Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 90 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Nội dung
http://sachgiai.com/ Người thầy bạn ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2009-2010 MÔN: VẬT LÝ ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP ĐỀ SỐ ( Thời gian 150 phút ) Bài : Cho mạch điện MN hình vẽ đây, hiệu điện hai đầu mạch điện không đổi UMN = 7V; điện trở R1 = 3 R2 = 6 AB dây dẫn điện có chiều dài 1,5m tiết diện không đổi S = 0,1mm2, điện trở suất = 4.10-7 m ; điện trở ampe kế A dây nối khơng đáng kể : a/ Tính điện trở dây dẫn AB M UMN N ? R1 R2 b/ Dịch chuyển chạy c cho AC D = 1/2 BC Tính cường độ dịng điện qua ampe kế ? A c/ Xác định vị trí chạy C để Ia = 1/3A ? A C B Bài Một vật sáng AB đặt cách chắn khoảng L = 90 cm Trong khoảng vật sáng chắn đặt thấu kính hội tụ có tiêu cự f cho trục thấu kính vng góc với vật AB Khoảng cách hai vị trí đặt thấu kính ảnh rõ nét chắn = 30 cm Tính tiêu cự thấu kính hội tụ ? Bài Một bình thơng có ba nhánh đựng nước ; người ta đổ vào nhánh (1) cột thuỷ ngân có độ cao h ( có màng mỏng ngăn khơng cho TN chìm vào nước ) đổ vào nhánh (2) cột dầu có độ cao 2,5.h a/ Mực chất lỏng nhánh cao ? Thấp ? Giải thích ? b/ Tính độ chênh lệch ( tính từ mặt thống ) mực chất lỏng nhánh theo h ? c/ Cho dHg = 136000 N/m2 , dH2O = 10000 N/m2 , ddầu = 8000 N/m2 h = cm Hãy tính độ chênh lệch mực nước nhánh (2) nhánh (3) ? Bài Sự biến thiên nhiệt độ khối nước đá đựng ca nhôm cho đồ thị C O 170 175 Q( kJ ) Tính khối lượng nước đá khối lượng ca nhôm ? Cho biết nhiệt dung riêng nước C1 = 4200J/kg.K ; nhôm C2 = 880 J/kg.K nhiệt nóng chảy nước đá = 3,4.105 J/kg ? ( đọc lam - đa ) NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ Người thầy bạn HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ SỐ - HSG LÝ LỚP Bài a/ Đổi 0,1mm2 = 10-7 m2 Áp dụng cơng thức tính điện trở R l ; thay số tính S RAB = 6 BC RAC = RAB RAC = 2 có RCB = RAB - RAC = 4 R R Xét mạch cầu MN ta có nên mạch cầu cân Vậy IA = R AC RCB b/ Khi AC c/ Đặt RAC = x ( ĐK : x 6 ) ta có RCB = ( - x ) * Điện trở mạch gồm ( R1 // RAC ) nối tiếp ( R2 // RCB ) R x 6.(6 x) = x (6 x ) ? * Cường độ dòng điện mạch : I U ? R x I = ? 3 x 6.(6 x) Và UDB = RDB I = I = ? 12 x U U * Ta có cường độ dòng điện qua R1 ; R2 : I1 = AD = ? I2 = DB = ? R1 R2 * Áp dụng cơng thức tính HĐT mạch // có : UAD = RAD I = + Nếu cực dương ampe kế gắn vào D : I1 = Ia + I2 Ia = I1 - I2 = ? (1) Thay Ia = 1/3A vào (1) Phương trình bậc theo x, giải PT x = 3 ( loại giá trị -18) + Nếu cực dương ampe kế gắn vào C : Ia = I2 - I1 = ? (2) Thay Ia = 1/3A vào (2) Phương trình bậc khác theo x, giải PT x = 1,2 ( loại 25,8 > ) * Để định vị trí điểm C ta lập tỉ số AC R AC = ? AC = 0,3m CB RCB Bài HD : Xem lại phần lí thuyết TK hội tụ ( phần sử dụng chắn ) tự giải Theo ta có = L L2 4.L f L L2 4.L f d1 - d2 = L2 4.L f 2 = L2 - 4.L.f f = 20 cm Bài HD: a/ Vì áp suất chất lỏng phụ thuộc vào độ cao trọng lượng riêng chất lỏng bình thơng áp suất chất lỏng gây nhánh mặt khác ta có dHg = 136000 N/m2 > dH2O = 10000 N/m2 > ddầu = 8000 N/m2 nên h(thuỷ ngân) < h( nước ) < h (dầu ) NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ Người thầy bạn b/ Quan sát hình vẽ : (1) ? ? (2) (3) 2,5h ? h” h M h’ N E H2O Xét điểm M , N , E hình vẽ, ta có : PM = h d1 (1) PN = 2,5h d2 + h’ d3 (2) PE = h” d3 (3) Trong d1; d2 ; d3 trọng lượng riêng TN, dầu nước Độ cao h’ h” hình vẽ + Ta có : PM = PE h” = h.d1 d3 h1,3 = h” - h = h.(d d ) h.d1 - h = d3 d3 + Ta có PM = PN h’ = ( h.d1 - 2,5h.d2 ) : d3 h1,2 = ( 2,5h + h’ ) - h = h.d1 2,5h.d h.d d3 + Ta tính h2,3 = ( 2,5h + h’ ) - h” = ? c/ Áp dụng số tính h’ h” Độ chênh lệch mực nước nhánh (3) & (2) h” - h’ = ? Bài HD : Lưu ý 170 KJ nhiệt lượng cung cấp để nước đá nóng chảy hồn tồn O0C, lúc nhiệt độ ca nhôm không đổi ĐS : m H O = 0,5 kg ; m Al = 0,45 kg ĐỀ SỐ ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP ( Thời gian 150 phút ) Bài Một cục nước đá có khối lượng 200g nhiệt độ - 100C : a/ Để cục nước đá chuyển hồn tồn sang thể 1000C cần nhiệt lượng kJ ? Cho nhiệt dung riêng nước nước đá C1 = 4200J/kg.K ; C2 = 1800 J/kg.K Nhiệt nóng chảy nước đá = 3,4.105 J/kg ; nhiệt hoá nước L = 2,3.106 J/kg b/ Nếu bỏ cục nước đá vào ca nhôm đựng nước 200C có cân nhiệt, người ta thấy có 50g nước đá cịn sót lại chưa tan hết Tính khối lượng nước đựng ca nhơm lúc đầu biết ca nhơm có khối lượng 100g nhiệt dung riêng nhôm C3 = 880 J/kg.K ? ( Trong hai câu bỏ qua nhiệt vời mơi trường ngồi ) Bài : Một khối gỗ hình hộp chữ nhật có diện tích đáy S = 150 cm2 cao h = 30cm, khối gỗ thả hồ nước sâu H = 0,8m cho khối gỗ thẳng đứng Biết trọng lượng riêng gỗ 2/3 trọng lượng riêng nước d H O = 10 000 N/m3 Bỏ qua thay đổi mực nước hồ, : a) Tính chiều cao phần chìm nước khối gỗ ? b) Tính cơng lực để nhấc khối gỗ khỏi nước H theo phương thẳng đứng ? c) Tính cơng lực để nhấn chìm khối gỗ đến đáy NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ Người thầy bạn hồ theo phương thẳng đứng ? Bài : Cho điện trở có giá trị R0, mắc với theo cách khác nối vào nguồn điện không đổi xác định mắc nối tiếp với điện trở r Khi điện trở mắc nối tiếp cường độ dịng điện qua điện trở 0,2A, điện trở mắc song song cường độ dịng điện qua điện trở 0,2A a/ Xác định cường độ dòng điện qua điện trở R0 trường hợp lại ? b/ Trong cách mắc trên, cách mắc tiêu thụ điện ? Nhiều ? c/ Cần điện trở R0 mắc chúng vào nguồn điện khơng đổi có điện trở r nói để cường độ dòng điện qua điện trở R0 0,1A ? Bài Một chùm sáng song song với trục tới thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm Phía sau thấu kính người ta đặt gương phẳng I vng góc với trục TK, gương quay mặt phản xạ phía TK cách TK khoảng 15 cm Trong khoảng TK gương người ta quan sát điểm sáng : a/ Giải thích vẽ đường truyền tia sáng ( khơng vẽ tia sáng phản xạ qua thấu kính ) ? Tính khoảng cách từ điểm sáng tới TK ? b/ Cố định TK quay gương quanh điểm I đến vị trí mặt phản xạ hợp với trục góc 450 Vẽ đường truyền tia sáng xác định vị trí điểm sáng quan sát lúc ? HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ SỐ - HSG LÝ LỚP Bài ĐS : a) 615,6 kJ ( Tham khảo tương tự tài liệu ) b/ m = 629g Chú ý nước đá không tan hết nên nhiệt độ cuối hệ thống 00C có 150g nước đá tan thành nước Bài HD : a) Gọi chiều cao phần khối gỗ chìm nước x (cm) : (h-x) + Trọng lượng khối gỗ : P = dg Vg = dg S h ( dg trọng lượng riêng gỗ ) x + Lực Acsimet tác dụng vào khối gỗ : FA = dn S x ; H khối gỗ nên ta có : P = FA x = 20cm b) Khi khối gỗ nhấc khỏi nước đoạn y ( cm ) so với lúc đầu lực Acsimet giảm lượng F’A = dn S.( x - y ) lực nhấc khối gố tăng thêm : F = P - F’A = dg.S.h - dn.S.x + dn.S.y = dn.S.y lực tăng từ lúc y = đến y = x , giá trị trung bình lực từ nhấc khối gỗ đến khối gỗ vừa khỏi mặt nước F/2 Khi cơng phải thực A = 1 F.x = dn.S.x2 = ? (J) 2 c) Cũng lý luận câu b song cần lưu ý điều sau : + Khi khối gỗ nhấn chìm thêm đoạn y lực Acsimet tăng lên lực tác dụng lúc NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ Người thầy bạn F = F’A - P có giá trị dn.S.y.Khi khối gỗ chìm hồn tồn, lực tác dụng F = dn.S.( h - x ); thay số tính F = 15N + Cơng phải thực gồm hai phần : - Công A1 dùng để nhấn chìm khối gỗ vừa vặn tới mặt nước : A1 = F.( h - x ) - Cơng A2 để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ ( lực FA lúc không đổi ) A2 = F s (với s = H - h ) ĐS : 8,25J Bài HD : a/ Xác định cách mắc lại gồm : cách mắc : (( R0 // R0 ) nt R0 ) nt r cách mắc : (( R0 nt R0 ) // R0 ) nt r Theo ta có cường độ dịng điện mạch mắc nối tiếp : Int = U = 0,2A (1) Cường độ dịng điện mạch mắc song song : r 3R0 U I SS 3.0,2 0,6 A (2) R0 r r R0 Lấy (2) chia cho (1), ta : r = R0 Đem giá trị r thay vào R r (1) U = 0,8.R0 + Cách mắc : Ta có (( R0 // R0 ) nt R0 ) nt r (( R1 // R2 ) nt R3 ) nt r đặt R1 = R2 = R3 = R0 Dòng điện qua R3 : I3 = U R r R0 0,8.R0 0,32 A Do R1 = R2 nên I1 = I2 = 2,5.R0 I3 0,16 A 0,8.R0 U 0,48 A 2.R0 R0 5.R0 r 3.R0 2.R0 R0 Hiệu điện hai đầu mạch nối tiếp gồm điện trở R0 : U1 = I’ = 0,32.R0 3.R0 0,32.R0 U1 0,16 A CĐDĐ cường độ dòng điện qua mạch nối tiếp I1 = 2.R0 2.R0 + Cách mắc : Cường độ dịng điện mạch I’ = qua điện trở lại I2 = 0,32A b/ Ta nhận thấy U không đổi công suất tiêu thụ mạch P = U.I nhỏ I mạch nhỏ cách mắc tiêu thụ công suất nhỏ cách mắc tiêu thụ công suất lớn c/ Giả sử mạch điện gồm n dãy song song, dãy có m điện trở giống R0 ( với m ; n N) Cường độ dòng điện mạch ( Hvẽ ) I + - NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ I Người thầy bạn U 0,8 ( Bổ sung vào hvẽ cho đầy đủ ) m m r R0 n n Để cường độ dòng điện qua điện trở R0 0,1A ta phải có : I 0,8 0,1.n m 1 n m + n = Ta có trường hợp sau m n Số điện trở R0 12 15 16 15 12 Theo bảng ta cần điện trở R0 có cách mắc chúng : a/ dãy //, dãy điện trở b/ trở mắc nối tiếp 7 dãy gồm điện Bài HD : Xem giải tương tự tài liệu tự giải a/ Khoảng cách từ điểm sáng tới gương = 10 cm ( OA1 = OF’ - 2.F’I ) b/ Vì ảnh điểm sáng qua hệ TK - gương vị trí đối xứng với F’ qua gương, mặt khác gương quay quanh I nên độ dài IF’ không đổi A1 di chuyển cung tròn tâm I bán kính IF’ đến điểm A2 Khi gương quay góc 450 A1IA2 = 2.450 = 900 ( t/c đối xứng ) Khoảng cách từ A2 tới thấu kính IO 15 cm ĐỀ SỐ ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP ( Thời gian 150 phút ) Bài Hai kim loại đồng chất, tiết diện nhau, chiều dài = 20cm có trọng lượng riêng khác : d1 = 1,25.d2 Hai hàn dính với đầu treo sợi dây mảnh ( Hvẽ ) /////////// Để nằm ngang, người ta thực cách sau : 1) Cắt phần thứ đem đặt lên phần cịn lại Tính chiều dài phần bị cắt ? 2) Cắt bỏ phần thứ Tính phần bị cắt ? Bài Một ống thuỷ tinh hình trụ, chứa lượng nước lượng thuỷ ngân có khối lượng Độ cao tổng cộng cột chất lỏng ống H = 94cm a/ Tính độ cao chất lỏng ống ? b/ Tính áp suất chất lỏng lên đáy ống biết khối lượng riêng nước thuỷ ngân D1 = 1g/cm3 D2 = 13,6g/cm3 ? NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ Người thầy bạn Bài Cho mạch điện sau Cho U = 6V , r = 1 = R1 ; R2 = R3 = 3 U r biết số A K đóng 9/5 số R1 R3 A K mở Tính : A a/ Điện trở R4 ? R2 R4 K b/ Khi K đóng, tính IK ? Bài a) Đặt vật AB trước thấu kính hội tụ L có tiêu cự f hình vẽ Qua TK người ta thấy AB cho ảnh ngược chiều cao gấp lần vật Giữ nguyên vị trí Tkính L, dịch chuyển vật sáng dọc theo xy lại gần Tkính đoạn 10cm ảnh vật AB lúc cao gấp lần vật Hỏi ảnh AB trường hợp ảnh ? Tính tiêu cự f vẽ hình minh hoạ ? B L1 (M) B x y A O A O1 O2 L2 b)Thấu kính L cắt ngang qua quang tâm thành hai nửa tkính L1 & L2 Phần bị cắt L2 thay gương phẳng (M) có mặt phản xạ quay L1 Khoảng cách O1O2 = 2f Vẽ ảnh vật sáng AB qua hệ quang số lượng ảnh AB qua hệ ? ( Câu a b độc lập ) HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ SỐ - HSG LÝ LỚP Bài HD : a) Gọi x ( cm ) chiều dài phần bị cắt, đặt lên phần cịn lại cân nên ta có : P1 x = P2 Gọi S tiết diện 2 kim loại, ta có /////////// - x x d1.S = d2.S 2 d1( - x ) = d2 x = 4cm P1 P2 b) Gọi y (cm) ( ĐK : y < 20 ) phần phải cắt bỏ đi, trọng lượng phần lại : P’1 = P1 = y Do cân nên ta có : d1.S.( - y ) y = d2.S ( - y )2 2 d2 hay d1 y2 - y + ( - d2 ) d1 Thay số phương trình bậc theo y: y2 - 40y + 80 = Giải PT y = 2,11cm ( loại 37,6 ) NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ Người thầy bạn Bài HD :a/ + Gọi h1 h2 theo thứ tự độ cao cột nước cột thuỷ ngân, ta có H = h1 + h2 = 94 cm + Gọi S diện tích đáy ống, TNgân nước có khối lượng nên S.h1 D1 = S h2 D2 h1 D1 = h2 D2 D1 h2 D D2 h1 h2 H D2 H h1 = D2 h1 D2 h1 h1 D1 D2 h2 = H - h1 b/ Áp suất chất lỏng lên đáy ống : P= 10m1 10m2 10Sh1 D1 10 Sh2 D2 10( D1 h1 D2 h2 ) Thay h1 h2 vào, ta tính P S S Bài HD : * Khi K mở, cách mắc ( R1 nt R3 ) // ( R2 nt R4 ) Điện trở tương đương mạch Rr 4(3 R4 ) Cường độ dòng điện mạch : I = R4 hai điểm A B UAB = U Hiệu điện 4(3 R4 ) 1 R4 ( R1 R3 )( R2 R4 ) I I4 = R1 R2 R3 R4 U AB ( R1 R3 ).I 4U ( Thay số, I ) = 19 R4 R2 R4 R1 R2 R3 R4 * Khi K đóng, cách mắc (R1 // R2 ) nt ( R3 // R4 ) Điện trở tương đương mạch R' r 15 R4 Cường độ dòng điện mạch lúc : I’ = 12 R4 Hiệu điện hai điểm A B UAB = số, I’ ) = R3 R4 U I ' I’4 = AB R3 R4 R4 U 15 R4 1 12 R4 R I ' ( Thay R3 R 12U 21 19 R4 * Theo đề I’4 = I ; từ tính R4 = 1 b/ Trong K đóng, thay R4 vào ta tính I’4 = 1,8A I’ = 2,4A UAC = RAC I’ = 1,8V I’2 = U AC 0,6 A Ta có R2 I’2 + IK = I’4 IK = 1,2A NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ Người thầy bạn Bài HD :a/ B’2 B1 ( Hãy bổ sung hình vẽ cho đầy đủ ) I B2 F A1 F’ A’2 A2 A’1 O B’1 Xét cặp tam giác đồng dạng F’A’1B’1 F’OI : (d’ - f )/f = d = 3f Xét cặp tam giác đồng dạng OA’1B’1 OA1B1 : d1 = d’/2 d1 = 3/2f Khi dời đến A2B2 , lý luận tương tự ta có d2 = f/2 Theo đề ta có d1 = 10 + d2 f = 10cm b) Hệ cho ảnh : AB qua L1 cho A1B1 qua L2 cho ảnh ảo A2B2 AB qua L2 cho ảnh A3B3 Khơng có ảnh qua gương (M) Hãy tự dựng ảnh ! ĐỀ SỐ ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP ( Thời gian 150 phút ) Bài Một đồng chất tiết diện có chiều dài AB = = 40cm dựng chậu cho OA = OB ABx = 300 Thanh giữ nguyên quay quanh điểm O ( Hvẽ ) A Người ta đổ nước vào chậu bắt đầu O (đầu B khơng cịn tựa lên đáy chậu ): a) Tìm độ cao cột nước cần đổ vào chậu ( tính từ đáy đến mặt thống ) biết khối lượng riêng AB 300 nước : Dt = 1120 kg/m3 Dn = 1000 kg/m3 ? B x b) Thay nước chất lỏng khác, KLR chất lỏng phải để thực việc ? Bài Có hai bình cách nhiệt, bình chứa m1 = 2kg nước t1 = 200C, bình chứa m2 = 4kg nước nhiệt độ t2 = 600C Người ta rót lượng nước m từ bình sang bình 2, sau cân nhiệt, người ta lại rót lượng nước từ bình sang bình nhiệt độ cân bình lúc t’1 = 21,950C : 1) Tính lượng nước m nhiệt độ có cân nhiệt bình ( t’2 ) ? NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM http://sachgiai.com/ Người thầy bạn 2) Nếu tiếp tục lần nữa, tìm nhiệt độ có cân nhiệt bình lúc ? Bài Cho mạch điện hình vẽ Biết UAB = 18V khơng đổi cho tốn, bóng đèn Đ1 ( 3V - 3W ) Bóng đèn Đ2 ( 6V - 12W ) Rb giá trị biến trở Và chạy vị trí C để đèn sáng bình thường : UAB 1) Đèn Đ1 đèn Đ2 vị trí mạch ? r 2) Tính giá trị tồn phần biến trở vị trí (1) (2) chạy C ? 3) Khi dịch chuyển chạy phía N độ sáng hai đèn thay đổi ? M Rb C N Bài Hai vật sáng A1B1 A2B2 cao h đặt vuông góc với trục xy ( A1 & A2 xy ) hai bên thấu kính (L) Ảnh hai vật tạo thấu kính vị trí xy Biết OA1 = d1 ; OA2 = d2 : 1) Thấu kính thấu kính ? Vẽ hình ? 2) Tính tiêu cự thấu kính độ lớn ảnh theo h ; d1 d2 ? 3) Bỏ A1B1 đi, đặt gương phẳng vng góc với trục I ( I nằm phía với A2B2 OI > OA2 ), gương quay mặt phản xạ phía thấu kính Xác định vị trí I để ảnh A2B2 qua Tk qua hệ gương - Tk cao ? HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ SỐ - HSG LÝ LỚP Bài HD: a) Gọi mực nước đổ vào chậu để bắt đầu ( tính từ B theo chiều dài ) x ( cm ) ĐK : x < OB = 30cm, theo hình vẽ x = BI A Gọi S tiết diện thanh, chịu tác dụng trọng O lượng P đặt trung điểm M AB lực đẩy Acsimet M H F đặt trung điểm N BI Theo điều kiện cân I đòn bẩy : P.MH = F.NK(1) P = 10m = 10.Dt.S N K Và F = 10.Dn.S.x Thay vào (1) (H2O) x = Dt MH Dn NK B Xét cặp tam giác đồng dạng OMH ONK ta có E MH MO = ; ta tính MO = MA NK NO OA =10cm NO = OB - NB = 60 x Thay số biến đổi để có phương trình bậc theo x : x2 - 60x + 896 = NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM 10 ... bố trí song song với cho chúng có trục đường thẳng xy Người ta chiếu đến thấu kính (L1) chùm sáng NGÂN HÀNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC NĂM 13 http://sachgiai.com/ Người thầy bạn song song di chuyển... thành hộp song song với ( trùng trục ) Chiếu tới hộp chùm sáng song song có bề rộng d, chùm tia khúc xạ khỏi hộp chùm sáng song song có bề rộng 2d ( Hvẽ ) Hãy xác định loại thấu kính hộp tiêu... SINH GIỎI CÁC NĂM 19 http://sachgiai.com/ Người thầy bạn c) Nên chọn cách mắc hai cách ? Vì ? Bài 1) Một hộp kín có chiều rộng a (cm) có hai thấu kính đặt sát thành hộp song song với ( trùng trục