Vì trên màn thu được vệt sáng tròn có diện tích không phụ thuộc vào vị trí của màn E nên ánh sáng ló ra sau L 2 phải là chùm sáng song song do đó tiêu điểm chính F của thấu kính phân kì [r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
TẠO
BẮC GIANG
(Đề gồm 02 trang)
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
NĂM HỌC 2011 - 2012 MÔN THI: VẬT LÍ LỚP 9 Ngày thi: 01/4/2012
Thời gian làm bài: 150 phút.
(Không kể thời gian giao đề)
Câu 1: (4,5 điểm)
a) AB là vật sáng, A’B’ là ảnh của AB qua thấu
kính (hình 1) Cho biết loại thấu kính được sử
dụng Bằng phép vẽ, hãy xác định vị trí quang
tâm, tiêu điểm chính của thấu kính
b) Một thấu kính phân kì có tiêu cự 20 cm
Đặt một ngọn nến AB cao 15 cm, vuông góc
với trục chính của thấu kính phía trước và
cách thấu kính 20 cm Ngọn nến AB qua thấu
kính cho ảnh A’B’
Tìm vị trí và chiều cao của A’B’
Câu 2:(4,5 điểm) Cho sơ đồ mạch điện như
hình 2: đèn Đ ghi 6 V – 3 W, các điện trở có giá
trị R1 = 6 Ω, R2 = 15 Ω, R3 = 6 Ω Bỏ qua điện
trở của ampe kế và các dây nối Đặt vào hai đầu
đoạn mạch A, B hiệu điện thế không đổi UAB
a) Biết rằng đèn Đ sáng bình thường Xác định
hiệu điện thế UAB và số chỉ của ampe kế A
b) Giữ nguyên giá trị hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch đã tìm được ở câu a và thay ampe
kế bằng một vôn kế có điện trở vô cùng lớn Xác định số chỉ của vôn kế khi đó
Câu 3:(4,0 điểm) Một khung dây dẫn hình
vuông không biến dạng MNPQ chuyển động
thẳng đều trong mặt phẳng trang giấy Khung
dây chuyển động từ ngoài vào vùng không gian
có từ trường đều (chỉ tồn tại trong miền ABCD)
Từ trường đều có các đường sức từ vuông góc
với mặt phẳng trang giấy và có chiều đi từ phía
trước ra phía sau, kí hiệu (hình 3)
Xác định chiều của dòng điện chạy trong khung (nếu có) Giải thích ?
A
B
A’
B’
Hình 1
P Q
C D
Hình 3 chiều chuyển động
A Đ
B
R1
R2
R3
Hình 2
P N
M
A
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2Câu 4:(4,0 điểm) Trên màn chắn sáng (P) cố định có một lỗ tròn nhỏ, người ta gắn vừa vặn
vào lỗ tròn đó một thấu kính hội tụ L1 cótiêu cự 20 cm Chiếu một chùm sáng song song tới thấu kính, phía sau màn chắn có một màn hứng ảnh (E) song song với màn chắn (P)
a) Khi di chuyển màn (E) (E luôn song song với P) thì người ta nhận thấy có hai vị trí của màn (E) cho vệt sáng tròn có đường kính bằng một nửa đường kính của thấu kính Xác định khoảng cách giữa hai vị trí đó
b) Đặt xen giữa L1 và màn (E) một thấu kính phân kì L2 đồng trục, cùng kích thước với L1, cách L1 một khoảng 5 cm Khi đó người ta thu được trên màn (E) một vệt sáng tròn có diện tích bằng tiết diện của L2 và không phụ thuộc vào vị trí của màn E Xác định tiêu cự của thấu kính L2
Câu 5:(3,0 điểm) Cho sơ đồ mạch điện như hình 4:
đặt vào hai đầu đoạn mạch A, B hiệu điện thế
không đổi UAB = 24 V, biến trở PQ có điện trở
toàn phần R0 = 25 Ω, các điện trở có giá trị
R1 = 24 Ω, R2 = 7 Ω Bỏ qua điện trở của dây nối
và khoá K
a) Khi khoá K mở: di chuyển con chạy C thì nhận
thấy khi
nhất Xác định số chỉ của ampe kế A và công suất
toàn mạch khi đó
b) Cố định vị trí con chạy C ở câu a rồi đóng khoá K Xác định số chỉ của ampe kế A
-Hết -Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm!
Họ và tên thí sinh Số báo danh:
Giám thị 1 (Họ tên và ký)
Giám thị 2 (Họ tên và ký)
A B
R2 R1
Hình 4
K Q P
C
A
Trang 3ĐÁP ÁN – HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ THANG ĐIỂM Câu 1:
a)(2,5 điểm) Vì AB là vật sáng qua thấu kính cho ảnh A’B’ cùng chiều và nhỏ hơn vật nên thấu kính là thấu kính phân kì
- Xác định O: nối AA’ và BB’ cắt nhau tại O thì O là quang tâm của thấu kính
- Dựng thấu kính:
+) Kéo dài AB và A’B’ cắt nhau tại I thì I là điểm tới trên thấu kính
+) Dựng thấu kính phân kì qua OI
+) Trục chính: kẻ đường thẳng qua O và vuông góc với OI
- Xác định tiêu điểm chính: từ A kẻ đường thẳng song song với trục chính cắt OI tại J, kẻ đường thẳng qua A’J cắt trục chính tại F’ thì F’ là tiêu điểm chính (tiêu điểm ảnh chính) Lấy F đối xứng với F’ qua O ta có tiêu điểm chính thứ hai của thấu kính (tiêu điểm vật chính)
- Hình vẽ:
b) (2 điểm) Vẽ hình minh hoạ
- Vì AB ở tiêu điểm chính F’ của thấu kính và vuông góc với trục chính, tứ giác ABIO là hình chữ nhật và B’ là giao của hai đường chéo Mà A’B’ vuông góc với trục chính nên A’B’ là đường trung bình của tam giác AOB
Do đó, A’B’ = AB/2 = 7,5 cm và OA’ = OF’/2 = 10 cm
A
B
A’
B’
I
J
O F’
O
I
A F'
B
F B’
A’
Trang 4Câu 2: (4,5 điểm)
a) Giả sử dòng điện trong mạch có chiều như hình 2.1
- Vì ampe kế có điện trở rất nhỏ nên mạch điện trở thành hình 2.2
{R2 // (R1 nt [RĐ // R3])}
- Các đại lượng định mức của đèn:
2 Đ
U
P
đm
P
U
- Tính điện trở :
+) Đoạn mạch PB:
3
3
4
R R R
§ 3§
§
+) R13Đ = R1 + R3Đ = 10
+) Điện trở tương đương của đoạn mạch chính:
2 13 t
2 13
6
R R R
§
®
§
- Vì đèn sáng bình thường nên UPN = 6 V và IĐ = Iđm = 0,5A
+) Cường độ dòng điện chạy qua R3:
PB 3 3
U
R
+) Cường độ dòng điện chạy qua R1: I1 = I3 + IĐ = 1,5A
+) Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch: U = U2 = U13Đ = I1R13Đ = 1,5.10 = 15V
+) Cường độ dòng điện chạy qua R2:
2 2 2
U
R
+) Số chỉ của ampe kế IA = I2 + IĐ = 1,5A
b) Khi thay ampe kế bằng vôn kế có điện trở vô cùng lớn thì mạch điện trở thành
R1 // (R2 nt RĐ) nt R3 (hình 2.3)
- Giả sử dòng điện trong mạch có chiều như hình 2.3
- Tính các điện trở:
+) R2Đ = R2 + RĐ = 27Ω
+)
1
12
1
54 11
R R
R
2§
§
2§
+) Rtđ = R3 + R12Đ =
120
Trang 5- Cường độ dòng điện mạch chính tđ
U
+) UMP = I.R12Đ = 6,75V
+) Cường độ dòng điện qua R2 và đèn:
MP 2Đ
2Đ
U
R
+) Cường độ dòng điện qua R1:
MP 1 1
U
R
- Số chỉ của vôn kế UV = UĐ + UR3 = 11,25V
Câu 3:(4 điểm)
- Khi chưa có phần nào của khung dây vào trong vùng không gian có từ trường thì không có đường sức từ nào gửi qua khung nên trong khung dây không có dòng điện cảm ứng
- Khi khung dây đang vào trong vùng không gian có từ trường: số đường sức từ qua khung tăng dần nên trong khung xuất hiện dòng điện cảm ứng Dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều
- Khi khung dây nằm toàn bộ trong từ trường đều thì số đường sức từ qua khung không thay đổi nên không có dòng điện chạy trong khung dây
- Khi khung dây đang ra khỏi vùng không gian có trường thì số đường sức từ qua khung dây giảm dần nên trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng Dòng điện cảm ứng trong khung dây có chiều M N P Q
Câu 4:(4 điểm)
a) Khi màn E ở vị trí thứ nhất E(1): xét hai tam giác đồng dạngOIF'và ABF':
AF
- Khi màn E ở vị trí thứ nhất E(2): xét hai tam giác đồng dạngOIF'và CDF' :
CF
- Khoảng cách giữa hai vị trí của màn: L = AF’ + CF’ L = f = 20 cm.
P
O
I
F’
B A
D
C
E(1 )
E(2)
L
Trang 6b) Chùm sáng chiếu tới L1 là chùm song song nên các tia ló sẽ hội tụ tại tiêu điểm chính F’ của thấu kính hội tụ
- Thấu kính L2 ở sau L1 nên ánh sáng chiếu tới L2 là chùm sáng hội tụ (hoặc phân kì) Vì trên màn thu được vệt sáng tròn có diện tích không phụ thuộc vào vị trí của màn E nên ánh sáng ló ra sau L2
phải là chùm sáng song song do đó tiêu điểm chính F của thấu kính phân kì L2 phải trùng với tiêu điểm chính F’ của thấu kính hội tụ L1
Do đó, tiêu cự của thấu kính phân kì L2 là f2 = f1 – 5 = 15 cm
Câu 5:(3 điểm)
a) Khi khoá K mở:
Gọi x, RA lần lượt là điện trở phần CP của biến trở và điện trở của
ampe kế
- Mạch điện: RA nt {(R1 // x) nt R2}
- Điện trở tương đương của mạch điện:
tđ A 2 1CP A
24
24
x x
- Cường độ dòng điện mạch chính: A
U
24
24
x x
- Vì R1 // x nên ta có: I1 24Ix (2)
x
Mặt khác: I = I1 + Ix (3)
Kết hợp (1)(2) và (3), ta có:
2
24 I
x
x
- Công suất tiêu thụ trên biến trở khi đó
2
A
P =I
(31 R )
x x
x x
x
x
x
Đặt
A A
24(7 R )
B (31 R ) x
x
Công suất trên biến trở lớn nhất khi B nhỏ nhất
Vì
A
24(7 R )
x
(do điện trở của ampe kế không đổi)
nên B đạt giá trị nhỏ nhất khi
A A
24(7 R )
x
Theo giả thiết: R0 = 25Ω và khi đó
A = 1Ω
A U
R2 R1
Hình 5
K Q P
C
Trang 7- Điện trở tương đương của toàn mạch Rtđ = 12,8Ω.
- Cường độ dòng điện mạch chính: tđ
R 12,8 , suy ra mpe kế chỉ 0,1875A.
- Công suất toàn mạch khi đó: P = U.I = 24.0,1875 = 45W
b) Cố định con chạy ở ý a rồi đóng khoá K Gọi R3 = RCP = 6Ω, R4 = RCQ = 19Ω
Mạch điện đã cho trở thành: RA nt (R1 // R3) nt (R2 // R4) nt R2
- Điện trở tương đương của toàn mạch tđ
360,6 R
32
- Cường độ dòng điện mạch chính tđ