, dịch con chạy C từ M đến N thì độ

sáng của đèn thay đổi thế nào ? Giải thích ?

2 Có 2016 điểm trong không gian Cứ hai điểm bất kì

trong số điểm đó, được nối với nhau bằng một điện trở có

giá trị R = 2016 Ω Một nguồn điện có hiệu điện thế 12 V được mắc vào hai điểm trong mạch Bỏ qua điện trở dây nối Tìm công suất tỏa nhiệt trong mạch điện này

Câu 4 (4,0 điểm)

Chiếu một chùm sáng song song tới một thấu kính hội tụ

tiêu cự 20 cm Chùm sáng này song song với trục chính

của thấu kính Phía sau thấu kính đặt một gương phẳng

vuông góc với trục chính của thấu kính tại điểm A, mặt

phản xạ của gương quay về phía thấu kính và cách thấu

kính 15 cm (Hình 2) Trong khoảng từ thấu kính tới

gương, người ta quan sát thấy có một điểm rất sáng

a Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất

sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó đến thấu

kính

b Quay gương tại A đến vị trí gương hợp với trục chính của thấu kính một góc 450 (Hình 3) Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó

Số báo danh

Hình 1

A

A

Hình 3 Hình 2

Đ P

R1

R2 U

c Giữ gương luôn hợp với trục chính một góc 450 (Hình 3) Dịch chuyển gương trong khoảng

từ thấu kính đến tiêu điểm F’sau thấu kính (theo chiều truyền ánh sáng) Xác định quỹ tích các điểm rất sáng quan sát được trong trường hợp này

Câu 5 (3,0 điểm)

Hãy trình bày phương án xác định (gần đúng) khối lượng riêng của một vật nhỏ bằng kim loại Dụng cụ gồm:

- Vật cần xác định khối lượng riêng

- Lực kế

- Ca đựng nước có thể nhúng chìm hoàn toàn vật

- Một số sợi dây nhỏ mềm có thể bỏ qua khối lượng

Coi rằng khối lượng riêng của không khí là D1 và khối lượng riêng của nước là D2 đã biết

-HÕT -Giám thị coi thi không giải thích gì thêm

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THANH HÓA

-ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC

(Đáp án gồm 03 trang)

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

Năm học 2015-2016 Môn thi: Vật lí Lớp 9.THCS

Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi)

Câu 1

4,0 đ

Gọi chiều dài, vận tốc của xe tốc hành, tàu điện thứ nhất và tàu điện thứ hai lần lượt là

l0, l1, l2 và v0, v1, v2

- Ta có l1 = l2 và v1 = 1,5v2

- Khi đi ngang qua đèn tín hiệu: l0 = v0t0 (1)

- Khi vượt qua tàu thứ nhất: l0 + l1 = (v0 – v1).t1 (2)

- Khi vượt qua tàu thứ hai: l0 + l2 = (v0 – v2).t2 (3)

0,5 0,5

-Tàu điện thứ nhất vượt qua tàu thứ hai hết thời gian t: l1 + l2 = (v1 – v2).t

Suy ra: t = 1 2 2

l + l 2l =

v - v 0,5v (4)

0,5 0,5

- Từ (2) và (3) ta có: (v0 – v1)t1 = (v0 – v2)t2 hay (v0 – 1,5v2)20 = (v0 – v2).15

Suy ra : v0 = 3v2 ; Thay v0 vào (1) và (3), ta được l2 = 6v2

0,5 0,5

- Thay l2 vào (4) ta được: t = 2

2

2.6v

Câu 2

4,0đ

- Gọi q1 là nhiệt lượng tỏa ra của nước trong bình khi nó giảm nhiệt độ đi 10C;

- Gọi q2 là nhiệt lượng thu vào của chai sữa khi nó tăng lên 10C

Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ nhất là:

q1(t0 – t1) = q2 (t1 – tx) (1)

- Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ 2 là:

q1 (t1 – t2) = q2 (t2 – tx) (2)

0,5

- Chia (1) và (2) rồi thay số với t0 = 360C, t1 = 330C, t2 = 30,50C ta được: tx = 180C 0,5

- Thay tx = 180C vào (1) và (2) 2

1

=

�

- Từ phương trình (1) suy ra: 1 1 0 2 x x 1 0 x

0,5

0,5

- Tương tự khi lấy chai thứ hai ra, do vai trò của t0 bây giờ là t1 ta có:

2 x 1 1 x

1 2

q

t = t + (t - t )

- Thay (3) vào (4) =>

2 1

1 2

q

q + q

- Tổng quát: Chai thứ n khi lấy ra nhiệt độ:

n 1

1 2

q

q + q

0,5

0,5

- Theo điều kiện: tn < 260C và 2

1

=

q 5

n n

5

t = 18 + (36 - 18) 26 n 5

6

� �

Vậy: đến chai thứ 5 thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C

0,5

Câu 3

5,0đ

1.

3,0đ

1 a.- Khi K đóng và con chạy ở đầu N thì toàn bộ biến trở MN mắc song song với

ampe kế Khi đó mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1

- Lúc này ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính

  5,25

4

21

I

U

0,5

5 , 4

5 , 4

2

2 1

2











R

R R

R R

R R R

đ

đ

b - Gọi điện trở của phần biến trở từ M tới

con chạy là RX, như vậy điện trở của đoạn

từ C đến N là R - RX Khi K mở mạch

điện thành:

R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]}

- Điện trở toàn mạch:

X

X X X

đ X

đ X tm

R

R R R

R R R R R

R R R R R



























5 , 13

81 6

)

1 2

2

Cường độ dòng điện ở mạch chính:

81 6

) 5 , 13 (









X X

X

R U

R

U I

UPC = I.RPC =

81 6

) 9 ( 5 , 4 5

, 13

5 , 4 )

9 ( 81 6

) 5 , 13 (

2

















X X

X X

X X

X

X

R R

R U R

R R

R

R U

0,5

Cường độ dòng điện chạy qua đèn:

81 6

5 , 4

9  2  



X X X

PC đ

R R

U R

U

Đèn tối nhất khi Iđ nhỏ nhất Mẫu của biểu thức trong vế phải của (3) là một tam thức

bậc hai mà hệ số của RX2 âm Do đó mẫu đạt giá trị lớn nhất khi:









) 1 (

2

6

X

x 3) R ( 90

U 5 , 4



 để RX = 3 Vậy khi Rx = 3Ω thì Iđ nhỏ nhất, đèn tối nhất

0,5

c Theo kết quả câu trên, ta thấy: Khi K mở, nếu dịch chuyển con chạy từ M tới vị trí

ứng với RX = 3 Ω thì đèn tối dần đi, nếu tiếp tục dịch chuyển con chạy từ vị trí đó tới

N thì đèn sẽ sáng dần lên

0,5

2

1,5 đ

2 Mạch điện được vẽ như hình bên

Ngoài hai điểm A, B nối với các cực của

nguồn điện thì còn lại là 2014 điểm từ C1

đến C2014 mà giữa chúng từng đôi một

được nối với điện trở R Do tính chất của

mạch cầu nên không có dòng điện chạy

qua các điện trở này và có thể bỏ qua các

điện trở đó trong mạch Khi đó mạch AB

gồm 2015 mạch mắc song song, trong đó

có 2014 mạch nhánh có điện trở 2R và

một nhánh có điện trở R

0,5

0,5

R2

U

X

R-RX

R1

+ U

-A B

C

1

R R

C2014

Điện trở của mạch AB là: AB

2R

2014

R 2014

 Công suất:

2 AB

U

R

0,5

0,5

Câu 4.

4,0 đ

a Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng

cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính

+ Sơ đồ tạo ảnh ���L� ��M�

�

+ Chùm sáng song song với trục chính, sau khi qua thấu kính hội tụ cho chùm

tia ló hội tụ tại tiêu điểm F’ của thấu kính hội tụ F’ lại trở thành vật của gương

M Và qua M, F’ cho ảnh F’’ đối xứng với vật F' qua mặt gương M Ở đây vật

F' ở sau gương (vật ảo) nên ảnh F" ở trước gương (ảnh thật)

+ Vậy các tia ló ra sau thấu kính L, thay vì hội tụ tại tiêu điểm ảnh F' thì đã bị

phản xạ ở gương M và hội tụ tại F" hình đối xứng của F' qua gương M

Ta có: AF"=AF' Vậy OF'' OA OF '' OA AF 15 (20 15) 10 cm '   

0,5

0,5

O X

L

S

F" F'

K

M A

b Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng

cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính

+Tia tới S1I1 cho tia ló I1K1 kéo dài đi qua tiêu điểm F'; nó phản xạ ở mặt gương

và cho tia phản xạ tại K1

+Tia tới SO truyền thẳng tới A, cho tia phản xạ tại A (Vẽ trên hình)

1 OAF 2.45 90

� suy ra AF1 song song với thấu kính

+ Khoảng cách từ F1 đến thấu kính bằng 15 cm

0,5

0,5 0,5

c Xác định quỹ tích các điểm rất sáng quan sát được

-Hình vẽ

+ Ta có F1 đối xứng với F’ qua gương và gương nghiêng góc 450 so với trục

chính nên ' 0

1

OF F 45

+Khi dịch chuyển gương tới B thì ảnh cuối cùng F2 và �OF’F2 = 450

+ Vậy quĩ tích các điểm sáng quan sát được là đoạn thẳng F'M, vuông góc với

mặt phản xạ của gương; nó cũng tạo với trục chính OF' một góc 450, với M nằm

trên mặt phẳng thấu kính

0,5

0,5

0,5

Câu 6

3,0 đ Bước 1: Treo vật vào lực kế.Đo số chỉ của lực kế khi vật ở trong không khí (P1)

Nhúng chìm vật trong nước Đọc số chỉ của lực kế khi vật bị nhúng chìm (P2)

0,5

Bước 2: Thiết lập phương trình:

Gọi thể tích của vật là V, lực đẩy Acsimet khi vật ngoài không khí là PA1 và khi vật ở

trong nước là FA2

Khi vật trong không khí: P1 = P - FA1 = P - 10D1V (1)

Khi vật được nhúng chìm trong nước: P2 = P - FA2 = P - 10D2V (2) 0,5

S

K

1

I 1

A

S 1

O

B

F’

z F 2

F1

M

Từ (1) và (2); 1 2

P P V

10(D D )





 (3)

P D P D

P P 10D V





0,5 0,5

Khối lượng của vật: 1 2 2 1

P D P D P

m

10 10(D D )



Khối lượng riêng: 1 2 2 1

1 2

P D P D m

D



-HẾT -Chú ý: Học sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.