- Giả sử khối nước đá tan hết thì độ giảm tương tối là o o o Δh ε = H trong đó Δh lào độ giảm chiều cao mực nước, Ho là chiều cao ban đầu của nước... Hiện tượng: Ban đầu thanh chuyển độ
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BÀI THI CHỌN HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA CẤP TỈNH
NGÀY THI: 21/3/2015 MÔN THI: VẬT LÍ - LỚP 9
Bản hướng dẫn chấm có 05 trang
Bài 1 ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM (3,5 điểm)
Chọn gốc tọa độ O tại giao điểm của hai đường
thẳng, gốc thời gian là lúc hai chất điểm cùng
chuyển động
Tọa độ của chất điểm A1 phụ thuộc vào thời gian:
1
Tọa độ của chất điểm A2 phụ thuộc vào thời gian:
2
0,5
0,5
Khoảng cách giữa hai chất điểm ở thời điểm t
Áp dụng định lí hàm số cô-sin trong ∆OA A1 2, ta được:
2 2 2
d =x +y −2xy cosα (3)
Thế (1), (2) vào (3), ta được:
d = −(l v t) +(v t) −2v t(l −v t).cosα
d =(v + +v 2v v cos )tα −2 (vl +v cos )tα +l
(Dạng tam thức bậc 2: f (t) at= 2+ +bt c)
0,5
0,5
2 min
1 2 1 2
(v v cos ) b
t 2a v v 2v v cos
= − =
l
Khi đó 2min min 2 2 2
1 2 1 2
v sin
α
∆
l
0,5 0,5
Áp dụng:
o
3
1 2
1 2 1 2
(v v cos ) 1.(40 60.cos 60 ) 7
v v 2v v cos 40 60 2.40.60.cos 60 760
−
l
(khoảng 0,552 phút)
o 2
1 2 1 2
38
v v 2v v cos 40 60 2.40.60.cos 60
α
l
0,25
0,25
Bài 2 NHIỆT HỌC (3,5 điểm)
1 Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho khối nước đá nóng đến 0
oC
đ
2.a - Vì khối lượng riêng của đá nhỏ hơn của nước do đó khi đá tan thì mực nước
trong bình giảm xuống
- Giả sử khối nước đá tan hết thì độ giảm tương tối là o o
o
Δh
ε =
H trong đó Δh lào
độ giảm chiều cao mực nước, Ho là chiều cao ban đầu của nước
đ
n đ
D - D
ΔV = SΔh = - Δh =
S là tiết diện đáy bình
0,25
0,5
ĐỀ CHÍNH THỨC
y
x
A2
A1
x
Trang 2- Thể tích ban đầu của nước và nước đá trong bình là Vo: V = SHo o
Mặt khác ta có
đ
o n
V = +
o
n đ
D + D m
H =
Độ giảm tương đối khi đá tan hết: o o n
o n
đ đ
Δh D - D
ε = = = 0,053 (5,3%)
Vậy ε < ε khối nước đá không tan hết.o
0,5 0,25
2.b
- Vì khối nước đá không tan hết do đó nhiệt độ khi cân bằng là 0oC
- Gọi Δm là khối lượng nước đá tan, phương trình cân bằng nhiệt ta có:
n
n
λΔm
C mt = λΔm t =
mC
⇒ (t là nhiệt độ ban đầu của nước).
- Độ giảm tuyệt đối của mực nước n
đ n đ
D - D Δm
Δh =
⇒
o o
= =
n n o
λΔm λ ε 340000.2,75
0,25
0,25
0,25 0,5
Bài 3 DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU (4,0 điểm)
1.
- Điện trở bóng đèn: đm
đ đm
2 2
- Cường độ dòng điện định mức: đm đm
đm
0,5 0,5
2.
- Công suất tiêu thụ trên biến trở:
2
x đ
x
P R I R
144
R
Ta thấy: Pxmax khi x
x min
144 R R
+
- Áp dụng bất đẳng thức Cô-si: x
x
144
R 2 144 24
- Dấu “=” xảy ra khi x x
x
144
- Công suất tiêu thụ cực đại trên biến trở: x max
24 24 16
+
0,5
0,5
0,25
0,25
3. - Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn là U
từ công thức I k U= ⇒ 2
2
1
U = I
k (1)
- Hiệu điện thế trên biến trở: U = IR (2)R o
- Tổng các hiệu điện thế đó bằng hiệu điện thế của nguồn:
0,25
0,25
Trang 3o o 2
1
o o 2
1 I R I U 0
k + − = (3)
- Biệt thức (dellta) của phương trình (3) này là: 2 o
o 2
U
k
∆ = + (4) Biệt thức này dương nên phương trình (3) có 2 nghiệm:
2 2
2 o
o o 2
U
− ± ∆
- Tuy nhiên nghiệm âm của phương trình (3) không có nghĩa (kể cả về mặt toán
học lẫn vật lý) Bởi vậy đáp số của bài toán này là công thức:
2 2
2 o
o 2 o
U k
= + − ÷÷
0,25
0,25
0,5
Bài 4 TỪ (3,0 điểm)
1.
Hiện tượng: Chùm proton bị lệch ra phía ngoài.
Giải thích: Sau khi đóng khoá K trong ống dây
có dòng điện Áp dụng quy tắc nắm tay phải ta
xác định được chiều đường sức từ trong lòng
ống dây như hình vẽ
Chùm proton hẹp có thể coi như dòng điện có
cường độ không đổi có chiều cùng chiều
chuyển động của proton Do vậy chúng chịu
tác dụng của lực từ Theo quy tắc bàn tay trái
lực từ tác dụng lên proton có phương vuông
góc với mặt phẳng giấy và có chiều từ trong ra
ngoài Vì vậy chùm proton sẽ bị lệch ra phía
ngoài
0,5 0,5
0,5
2.
Hiện tượng: Ban đầu thanh chuyển động nhanh dần sau một thời gian đủ dài nó
chuyển động thẳng đều
Giải thích:
Ban đầu thanh chuyển động nhanh dần dưới tác dụng của
trọng lực Khi thanh chuyển động số đường sức đi qua hình
chữ nhật MNCD tăng lên Trong mạch xuất hiện dòng điện
cảm ứng Dòng điện này lại được đặt trong từ trường do đó
thanh chịu tác dụng của lực từ hướng lên Lực từ tăng dần do
thanh chuyển động nhanh dần Đến một thời điểm nào đó lực
từ cân bằng với trọng lực thanh chuyển động đều
0,75
0,75
Bài 5 QUANG HÌNH (4,0 điểm)
1.a
- Áp dụng công thức thấu kính: 1 1 1 d ' d.f 40.20 40cm
d d '+ = ⇒ =f d f = 40 20=
- Kết luận: Cho ảnh thật, cách thấu kính 40 cm
- Nhận xét: Ảnh tạo bởi thấu kính nằm ở phía sau màn ảnh (E), do vậy tạo ra
một vệt sáng hình tròn trên màn (E)
- Vẽ hình
0,5
0,5 0,5 1.b - Gọi r là bán kính vệt sáng tròn trên màn (E).
- Xét cặp tam giác đồng dạng, ta tính được bán kính của vệt sáng tròn trên màn:
R
2
= =
0,5
p
D
B r
C
Trang 4- Diện tích vệt sáng trên màn (E): 2 2 2
vet/sang
157
8
2.
- Do vệt sáng trên màn có diện tích nhỏ nhất nhỏ nhất nên chùm sáng khúc xạ
qua thấu kính phải là chùm hội tụ Tại vị trí này điểm sáng S cho chùm hội tụ
nằm phía sau màn (E)
- Gọi bán kính đường rìa của thấubán kính vệt sáng trên màn là r
= − + = −l +l = − + + − = + −l l l l
Vì R = const nên Smin khi rmin ⇒
min
d
f d f
+ −
min
d
f d
+
l
Áp dụng bất đẳng thức cô-si: d 2
f + ≥dl fl (không đổi)
min
d
f d
+
l
khi d d f 20.60 20 3 34,64 cm
f = ⇒ =dl l = = ≈
0,25
0,25
0,5
0,5
Bài 6 THỰC HÀNH (2,0 điểm)
1 Cơ sở lí thuyết:
Gọi khối lượng của vật là m
Gọi O là trung điểm của thanh
cứng AB, gắn thanh cứng vào
giá thí nghiệm như hình vẽ
Treo vật vào đầu A của thanh,
đầu B treo túi nilon và đổ dần
cát vào trong túi đến khi thanh
cân bằng theo phương ngang
Khối lượng cát bằng khối lượng
vật là m
Sau đó lấy túi nilon bọc vật lại
và nhúng gập hoàn toàn trong
nước Do có lực đẩy Acsimet
thanh mất cân bằng Dịch dần
điểm treo túi cát đến vị trí B'
thì thanh trở lại cân bằng
Áp dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy:
o
P OA - F OA = P OB 1 - =
′
′ ⇔ (D là khối lượng riêng của vật)
0,5
0,5
P1
P2 O
FA
Trang 5OA
OA - OB
⇒
′
2.Thực hành:
Bước 1:
Dùng thước đo chiều dài thanh AB Xác định điểm chính giữa O của thanh AB
(OA = OB) Buộc dây treo vào chính giữa O và buộc lên giá thí nghiệm
Bước 2:
Dùng dây chỉ treo vật (bọc trong túi nilon) vào đầu A của thanh, đầu còn lại treo
túi nilon thứ hai và đổ dần cát vào túi đến khi thanh nằm ngang cân bằng
Bước 3:
Rót nước vào cốc, nhúng vật ngập trong nước Dịch chuyển điểm treo túi cát đến
B' để thanh lại cân bằng nằm ngang Đo OB'
Lập bảng số liệu:…………
0,5
3.Kết quả đo:
Giá trị khối lượng riêng: ρ + ρ + ρ + ρ + ρ1 2 3 4 5
ρ =
5 Viết kết quả đo: ρ = ρ ± Δρ
0,5
Chú ý:
- Học sinh làm cách khác đúng cho điểm tối đa của phần đó;
- Giải sai ra kết quả đúng không cho điểm;
- Sai hoặc thiếu đơn vị trừ 0,25 điểm cho một lỗi, toàn bài trừ không quá 0,5 điểm do lỗi đơn vị