sở giáo dục - đào tạo hà nam kỳ thi chọn học sinh giỏi lớp 9 THcs Năm học 2008 - 2009 Môn thi: Vật Lý (Thời gian làm bài: 150 phút không kể thời gian giao đề) Bài 1. (6 điểm) Cho một nguồn điện có hiệu điện thế U=12V không đổi, một bóng đèn ghi 6V- 3,6W một khoá K có thể tự động đóng mở lần lợt sau 30 giây, hai điện trở R 1 , R 2 và các dây nối cần thiết. Hãy dùng các dụng cụ trên để thiết lập các mạch điện sao cho khi khoá K đóng thì công suất tiêu thụ của đèn là 2,5W, khi khoá K mở thì công suất tiêu thụ của đèn là 1,6W. a. Vẽ sơ đồ và giải thích hoạt động của mạch điện. Tính giá trị của các điện trở R 1 , R 2 trong mạch. b. Tính điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian 10 phút. Biết điện trở của đèn không đổi, điện trở của dây nối và khoá K nhỏ không đáng kể Bài 2.(5 điểm) Cho mạch điện nh hình 1. Nguồn điện có hiệu điện thế U, biết R = 8 3 , R 1 = 6 , R 3 =12, điện trở của ampe kế, dây nối và khoá K không đáng kể, điện trở các vôn kế rất lớn. Khi K 1 ngắt, K 2 đóng và con chạy C ở đầu N thì ampe kế chỉ 0,5A. Khi khoá K 1 , K 2 đóng, con chạy C ở trong đoạn MN sao cho hai vôn kế có số chỉ giống nhau và số chỉ ampe kế bằng 9 22 A. Tìm hiệu điện thế U và điện trở của vật dẫn MN. Bài 3.(6 điểm) Cho hai thấu kính L 1 , L 2 đặt đồng trục có cùng tiêu cự 15 cm. Vật AB đặt trên trục chính vuông góc với trục chính và trong khoảng giữa hai quang tâm O 1 O 2 . Cho O 1 O 2 =a= 40 cm. Xác định vị trí đặt vật để: a. Hai ảnh trùng nhau. b. Hai ảnh có độ lớn bằng nhau. Bài 4. (3 điểm) Một hộp kín chứa nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi đợc mắc nối tiếp với điện trở R 0 ( hình 2) . Trình bày cách xác định giá trị U và R 0 với các dụng cụ gồm một vôn kế, một ampe kế không lý tởng, một biến trở và các dây nối. Không đợc mở hộp và không đợc mắc trực tiếp hai đầu ampe kế vào A, B. Hết Họ và tên thí sinh Số báo danh Chữ ký của giám thị 1: Chữ ký của giám thị 2: sở giáo dục - đào tạo hà nam hớng dẫn chấm kỳ thi chọn HSG 9 thcs Năm học 2008 - 2009 Môn thi: Vật lý Bài Nội dung Điểm Câu a: Vẽ sơ đồ, giải thích Khi khoá K đóng (mở) mạch điện đều phải thoả mãn điều kiện công suất của đèn là 2,5W ( 1,6W) 0.25 đề dự bị đề dự bị U R 0 K A B Hình 2 A R 1 U K 2 B A V 2 V 1 R 0 K 1 R 3 R 2 M N E F C Hình 1 Bài 1 6.0đ Điện trở của đèn R đ =10 - Khi K đóng thì đèn phải mắc nối tiếp với cụm có điện trở R Có P đ = 2,5W = = d d d U P R 5V U R = U - U đ = 7V = = = R R d R d U U R 14 P I U (1) -Khi K mở thì đèn phải mắc nối tiếp với cụm có điện trở R / Có P / đ = 1,6W / / d d d U P R 4V = = U / R = U U / đ = 8V / / / R R / / d R / d U U R 20 P I U = = = (2) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 Từ (1) và (2) ta có các phơng án sau: * Phơng án 1: ( hình 1 ) - Khi K đóng dòng điện chỉ qua R 2 và đèn R 2 = R = 14 - Khi K mở dòng điện qua R 1 , R 2 và đèn R 1 + R 2 = R / = 20 R 1 = R / -R 2 = 6 * Phơng án 2: ( hình 2 ) Khi K mở dòng điện chỉ qua R 1 và đèn R 1 = R / = 20 Khi K đóng dòng điện qua R 1 ,R 2 và đèn = = = = + 1 2 // 2 1 2 R R R R 14 R 46,7 R R * Phơng án 3: ( hình 3 ) Khi K mở dòng điện chỉ qua R 1 và đèn R 1 = R / = 20 Khi K đóng dòng điện qua R 1 ,R 2 và đèn = = > = // // d // U 100 R R 10 I 7 ( mạch song song nên không xẩy ra ) Vậy trờng hợp này không xẩy ra. Câu b: Tính điện năng tiêu thụ Khoá K tự động đóng mở sau 30 giây nên điện năng tiêu thụ của cả mạch sẽ gồm điện năng tiêu thụ của mạch trong thời gian K đóng (t 1 =5 phút ) và điện năng tiêu thụ của mạch thời gian K mở cũng là t 2 =5 phút. * Phơng án 1: Khi K đóng : I đ = I m = 0,5 A Điện năng tiêu thụ trong 5 phút A 1 = U m I m t 1 = 1800 J Khi K mở : I / m = 0,4 A Điện năng tiêu thụ trong 5 phút A 2 = U m I / m t 2 = 1440 J Điện năng mạch tiêu thụ trong 10 phút A = A 1 + A 2 = 3240 J * Phơng án 2: Khi K đóng : I đ = I m = 0,5 A Điện năng tiêu thụ trong 5 phút A 1 = U m I m t 1 = 1800 J Khi K mở : I / m = 0,4 A Điện năng tiêu thụ trong 5 phút A 2 = U m I / m t 2 = 1440 J Điện năng mạch tiêu thụ trong 10 phút A = A 1 + A 2 = 3240 J 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.5 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 Đ R 1 K A B R 2 Hình 1 Đ R 1 K A B R 2 Hình 2 Đ R 1 K A B R 2 Hình 3 Bài 2 5.0đ Khi K1 ngắt , K2 đóng C ở tại N mạch đợc mắc: [(R 1 nt R MN ) // R 3 ] nt R ( ) MN m MN 6 R 12 8 R 18 R 3 + = + + ( ) MN AB A1 m MN 22R 180 U I .R 3(18 R ) + = = + (1) 0.25 0.5 0.5 Khi K 1 , K 2 đóng : Đoạn mạch EB là mạch cầu Có U V1 = U V2 vậy mạch cầu EB là mạch cầu cân bằng 0.5 0.25 Đặt R MC = x , R NC = y = = 1 3 R x y 2x R y 0.25 = = x x y y I y I 2I I x I x = 6/22 A I y = 3/22 A có I x + I y = I A2 = 9/22 0.5 MN AB A2 EB x 1 9 8 30 R U I R U . I (R x) 22 3 11 + = + = + + = ( 2 ) ( R MN = x +y = 3x ) 0.5 - Từ (1) và (2) MN MN MN 22R 180 30 R 3(R 18) 11 + + = + 0.25 3R 2 MN 98R MN 360 =0 0.5 R MN = 36 0.25 = MN 10 R 3 ( loại ) 0.25 - Thay R MN = 36 vào (2) đợc U AB = 6 V 0.5 Bài 3 6.0đ Câu a: + Lập luận để chỉ ra: - Không xẩy ra trờng hợp hệ gồm 2 TKHT vì nếu cho 2 ảnh thật thì 2 ảnh sẽ nằm ngoài khoảng O 1 O 2 về hai phía, nếu 1 ảnh thật 1 ảnh ảo thì ảnh nằm khác phía trục chính nên không thể trùng nhau. - Không xẩy ra trờng hợp hệ gồm 2 TKPK vì hệ sẽ cho 2 ảnh nằm trong khoảng d 1 và d 2 - Vậy chỉ có thể xẩy ra hệ gồm 1 TKHT, 1 TKPK. ảnh nằm trong khoảng O1O2 nên ảnh qua TKHT phải là ảnh ảo vật AB phải nằm trong khoảng tiêu cự của TKHT 0.5 - Vẽ hình 0.5 A . . F 2 F 1 A 1 O 2 O 1 B B 1 A 2 B 2 I K L 1 L 2 E R 2 A B R 3 Hình 4 R 1 R MC R NC R + Đặt AO 1 = d 1 , AO 2 = d 2 , A 1 O 1 = d / 1 , A 2 O 2 = d / 2 , AB = h , A 1 B 1 = h 1 A 2 B 2 = h 2 , O 1 F 1 = O 2 F 2 = f d 1 + d 2 = 40 cm + Để 2 ảnh trùng nhau d / 1 + d / 2 = O 1 O 2 = 40 cm ( 1 ) + Xét với TKHT: + = / / 1 1 1 d d f d f / 1 1 1 d f d f d = ( 2 ) 0.25 0.5 + Xét với TKPK: ABO 2 A 2 B 2 O 2 O 2 KF 2 A 2 B 2 F 2 / 2 2 2 d f d f d = + ( 3 ) 0.5 Từ (1), (2), (3) 1 2 1 1 2 d f d f 40 f d d f + = + 0.25 d 2 1 70 d 1 + 600 = 0 0.5 d 1 = 60 cm loại vì d 1 > O 1 O 2 = 40 cm d * 1 = 10 cm d * 2 = 30 cm Vậy vật AB đặt cách thấu kính L 1 một khoảng là 10 cm và cách thấu kính L 2 một khoảng bằng 30 cm 0.5 Câu b: tìm vị trí vật để hai ảnh có độ lớn bằng nhau - Suy luận TKPK luôn cho ảnh ảo nhỏ hơn vật Với TKHT để ảnh nhỏ hơn vật thì ảnh là ảnh thật vật đặt ngoài khoảng tiêu cự 0.25 0.25 + Xét với TKHT: = 1 / / 1 1 d f d f d / 1 1 1 d f d d f = ( 4 ) 0.5 + Xét với TKPK: ABO 2 A 2 B 2 O 2 O 2 KF 2 A 2 B 2 F 2 0.5 A 1 B 1 F 1 O 1 I F 1 A 1 B 1 O 1 ABO 1 2 / / 2 2 d f d f d = O 1 IF 1 A 1 B 1 F 1 ABO 1 A 1 B 1 F 1 2 / / 2 2 d f d f d = A . . F 2 F 1 A 1 O 2 O 1 B B 1 A 2 B 2 I K L 1 L 2 / 2 2 2 d f d f d = + ( 5 ) - Để hai ảnh có độ lớn bằng nhau 1 1 / 1 1 h d d f h d f = = 1 2 d f d f f f + = 2 2 / 2 2 h d d f h d f + = = 0.5 d 1 -f = d 2 +f d 1 d 2 = 2f = 30 d 1 = 35 cm , d 2 = 5 cm có d 1 + d 2 = 40 0.5 Vậy vật AB đặt cách thấu kính L 1 một khoảng là 35 cm và cách thấu kính L 2 một khoảng bằng 5 cm. Câu 5 3.0đ - Mắc mạch nh hình 1: điều chỉnh biến trở ở một giá trị nào đó đọc giá trị U 1 , I 1 của vôn kế và ămpe kế - Vẽ hình: 0.25 0.25 Điện trở của ămpe kế : = 1 a 1 U R I 0.25 - Mắc mạch nh hình 2: điều chỉnh biến trở ở một giá trị nào đó đọc giá trị U 2 , I 2 của vôn kế và ămpe kế - Vẽ hình 0.25 0.25 U= U 2 + I 2 (R a + R 0 ) ( 1 ) 0.25 - Tiếp tục điều chỉnh biến trở ở một giá trị nào đó đọc giá trị U 3 , I 3 của vôn kế và ămpe kế 0.25 U= U 3 + I 3 (R a + R 0 ) ( 2 ) 0.25 Từ (1) và (2) U 2 + I 2 (R a + R 0 ) = U 3 + I 3 (R a + R 0 ) 0.25 = 3 2 1 0 2 3 1 U U U R I I I 0.5 = 3 2 2 3 2 3 U I U I U I I 0.25 Chú ý: + Nếu học sinh làm các cách khác với đáp án nếu đúng cho điểm tơng ứng với biểu điểm. + Điểm của bài thi là tổng điểm của các bài không làm tròn số. + Nếu sai đơn vị trừ tối đa 0,5 điểm trong toàn bài. A R b C A B Hình 1 V A R b C A B Hình 2 V . 1: Chữ ký của giám thị 2: sở giáo dục - đào tạo hà nam hớng dẫn chấm kỳ thi chọn HSG 9 thcs Năm học 2008 - 20 09 Môn thi: Vật lý Bài Nội dung Điểm Câu a: Vẽ sơ đồ, giải thích Khi khoá K đóng (mở). I A2 = 9/ 22 0.5 MN AB A2 EB x 1 9 8 30 R U I R U . I (R x) 22 3 11 + = + = + + = ( 2 ) ( R MN = x +y = 3x ) 0.5 - Từ (1) và (2) MN MN MN 22R 180 30 R 3(R 18) 11 + + = + 0.25 3R 2 MN 98 R MN . sở giáo dục - đào tạo hà nam kỳ thi chọn học sinh giỏi lớp 9 THcs Năm học 2008 - 20 09 Môn thi: Vật Lý (Thời gian làm bài: 150 phút không kể thời gian giao đề) Bài 1. (6