SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH THANH HOÁ Năm học 2010 – 2011 Môn thi: Vật lý. Lớp 9. THCS Ngày thi: 24 tháng 3 năm 2011 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi) Đề thi này có 05 câu, gồm 01 trang. Câu 1: (3 điểm) 1. Một bàn là điện khi được sử dụng với hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua bàn là có cường độ là 5A. a. Tính nhiệt lượng toả ra trên bàn là trong thời gian 20 phút. b/ Tính tiền điện phải trả cho việc sử ụng bàn là trên trong 30 ngày, mỗi ngày 20 phút, biết rằng giá điện là 1200 đồng/kWh. 2. Khi truyền tải điện năng đi xa có một phần điện năng bị hao phí do sự toả nhiệt trên đường dây. Để giảm công suất hao phí 100 lần có những cách nào? Cách nào lợi hơn ? Vì sao ? Câu 2: (4 điểm) Một chiếc xe khởi hành từ A lức 8 giờ 15 phút để đi tới B. Quãng đường AB dài 100 km. Xe cứ chạy 15 phút thì dừng lại 5 phút. Trong 15 phút đầu xe chạy với vận tốc không đổi v 1 = 10km/h, các 15 phút tiếp theo xe chạy với tốc độ lần lượt là 2v 1 , 3v 1 , 4v 1 , 5v 1 ,…nv 1 . a. Tính tốc độ trung bình của xe trê quãng đường AB. b. Xe tới B lúc mấy giờ. Câu 3: (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Đặt vào mạch điện hiệu điện thế U = 2V, các điện trở R 0 = 0,5Ω; R 1 = 1Ω; R 2 = 2Ω; R 3 = 6Ω; R 4 = 0,5Ω; R 5 là một biến trở có giá trị lớn nhất là 2,5Ω. Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối. Thay đổi giá trị của R 5 , xác định giá trị của R 5 để: a. Ampe kế A chỉ 0,2A. b. Ampe kế A chỉ giá trị lớn nhất. Câu 4: (4 điểm) Có hai bình, mỗi bình đựng một chất lỏng nào đó. Một học sinh lần lượt múc từng ca chất lỏng ở bình 2 trút vào bình 1 và ghi lại nhiệt độ khi cân bằng ở bình 1 sau mỗi lần trút: 20 0 C, 35 0 C, rồi bỏ sót mất một lần không ghi, rồi 50 0 C. Hãy tính nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt ở lần bị bỏ sót không ghi và nhiệt độ của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2 trút vào. Coi nhiệt độ và khối lượng của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2 đều như nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Câu 5: (5 điểm) Cho một thấu kính L, biết vị trí của các tiêu điểm F, F’; quang tâm O; trục chính xx’; ảnh S’ và chiều truyền của ánh sáng theo chiều mũi tên (hình vẽ) a. Dùng đường đi của các tia sáng qua thấu kính xác định vị trí vật S và loại thấu kính. b. Biết tiêu cự f của thấu kính L có độ lớn 12cm và khoảng cách từ S’ đến thấu kính L là 6cm. Hãy xác định khoảng cách từ vật S đến thấu kính L. HẾT - Thí sinh không sử dụng tài liệu. - Giám thị không giải thích gì thêm. ĐỀ CHÍNH THỨC Số báo danh . . . F’ F O S’ L x x’ A U - + A R 4 R 1 R 0 R 5 R 3 R 2 B D C SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO THANH HÓA ĐÁP ÁN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC (Đáp án này gồm 4 trang, mỗi ý gắn với chấm tròn • ứng với 0.5 điểm) KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học 2010-2011 Môn thi: Vật lý. Lớp 9.THCS Ngày thi: 24/03/2011 Câu Nội dung Điểm Câu 1 (3 đ) a. • kWhJUItQ 367,013200060.20.5.220 ≈=== b. • Số tiền điện phải trả là: M = 30.0,367.1200 = 13212 đồng. 0,5 0,5 • Ta có 2 2 U R PP hp = Để giảm P hp thì có hai cách: • Cách 1: Giảm R, cách 2: tăng U • Đối với cách 1: Vì S l R ρ = . Không thể giảm R bằng cách giảm điện trở suất vì các kim loại dùng làm dây dẫn có điện trở suất chênh nhau không đến 10 lần. Không thể giảm R bằng cách giảm l vì khoảng cách từ máy phát đến nơi sử dụng là cố định. Để giảm R thì phải tăng S. Muốn P hp giẩm 100 lần thì R cũng phải giảm 100 lần nên S tăng lên 100 lần. • Đối với cách 2: Muốn giảm P hp 100 lần chỉ cần tăng U lên 10 lần nhờ máy biến áp. Cách này lợi hơn. 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 2 (4 đ) a. Tính tốc độ trung bình. • Gọi S 1 , S 2 , …S n lần lượt là các quãng đường đi được trong 1/4h kế tiếp nhau v 1, v 2 ,…v n là giá trị của vận tốc khi xe chạy trên các quãng đường ấy v 1 =10km/h v 2 =2v 1 =20km/h v 3 =3v 1 =30km/h ………………. V n =kv 1 = 10n (km/h) • Quãng đường đi được: S 1 = v 1 t = 10.1/4 = 2,5km S 2 = v 2 t = 20.1/4 = 5km S 3 = v 3 t = 30.1/4 = 7,5km …………………………. S k = v n t = 10n.1/4 = 2,5n (km) • Tổng quãng đường : S = S 1 + S 2 + S 3 … +S n = 2,5(1+2+3….+n) (n nguyên dương) • S = 2,5n(n+1)/2 = 100 => n(n+1) = 80 => n 2 +n- 80 =0 n =8,45 hoặc n= - 9,45 Vì n nguyên dương, nếu n= 8 thì S = 2,5.8(8+1) = 90 (km) • Như vậy tốc độ trung bình là v TB = AB/t • Thời gian 8 lần xe chuyển động là t 1 = 8.1/4 = 2h - Thời gian 8 lần xe nghỉ 15 phút là t 2 = 8.1/12 = 2/3h - Thời gian xe chuyển động 10km cuối là t 3 = 10/90 = 1/9h Vậy t = t 1 + t 2 + t 3 = 2+ 2/3 + 1/9 = 25/9h • Tốc độ trung bình v TB = 100/(25/9) = 36km/h 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 b. Thời điểm tới B • Xe tới B đồng hồ chỉ lúc 8h15’ + 2h 46’40’’ = 11h01’40’’ 0,5 Câu 3 (4 đ) a. Xác định R 5 để ampe kế chỉ 0,2A • Vẽ lại mạch điện như hình vẽ. • Ký hiệu điện trở đoạn AC là x = 0,5 + R 5 Điện trở toàn mạch là 32 3 1 1 0 2 RR RR xR xR RR tm + + + += Thay số: R tm = 3 2 2 1 1 x x x x + + = + + • Cường độ dòng điện mạch chính: ( ) 23 12 + + == x x R U I tm • Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AC(chứa x): 23 2 + = x I x Cường độ dòng điện qua R 3 là: ( ) 232 1 3 + + = x x I • Xét tại nút C: I A = I x – I 3 ⇒ ( ) ( ) 2,0 232 3 232 1 23 2 = + − = + + − + = x x x x x I A (1) (do ) 3 II x ≥ • Giải phương trình trên ta được x = 1Ω ⇒ R 5 = 0,5Ω 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 b. Ampe kế A chỉ giá trị lớn nhất • Từ phương trình (1), ta có: ( ) 232 3 + − = x x I A (với x biến đổi từ 0,5Ω đến 3Ω) 3 3 3 1 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 x x x x x x x − = = − = − + + + + + • Nhận thấy I A max ⇔ x min ⇒ x min = 0,5Ω ⇒ R 5 = 0 Thay vào I A ta được I A max= 0,357A 0,5 0,5 Câu 4 (4 đ) • Gọi khối lượng, nhiệt dung riêng của bình 1 và từng ca chất lỏng của bình 2 lần lượt là m 1 ;c 1 và m 2 ; c 2 Nhiệt dung tương ứng q 1 = m 1 .c 1 và q 2 = m 2 .c 2 • Nhiệt độ ban đầu của bình 2 là t 2 , nhiệt độ lần bỏ sót không ghi là t x . Phương trình cân bằng nhiệt sau lần trút thứ 2 là: q 2 (t 2 -35) = (q 1 + q 2 ) (35 - 20) 15 50 2 2 1 − =⇒ t q q (1) • Phương trình cân bằng nhiệt cho lần trút thứ ba q 2 (t 2 - t x ) = (q 1 + 2 q 2 ). (t x -35) (2) • Phương trình cân bằng nhiệt cho lần trút sau cùng. q 2 (t 2 -50) = (q 1 + 3q 2 ) (50 - t x ) (3) 0,5 0,5 0,5 0,5 • Thay (1) vào (2) x t⇒ = 5 70050 2 2 − − t t (4) • Thay (1) vào (3) 5 50035 2 2 − + =⇒ t t t x (5) • Từ (4) và (5) Ct 0 2 80=⇒ thay t 2 = 80 0 C vào (5) • x t⇒ = 44 0 C Vậy nhiệt độ lần bỏ sót là 44 0 C 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 5 (5 đ) a. Xác định vị trí vật S và loại thấu kính Ta phải xét 2 trường hợp: * Thấu kính là phân kỳ: • Phân tích: Ảnh S’ luôn luôn là ảnh ảo nằm bên trong vật. Theo tính chất của ảnh ảo của thấu kính phân kỳ, S’ là giao điểm của 2 tia xuất phát từ S gồm: tia 1 qua quang tâm O và đi thẳng, tia 2 có phương song song với trục chính cho tia ló kéo dài qua F của thấu kính. Vẽ 2 tia này ta có được vị trí của S • Xác định vật S theo hình vẽ dưới: * Thấu kính là hội tụ: • Ảnh S’ nằm trong tiêu điểm F nên nó là ảnh ảo. Theo tính chất của ảnh ảo của thấu kính hội tụ, S’ là giao điểm kéo dài về phía trước thấu kính của 2 tia xuất phát từ S gồm: tia 1 qua quang tâm O và đi thẳng, tia 2 có phương kéo dài qua S qua thấu kính cho tia khúc xạ song song với trục chính x ’ x. Vẽ 2 tia này ta có được vị trí của S • Xác định vật S theo hình vẽ dưới: 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 b. Xác định khoảng cách vật S đến thấu kính * Thấu kính là phân kỳ: • Kẻ đường cao S’I , dễ dàng thấy rằng I là trung điểm của OF: IO = IF = 6cm Vậy S’FO là tam giác cân ⇒ β = φ • Xét 2 tam giác vuông : SHO và FOH có OH chung; α = β (do so le trong nên α=φ mà φ =β) Vậy 2 tam giác này bằng nhau 0,5 0,5 0,5 • ⇒ khoảng cách SH = FO = f = 12cm * Thấu kính là hội tụ: (Chú ý: Nếu học sinh làm đúng do áp dụng công thức ở THPT: ' 1 1 1 d d f + = thì chỉ cho 50% tổng số điểm ở câu b) • Kẻ đường S’I , SK ⊥ x’x ; xét 2 tam giác vuông đồng dạng FOH và FKS, ta có tỉ số đồng dạng: O O O SK FK F KO f d OH F F f − − = = = (1) (d là khoảng cách từ vật S đến thấu kính) • Xét 2 tam giác vuông đồng dạng OSK và OI S’, ta có tỉ số đồng dạng: ' 2 0,5 SK SK KO d d S I OH OI f f = = = = (2) • Cho (1) =(2) ⇒ d = f/3 = 4cm 0,5 0,5 0,5 Lưu ý: Nếu thí sinh giải theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa HẾT . GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH THANH HOÁ Năm học 2010 – 2011 Môn thi: Vật lý. Lớp 9. THCS Ngày thi: 24 tháng 3 năm 2011 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề. GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO THANH HÓA ĐÁP ÁN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC (Đáp án này gồm 4 trang, mỗi ý gắn với chấm tròn • ứng với 0.5 điểm) KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học 2010 -2011 Môn thi: Vật lý điểm) KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học 2010 -2011 Môn thi: Vật lý. Lớp 9.THCS Ngày thi: 24/03 /2011 Câu Nội dung Điểm Câu 1 (3 đ) a. • kWhJUItQ 367,013200060.20.5.220 ≈=== b. • Số tiền điện