Các tia sáng xuất phát từ nguồn sáng S sau khi nhiều lần phản xạ liên tiếp sẽ đi vào lỗ AA', lỗ này có thể nhỏ tuỳ ý.. Nhờ vậy ánh sáng sẽ hội tụ vào một diện tích nhỏ.[r]
Trang 1PHÒNG GD&ĐT
TÂN YÊN
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
Năm học: 2011-2012 Môn: Vật lý 9 Thời gian làm bài: 150 phút
Câu 1: 1 điểm
Một động cơ điện hoạt động bình thường ở hiệu điện thế 220 V khi đó dòng điện chạy qua động cơ là 4A Biết hiệu suất của động cơ điện là 90% Tính điện trở của cuộn dây cuốn động cơ trên?
Câu 2: 1,5 điểm
Biến trở AB có điện trở lớn nhất là R0 = 6000 Ω , các Vôn kế có điện trở lần lượt
là R1 = 2000 Ω , R2 = 4000 Ω Điện trở của dây nối và khoá K đều không đáng
kể Hiệu điện thế giữa hai đầu MN không đổi UMN = 60V
a, Khóa K mở các vôn kế chỉ bao nhiêu?
b, Khoá K đóng, tìm vị trí
con chạy C để không có dòng điện
chạy qua K? Khi đó các vôn kế chỉ
bao nhiêu?
c, Khi đóng khoá K, tìm vị trí
con chạy C để hai vôn kế chỉ cùng
một giá trị Khi đó dòng điện qua
khoá K là bao nhiêu và chạy theo
chiều nào?
Câu 3: 2 điểm
Cho mạch điện như hình 2
Biết U = 15 V, R = 35Ω , bộ bóng đèn
gồm các đèn loại (2,5V - 1,25W)
a, Tìm công suất tối đa mà bộ
bóng đèn có thể tiêu thụ?
b, Nếu bộ trên có 15 bóng đèn
Hỏi phải ghép như thế nào để chúng
sáng bình thường?
c, Nếu như chưa biết số bóng thì
phải dùng bao nhiêu bóng và ghép như
thế nào để chúng sáng bình thường và có
hiệu suất cao nhất?
Câu 4: 1,5 điểm
Hình 1
K
D
N M
C
B A
Hình 2 R U
Trang 2Xác định chiều của lực điện từ (hình a), chiều của dòng điện (hình b) và tên các từ cực của nam châm (hình c) như sau:
Câu 5: 2 điểm
Cho quang hệ như hình 3 Vật AB đặt vuông góc với trục chính ( Δ ) của thấu kính và cho ảnh A'B'
a, Xác định loại thấu kính, đặc điểm của ảnh A'B', nêu cách dựng và dựng quang tâm O của thấu kính, thấu
kính, các tiêu điểm của thấu kính?
b, Cho biết OA = 15cm; OF =
40 cm bằng kiến thức hình học hãy
tính khoảng cách từ ảnh tới thấu kính
và tỉ số ABA ' B '
c, Chứng minh rằng khi đưa
vật AB ra rất xa thấu kính thì ảnh
A'B' của vật sẽ nằm trên tiêu điểm?
Câu 6: 1 điểm
Chứng minh rằng ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kỳ luôn nhỏ hơn vật?
Câu 7: 1 điểm
Để hội tụ ánh sáng vào một diện tích nhỏ, người ta nghĩ ra một thiết bị như hình
vẽ 4 Thiết bị là một ống hình nón, mặt trong phản xạ ánh sáng tốt Các tia sáng xuất phát từ nguồn sáng S sau khi nhiều lần phản xạ liên tiếp sẽ đi vào lỗ AA', lỗ này có thể nhỏ tuỳ ý Nhờ vậy ánh sáng sẽ hội tụ vào một diện tích nhỏ Đề án trên
có thể thực hiện được không? Giải thích?
Hình 4
A
A' S
I
Hình c Hình b
Hình a
F
F I
S
N
Hình 3
()
A
B A'
B'
Trang 3HƯỚNG DẪN CHẤM VẬT LÝ 9
Công suất tiêu thụ của động cơ:
P = U.I = 220.4= 880(W) Công suất có ích của động cơ:
TCT: H= P i
P .100 %⇒ P i= H P
100 %=
90 %.880
100 % =792(W )
Công suất hao phí của động cơ:
PHP = P – Pi = 880 – 792 =88(W)
(Phần công suất hao phí này do điện trở của dây dẫn cuốn động
cơ sinh ra)
Vây điện trở của dây dẫn cuốn động cơ trên là:
TCT: PHP = I2.R ⇒ R= PHP
I2 =
88
16=5,5(Ω)
0.25 0,25 0,25
0,25
2 a *Tóm tắt:
Vẽ, phân tích mạch (R1 nt R2)// RAB
Điện trở tương đương đoạn MDN:
RMDN = R1 + R2 = 2000 +4000 = 8000(Ω) Cường độ dòng điện chạy qua đoạn MDN:
I= UMN
RMDN=
60
6000=0 , 01( A)
Số chỉ Vôn kế V1:
U1 = I R1 = 0,01 2000 = 20(V)
Số chỉ Vôn kế V2:
U2 = I R2 = 0,01 4000 = 40(V)
0.25
0,25
b Vẽ, phân tích mạch điện (R1// RAC)nt(R2 // RCB)
Để không có dòng điện chạy qua khóa, ta có mạch cầu cân bằng
R1
RAC=
R2
RCB⇔ R1
RAC=
R2
RAB− RAC⇒ RAC=2000(Ω)
Vậy điểm C phải đặt vào vị trí sao cho R Ω
Trang 4Vì mạch cầu cân bằng nên Khi đóng hoặc mở khóa K, cường độ dòng điện qua các Vôn kế là không đổi:
U1 = 20(V)
U2 = 40(V)
0,25
c Đặt RAC=x
Vì UMNvà các điện trở có giá trị không đổi nên để các vôn kế chỉ cùng một giá trị thì RMD = RDN
Ta có: R1x
R1+x=
R2(R0− x)
R2+(R0− x )
Gải phương trình tìm được RAC = x = 4000(Ω)
Tính được: U1 =U2 = 30(V) Tính được: IV1 = 0,015(v), IV2 = 0,0075(v)
IK= |I V 1 − I V 2|= |0 , 015 −0 , 0075| =0 , 0075( A)
Vì IV1 > IV2 nên dòng điện chạy qua khóa K có chiều từ D đến C
0,25
0,25
3
a Tóm tắt:
Tính được công suất của cụm bóng đèn:
PC = U.I – I2.R Tính được Pmax = 93,75 (W)
0,25 0,25
Ta có:
Cường độ dòng điện định mức qua đèn là
Iđm = Pđm/Uđm = 0,5 A ; Giả sử bộ đèn mắc thành m dãy song song, mỗi dãy có n đèn nối tiếp (các đèn sáng bình thường), m,n +Z¿¿
Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = m.Iđm
và UC = n.Uđm
Mà U = UR + UC => 15 = 0,5.m.R + 2,5.n
⇔ 0,3m + 2,5n = 15 ( 1) + Khi số đèn là: N = m.n = 15 ( 2)
Từ (1) và (2) ta có phương trình:
5n2 – 30.n + 9 = 0 (nZ+) Giải PT ta được: n1 = 5,7 (loại); n2 = 0,3(loại)
Vây với 15 bóng đèn thì ta không thể ghép cho các đèn sáng bình thường được.
0,25 0,25 0,25
0,25
c Khi chưa biết số đèn:
Ta tìm m,n xuất phát từ phương trình 0,3.m+ 2,5n =15 (m,n +Z¿¿ )
m = 15 −2,5 n0,3 =150− 25 n
3
Vì m,n Z+ nên (150- 25n) phải là bội dương của 3 Vây
n =3 => m = 25
Vây ta phải dùng N=m.n = 75 bóng mắc 25 dãy song song, mỗi dãy có 3 bóng nối tiếp thì các đèn sẽ sáng bình thường.
Hiêu suất của mạch điện:
H= P C
P=
U C I
Ui =
U C
U =
2,5 n
n
6
0.25
Trang 5Vì chỉ có duy nhất một cách mắc nên đó cũng chính là cách mắc
có hiệu suất cao nhất.(n =3, m=25)
0.25
4
Mỗi phần 0.5 điểm
5
a *A’B’ là ảnh ảo của AB tạo bởi thấu kính hội tụ
*Các đặc điểm:
-Ảnh ảo
-Ảnh lớn hơn vật
-Ảnh và vật cùng chiều
- Dựng đúng
- Nêu đầy đủ cách dựng
0,25
0,25
0,25
b -Chứng minh đúng công thức
-Tìm ra OA'=24cm
- Tỷ số: ABA ' B '= 24
15=1,6
0,5
0,25
c - Vẽ hình
- Chứng minh CT : d’=
d f
d − f=
f
1− f
d
Khi d →=∞ ⇒ f
d →=0 ⇒d '=f
Vây khi Vật AB tiến ra xa vô cùng thì ảnh A’B’ nằm trên tiêu
0,25
0,25
6
- Vẽ hình
-Chứng minh CT : d’= d+f d f
- Tìm được
h'
h =
d '
d =
d
df
d +f
=d +f f
Vì d+f >f Vây d+f f >1⇒ h '
h >1⇒h '>h
Vây ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kỳ luôn nhỏ hơn vật
0,25 0,25
0,5 Xét tam giác IJN, góc phản xạ (i1’) tại I là góc ngoài tam giác:
Vậy: i1’ = α+i2 trong đó góc INJ=α (góc có cạnh tương ứng vuông góc)
⇒i2=i1− α vậy sau mỗi lần phản xạ góc tới mới lại giảm đi một giá trị α ( α là góc ở đỉnh hình nón)
0,25
Trang 6Do đó sau một số lần phản xạ liên tiếp trong hình nón tia tới sẽ có góc tới bằng 00 hoặc nằm bên kia đường phát tuyến tại mặt cắt AA’
- Nếu góc tới bằng 00 thì tia ló sẽ quay lại trùng với tia tới
- Nếu tia tới nằm bên kia pháp tuyến tại mặt cắt AA’ thì ánh sáng
sẽ truyền ra ngoài tạo thành chùm phân kỳ
Vì thế ánh sáng Từ nguồn sáng S không thể hội tụ tại lỗ nhỏ như hình vẽ
Đề án trên không thể thực hiện đươc
0,25
0,25
7
0,25
HS giải cách khác, nếu đúng thì cho điểm tương đương.