Đề và đáp án HSG lý nam định 2010-2011

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NAM ĐỊNH Môn: Vật Lí 9 Năm học: 2010-2011 Thời gian làm bài: 150 phút Bài1: Một vật sáng nhỏ AB đặt trên trục chính vuông gó với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự f=20cm. Di chuyển AB dịch theo trục chính. Hỏi khi khoảng cách giữa AB và ảnh thật của nó là cực tiểu thì ảnh gấp bao nhiêu lần vật. Cho 2 thấu kính hội tụ l 1, , l 2 trục chính trùng nhau cách nhau 20cm. Vật sáng nhỏ AB đặt trên trục chính trước L 1 thao AB đến L 1 đến L 2 . Khi AB dịch chuyển dọc theo trục chính thì ảnh của nó tạo bởi hệ (L 1 )(L 2 ) không thay đổi độ lớn và cao gấp 4 lần AB. Tìm tiêu cự của hai thấu kính. Bài 2: Cho một bóng đèn 6V-3W và một biến trở con chạy được mắc với nhau, sau đó nối vào nguồn có hiệu điện thế không đổi U=9V nhờ dây dẫn có điện trở R d =1Ω (hình vẽ) 1. Cho điện trở của toàn biến trở là 20Ω a)Tìm điện trở R AC của phần AC của biến trở , biết đèn sáng bình thường. Tìm hiệu suất của cách mắc mạch thắp sáng đèn đó. b) Với nguồn U, dây dẫn R d , đèn và biến trở như trên, hãy vẽ những sơ đồ khác để cho đèn sáng bình thường. Tìm vị trí của con chạy của biến trở ứng với mỗi sơ đồ. c) Xác định vị trí của con chạy C trên biến trở trong sơ đồ hình 1 để công suất tiêu thụ của đoạn mạch AC(gồm đèn và biến trở) đạt giá trị cực đại. 2. Muốn cho hiệu suất của cách mắc mạch thắp sáng đèn như hình vẽ bên không nhỏ hơn 60% khi đèn sáng bình thường thì giá trị toàn phần của điện trở biến trở nhỏ nhất là bao nhiêu? Câu 3 : a) Một vật sáng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự bằng 40cm. Dịch chuyển AB dọc theo trục chính. Hỏi khi khoảng cách giữa AB và ảnh thật của nó là bé nhất thì vật cách thấu kính bao nhiêu ? ảnh đó cao gấp bao nhiêu lần vật. b) Cho hai thấu kính hội tụ L 1 , L 2 có trục chính trùng nhau, cách nhau 40cm. Vật AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính, trước L 1 ( theo thứ tự AB – L 1 – L 2 ). Khi AB dịch chuyển dọc theo trục chính thì ảnh A’B’ của nó tạo bởi hệ L 1 , L 2 không thay đổi độ lớn và cao gấp 3 lần AB. Tìm tiêu cự của hai thấu kính. Bài 4: Hình 1 R d U BA C Đ NM Người ta đặt một viên bi đặc bằng sắt bán kính R = 6cm đã được nung nóng tới nhiệt độ t = 325 0 C lên một khối nước đá rất lớn ở 0 0 C . Hỏi viên bi chui vào nước đá đến độ sâu là bao nhiêu? Bỏ qua sự dẫn nhiệt của nước đá và sự nóng lên của đá đã tan. Cho khối lượng riêng của sắt là D = 7800kg/m 3 , của nước đá là D 0 = 915kg/m 3 . Nhiệt dung riêng của sắt là C = 460J/kgK, nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,4.10 5 J/kg. Thể tích khối cầu được tính theo công thức V = 3 . 3 4 R  với R là bán kính. Bài 5: Có 2011 điểm trong không gian, giữa hai điểm bất kì được nối với nhau bằng một điện trở có giá trị 2011 ôm. Đặt vào giữa hai đầu điện trở bất kì hiệu điện thế 12 V, tính công suất đoạn mạch nối hai đểm đó? Hướng dẫn giải Bµi 1) a)Đặt R MC =x()  R CN =20-x (). Đèn sáng bình thường nên Ð(đm) Ð Ð(đm) Ð(đm) P 3 I I 0,5(A) U 6     Điện trở của đèn là: Ð Ð Ð U 6 R 12( ) I 0,5     Ð,CN R 12 20 x 32 x      AC x.(32 x) R x   Ð,CN MC Ð,CN MC R 32 x 16 0,5x I I 0,5 R x x        Cường độ dòng điện qua mạch chính là: AB I  I Đ + I MC = 16 0,5x 16 0,5 x x    Hình 1 R d U BA C Đ NM I 1 I 2 CB AB d 16 U I R x   AC Ð NC U U U 6 0,5.(20 x) 16 0,5x        Ta có: U = U AC +U CB 16 9 16 0,5x x     2 0,5x 7x 16 0     Giải pt ta được: x 1 =16 và x 2 =-2(loại) Hiệu suất của cách thắp sáng đèn là: Ð AB P 3 H 33,3% 16 P 9. 16    b) Mắc đèn theo các sơ đồ khác: - Xét sơ đồ hình 1.2: Ta có I AB =I Đ =0,5A. AB AB MC U 9 R 18( ) I 0,5 R 18 12 1 5( )           Hình 1.3 R d U BA Đ N M C Hình 1.6 R d U BA N M C Đ - Xét sơ đồ hình 1.3: Ta có I AB =I Đ =0,5A. AB AB MC,CN MC MC MC U 9 R 18( ) I 0,5 R 18 12 1 5( ) 1 1 1 R 20 R 5 R 10( )                  - Xét sơ đồ hình 1.4: d AB Ð U U U 9 6 3(V)      d AB d Ð MC AB Ð U 3 I 3(A) R 1 U 6 R 2,4( ) I I 3 0,5          - Xét sơ đồ hình 1.5: Đặt R MC =x()  R CN =20-x() Ð MC Ð MC R 12 6 I I 0,5 R x x     AB Ð MC 6 0,5x 6 I I I 0,5 x x        2 CB AB CB 0,5x 6 0,5x 4,5x 126 U I R (20 x 1) x x           Ta có U AC +U CB =U AB 2 2 0,5x 4,5x 126 6 9 x 0,5x 1,5x 126 0            Giải pt ta được x 1 =17,46() và x 2 =-14,4 (loại) - Xét sơ đồ hình 1.6: U d =U AB -U Đ =9-6=3(V) d d d U 3 I 3(A) R 1    Ð MC,CN AB Ð U 6 R 2,4( ) I I 3 0,5        MC MC 1 1 1 R 20 R 2,4     R MC =2,79 và R MC =17,21() c) Đặt R MC =x()  R CN =20-x() Ta có 2 AC MC Ð,NC 2 AC 1 1 1 1 1 36 R R R x 36 x x 36x x 36x R 36             Đặt R AC =y. Ta có: R AB =1+y AB AB U 9 I R 1 y    Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch AC là: 2 AC AB AC 2 81y 81 P I R 1 y 2y 1 y 2 y        z Áp dụng BĐT Côsi ta có: 1 1 y 2 y. 2 y y    Do đó: AC 81 P 20,25(W) 2 2    Dấu "=" xảy ra khi 1 y y 1(y 0) y     2 1 2 x 36x 1 x 1,03;x 35 36        > 20 (loại) Vậy khi con chạy C ở vị trí sao cho R MC =1,03() thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch AC đạt giá trị cực đại 2) Để hiệu suất thắp sáng không nhỏ hơn 60% : Ta có Ð AB d AB AB P 3 5 5 H 0,6 I (A) U (V) P 9.I 9 9        AC 5 76 U 9 (V) 9 9    Đặt R MC =x; R CN =y. Ta có: AC Ð CN 76 U U U 6 0,5.y 9      44 y 9   . Mặt khác: AC MC MC AB Ð 5 U I .R (I I ).x 0,5 .x 9            76 x 760 x 152 9 18 5      x y 152 4,89 156,89     . Vậy biến trở phải có điện trở toàn phần nhỏ nhất là 156,89 . GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NAM ĐỊNH Môn: Vật Lí 9 Năm học: 2010-2011 Thời gian làm bài: 150 phút Bài1: Một vật sáng nhỏ AB đặt trên trục chính vuông gó với trục. trở , biết đèn sáng bình thường. Tìm hiệu suất của cách mắc mạch thắp sáng đèn đó. b) Với nguồn U, dây dẫn R d , đèn và biến trở như trên, hãy vẽ những sơ đồ khác để cho đèn sáng bình thường (L 1 )(L 2 ) không thay đổi độ lớn và cao gấp 4 lần AB. Tìm tiêu cự của hai thấu kính. Bài 2: Cho một bóng đèn 6V-3W và một biến trở con chạy được mắc với nhau, sau đó nối vào nguồn có hiệu điện thế