1 Rùa và Sên thi chạy trên một đoạn đường Rùa cán đích sớm hơn Sên 10 phút PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN YÊN ĐỊNH KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 9 Ngày thi 20 tháng 02 năm 2014 Thời[.]
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN YÊN ĐỊNH ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP Ngày thi: 20 tháng 02 năm 2014 Thời gian làm bài: 150 phút Câu (4 điểm) Hàng ngày ô tô chở gạo từ địa điểm A đến địa điểm B Khi ô tô chở đầy gạo, sau dỡ h Õt hàng xuống B ô tô lại quay A để nhận hàng Trong hành trình tơ chuyển động với vận tốc tối đa đạt thời gian lượt nhiều thời gian lượt 10 phút Trong lần từ B A, ô tô chạy 10 phút lại nghỉ 10 phút, chặng cuối ô tô thời gian phút đến A muộn bình thường 20 phút Hãy: a) Dùng kiến thức vật lý cơng suất để giải thích điều kiện bình thường tơ từ A đến B nhiều thời gian theo chiều ngược lại b) Cho biết tỷ số hai giá trị vận tốc ô tô chở gạo không chở gạo c) Chứng tỏ quãng đường AB khơng thể có độ dài tới 100km Câu (4 điểm) Ống thủy tinh hình chữ U có nhánh hình trụ, dài, thành mỏng, chia vạch đặt thẳng đứng, chứa nước Người ta đổ dầu có khối lượng riêng D vào nhánh B, chiều cao cột dầu h = 10cm mặt thoáng dầu so với mặt thống nước có độ cao chênh lệch h 2/5 Đổ tiếp chất lỏng có khối lượng riêng D nhỏ khối lượng riêng nước vào nhánh A Khi cột chất lỏng có chiều cao h = cm mặt thống có độ cao chênh lệch với mặt thống dầu Δh = 0,5cm Cho khối lượng riêng nước D1 = 1000kg/m3 Hãy: a) Xác định khối lượng riêng D2 dầu b) Xác định khối lượng riêng D3 chất lỏng c) Nếu h3 = 10 cm, Δh=1cm khối lượng riêng D3 chất lỏng có giá trị nào? Câu (3 điểm) Hãy trả lời câu hỏi sau: 1) Vì máy biến sử dụng dòng điện xoay chiều mà khơng sử dụng dịng điện nguồn pin hay acqui ? 2) Tăng điện áp (hiệu điện thế) từ 220V lên 22kV trước truyền tải điện xa có lợi ? 3) Cực từ Bắc cực từ Nam Trái đất nằm sát vị trí địa lí nào? Lấy để chứng tỏ khẳng định đúng? Câu (4 điểm) Hai gương phẳng AB CD chiều dài L (cm), đặt thẳng đứng, song song, hai mặt sáng quay vào nhau, cách d = L/3 Điểm sáng S nằm đường AC vng góc gương, cách mép A C a)Nêu cách vẽ đường tia sáng xuất phát từ S gặp gương AB I, phản xạ gặp gương CD K tiếp tục phản xạ tới gương AB B Tính theo L độ dài đường SIKB tia sáng b)Giữ nguyên vị trí hai gương S, giả sử độ dài hai gương lớn.Xét tia sáng SM xuất phát từ S tới gương AB lập với gương góc 600.Cho gương AB quay góc α nhỏ quanh trục vng góc mặt phẳng tới qua A, để tia phản xạ gương AB chắn khơng gặp gương CD gương CD phải quay quanh trục vng góc mặt phẳng tới qua C góc có giá trị bao nhiêu? B Câu (5 điểm) Þ Þ A + R4 Cho mạch điện hình vẽ (Hình.1) R5 Hiệu điện hai điểm A B 20V không đổi R3 R1 Biết R1 = , R2 = R4 = R5 = , R3 = Điện trở ampe kế dây nối không đáng kể K R 1/ Khi khố K mở Tính : A a) Điện trở tương đương mạch (Hình 1) b) Số ampe kế 2/ Thay điện trở R2 R4 điện trở Rx Ry, khố K đóng mở ampe kế 1A Tính giá trị điện trở Rx Ry trường hợp -Giám thị coi thi không giải thích thêm PHỊNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN YÊN ĐỊNH HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ LỚP -A-Lưu ý: Có thể chia nhỏ điểm phân phối cho ý Điểm câu điểm tồn làm trịn đến 0,25 theo quy tắc làm trịn số Học sinh có cách giải khác nhau, phương pháp giải kết cho điểm theo phân phối điểm tương ứng hướng dẫn chấm B- lời giải cách cho điểm: Nội dung Câu 1: (4 điểm) a) Gọi chiều dài quãng đường AB S, vận tốc lượt lượt v v2 ;công suất động N Từ công thức tính cơng suất N = A S v.t suy N = F = F =F.v t t t v tỷ lệ nghịch với F Do công suất động không đổi Lượt ô tô chở hàng cần lực kéo lớn nên vận tốc cực đại đạt nhỏ Cùng chiều dài quãng đường, thời gian tỷ lệ nghịch với vận tốc, lượt nhiều thời gian lượt Sẽ không cho điểm phần a) không từ cơng thức tính cơng suất động b) Gọi thời gian ô tô thực lượt lượt t1 t2 Từ đề t1= S/v1, t2= S/v2 S S +10 (phút) v1 v điểm Điểm 0.25 0.25 0.25 0.25 0.5 (1) Trong lượt ô tô chặng đường cuối s = 5.v2 Chặng đường trước 10 phút, nghỉ 10 phút nên ô tô với vận tốc trung bình v2/2 với thời gian nhiều t1 20-5=15 (phút) ( S 5v ) S 15( phut ) v2 Từ có: (2) v2 Từ (2) S= 25.v2; Thay vào (1) S= 35.v1 v1 5 Giá trị vận tốc ô tô lượt Tỷ số giá trị vận tốc lượt v2 7 c) Giả sử S > 100km 25v2 > 100 v2 > 4km/ph = 240km/h Một điều không xảy thực tế với vận tốc ô tô tải vi phạm luật giao thông Câu 2: (4 điểm) a)Xét áp suất gây cột dầu lên điểm M mặt phân cách dầu -nước áp suất gây cột nước lên điểm N nước bên nhánh A ngang điểm M Gọi D1, h1 D2, h2 khối lượng riêng, chiều cao (so đường NM)của cột nước dầu D1.h1 = D2.h2 (1) Theo ĐL Paxcan: PM = PN h h2 Vì dầu có KL riêng nhỏ nước, nên h2 > h1 h2 - h1 = h1 = (2) 5 D1 Từ (2) (1) D2 = Thay số D2 = 800 kg/m3 b) Chất lỏng đổ thêm có KL riêng D2 Xét trường hợp: Trường hợp mặt thoáng chất lỏng cao mặt thoáng dầu trường hợp mặt thoáng chất lỏng thấp mặt thoáng dầu Cả trường hợp mặt phân cách chất lỏng-nước cao mặt phân cách dầu-nước Chọn điểm M mặt phân cách dầu -nước điểm N bên nhánh A ngang điểm M; khối lượng riêng chiều cao cột chất lỏng D3 h3 Áp suất gây cột dầu lên điểm M áp suất gây cột chất lỏng cột nước lên N nhau: 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Điểm 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 D2 h2 D1 h1 h3 +Trường hợp mặt thoáng chất lỏng cao mặt thoáng dầu: Thay kiện: h2=10cm, h1=10+0,5-5 =5,5 (cm), h3 = 5cm; D1 =1000kg/m3, D2 =800kg/m3 Tính D3 = 500 kg/m3 +Trường hợp mặt thoáng chất lỏng thấp mặt thoáng dầu: Thay kiện: h2=10cm, h1=10-0,5-5 = 4,5 (cm), h3 = 5cm; D1 =1000kg/m3, D2 =800kg/m3 Tính D3 = 700 kg/m3 c) Tương tự phần (b) với ý điểm M, N phải nằm môi trường (mặt phân cách nước với môi trường khác coi môi trường nước) +Trường hợp có phương trình: D2.h2 = D3.h3 + D1.h1 Thay số có D3=700 kg/m3 +Trường hợp có phương trình: D3.h3 = D2.h2 + D1.h1 Thay số có D3=900 kg/m3 Câu 3: (3 điểm) Máy biến hoạt động dựa nguyên tắc cảm ứng điện từ Cụ thể có “sự biến đổi số đường sức xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn” cuộn dây dẫn xuất dịng điện cảm ứng Nếu dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp lấy từ nguồn pin, acqui (dịng điện khơng đổi) số đường sức tạo khơng đổi khơng thể có dịng điện cảm ứng cuộn dây thứ cấp (máy biến không hoạt động) Sự hao phí lượng toả nhiệt đường dây tải điện Php = RP2/U2 Nếu tăng điện áp từ U1 = 220V lên U2 = 22kV, nghĩa tăng lên 100 lần Theo công thức trên, tổn thất điện đường truyền giảm 1002 = 104 lần Cực từ Nam Trái đất nằm cực Bắc địa lí, ngược lại cực từ Bắc nằm cực Nam địa lí D2.h2 = D3.h3 + D1.h1 D3 = Chứng minh cách sau: để kim la bàn trạng thái tự cực từ kim la bàn phải hướng cực từ trái tên Trái đất Câu 4: (4 điểm) HS có hình chấm điểm a) +Nhận xét tia phản xạ IK kéo dài qua ảnh S1 S qua gương AB, tia phản xạ KB kéo dài qua ảnh S2 S1 qua gương CD Cách vẽ: Lấy S1 đối xứng với S qua AB ảnh S qua gương AB, Lấy S2 đối xứng S1 qua gương CD ảnh S1 qua gương CD +Nối BS2 cắt CD K, nối KS1 cắt AB I đoạn gấp khúc SIKB tia sáng cần vẽ +Do tính chất tia phản xạ, xét tam giác đoạn SIKB có độ dài đoạn S2B L 61 (cm) Tính S2A= L/2 Áp dụng Định lý Pitago tìm đoạn S B b) Góc tới ban đầu tới gương AB 300 Chứng minh tốn phụ: gương quay góc α trục quay nằm mặt phẳng gương, vng góc mặt phẳng tới tia phản xạ quay góc 2α Khi gương AB quay góc α , tia phản xạ gương AB quay góc 2α tới gặp gương CD với góc / tới i =300+2α; lập với gương CD góc β = 600-2α Vì α nhỏ, kích thước gương lớn nên loại trừ trường hợp gặp gương AB tia sáng phản xạ vượt giới hạn CD Để tia phản xạ chắn không gặp gương CD phải quay cho CD song song với tia phản xạ Kết luận gương phải quay góc có giá trị β =600-2α Câu 5: (5 điểm) 0.5 0.5 0.5 Điểm 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Điểm 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Điểm 1/ Khi K mở ta có mạch sau : {(R1nt R3 )// (R2nt R4) }nt R5 Điện trở R13: R13 = R1+ R3 = + 1=4( ) 0.25 Điện trở R24: 0.25 R24 = R2 + R4 = + 2= 4( ) R13 R24 4 2 R13 R24 Điện trở R1234 = 0.25 Điện trở tương đương mạch: RAB = R5 + R1234 = + 2= 4( ) 0.25 b) Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB: I= U 20 5( A) RAB 0.25 Vì R5 nt R1234 nên I5 = I1234 = I = 5A Hiệu điện đoạn mạch mắc song song : U1234 = I1234 R1234 = = 10(V) 0.25 Vì R13 // R24 nên U23 = U24 = U1234 = 10V Cường độ dòng điện qua R24 : I24 = U 24 10 2,5( A) R24 0.25 Số ampe kế: IA = I24 = 2,5A 0.25 2/ Khi K mở ta có cấu trúc mạch sau : R5 nt [(R1 nt R3) // ( Rx nt Ry) Cường độ dòng điện qua mạch: I I 0.25 U ( R R3 ).( Rx Ry ) R5 R1 R3 Rx Ry 0.25 20(4 Rx Ry ) 20 4.( Rx Ry ) 2(4 Rx Ry ) 4.( Rx Ry ) 2 Rx Ry (1) 0.25 Vì R13 // Rxy nên : I2 R1 R3 4 Rx R y hay => I I R1 R3 Rx Ry I Rx Ry (2) 0.25 Từ (1) (2) suy ra: Rx R y 10(4 Rx Ry ) (4 Rx Ry ) 2.( Rx Ry ) Khi K đóng: R5 nt [( R1 // Rx ) nt ( R3 // Ry)] Cường độ dòng điện mạch chính: Rx + Ry = 12( ) 0.25 I' 20 R R R R R5 x y R1 Rx R3 Ry 20 I' 2 I' 0.25 Ry 3Rx Rx Ry 0.25 20(3 Rx )(13 Rx ) 2(3 Rx )(13 Rx ) 3Rx (13 Rx ) (12 Rx )(3 Rx ) (3) 0.25 Vì R1 // Rx nên: I2 R1 I ' R1 Rx 3 Rx ' hay I ' I Rx 0.25 (4) 0.25 20(3 Rx )(13 Rx ) Rx 2(3 Rx )(13 Rx ) 3Rx (13 Rx ) (12 Rx )(3 Rx ) 0.25 Từ (3) (4) suy ra: 6Rx2 – 128Rx + 666 = Giải phương trình bậc hai ta hai nghiệm Rx1 = 12,33 , Rx2 = theo điều kiện ta loại Rx1 nhận Rx2 = 9( ) Suy Ry = Hết 0.25 ... đề t1= S/v1, t2= S/v2 S S +10 (phút) v1 v điểm Điểm 0.25 0.25 0.25 0.25 0.5 (1) Trong lượt ô tô chặng đường cuối s = 5.v2 Chặng đường trước 10 phút, nghỉ 10 phút nên ô tô với vận tốc trung... đường sức xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn” cuộn dây dẫn xuất dòng điện cảm ứng Nếu dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp lấy từ nguồn pin, acqui (dịng điện khơng đổi) số đường sức tạo khơng đổi khơng... lượng toả nhiệt đường dây tải điện Php = RP2/U2 Nếu tăng điện áp từ U1 = 220V lên U2 = 22kV, nghĩa tăng lên 100 lần Theo công thức trên, tổn thất điện đường truyền giảm 100 2 = 104 lần Cực từ