Ly - hsg

THI XUT ( Năm học 2015 - 2016 ) - Kỳ thi : Học sinh giỏi lớp cấp tỉnh - Môn thi : Vật Lý Thời gian làm : 150 phút - Họ tên: Vũ Văn Trường Chức vụ : Tổ phó tổ KHTN - Đơn vị : Trường THCS Đọi Sơn NỘI DUNG ĐỀ THI Bài (4 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Hiệu điện UMN = 22V, R1 = 40Ω, R2 = 70Ω, R3 = 60Ω, R4 dây hợp kim dài 10m, tiết diện trịn đường kính 0,2mm Ampe kế A1 có điện trở nhỏ khơng đáng kể 0,3A Cho π = 3,14 1) Tính điện trở suất dây hợp kim làm điện trở R4 2) Mắc ampe kế A2 (có điện trở nhỏ khơng đáng kể) vào hai điểm B C Xác định độ lớn chiều dòng điện qua ampe kế A2 Bài (5 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Biết UMN không đổi, r = 1Ω, đèn Đ1 loại 6V-3W, đèn Đ2 loại 12V-16W Biến trở làm từ vòng dây đồng chất, tiết diện uốn thành vòng tròn tâm O, tiếp điểm A cố định, kim loại CD (có điện trở khơng đáng kể) tiếp giáp với vòng dây hai điểm C, D quay xung quanh tâm O Quay CD đến vị trí cho góc AOD = ϕ = 90o đèn Đ1 sáng bình thường cơng suất tiêu thụ tồn biến trở đạt giá trị cực đại 1) Tính điện trở dây làm biến trở hiệu điện UMN Đèn Đ2 sáng nào? 2) Khảo sát độ sáng đèn quay CD (Điện trở bóng đèn khơng thay đổi) Bài (3điểm): Một thí nghiệm điện từ gồm nam châm thẳng nối vào sợi dây bền, mảnh, đầu O cố định Nam châm dao động tự không ma sát mặt phẳng thẳng đứng, phía điểm thấp C có đặt ống dây kín L (hình 3) Khi nam châm dao động từ vị trí A đến vị trí B ngược lại quanh vị trí C chiều dòng điện xuất ống dây L nào? Hình V + U • • M• N A1 R1 B R2 R3 C R4 • • Hình r C A + U_ • • M N Đ1 O D Đ Hình Bài (4,5 điểm) Vật sáng AB qua thấu kính hội tư tiêu cự f cho ảnh thật A’B’ Gọi giao điểm thấu kính với trục quang tâm O thấu kính Đặt OA = d : khoảng cách từ vật đến thấu kính ; OA’ = d’ : khoảng cách từ ảnh đến thấu kính ; OF = f : khoảng cách từ tiêu điểm đến thấu kính a/ Chứng minh : A' B' d' 1 = + = AB d d' d f Áp dụng AB = 2cm ; d = 30cm ; d’ = 150cm Tìm tiêu cự f độ lớn ảnh A’B’ b/ Từ vị trí ban đầu cách thấu kính 30cm, cho vật sáng AB tiến gần thấu kính thêm 10cm Hỏi ảnh A’B’ di chuyển khoảng nào? Bài ( 3,5 điểm) Một hộp kín chứa nguồn điện có hiệu điện U khơng đổi mắc nối tiếp với điện trở R0 ( hình 5) R0 A U Trình bày cách xác định giá trị U R0 với dụng cụ gồm vôn kế, ampe kế không lý tưởng, biến trở dây nối Khơng mở hộp • khơng mắc trực tiếp hai đầu ampe kế vào A, B Hình - Hết - K B HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Bài Nội dung 1) Tính điện trở suất dây hợp kim U MN = 0, A R12 = R1 + R2 = 110Ω → I12 = R12 I34 = IMN – I12 = 0,1A R34 = R3 + R4 = ρ= Bài (4,0 điểm) 0,5 0,5 U MN = 220Ω → R4 = 160Ω I 34 RS = 50, 24.10−8 Ωm l 0,5 0,5 2) Cường độ chiều dòng điện qua A2 R1R3 RR 1120 = 24Ω ; R24 = = Ω R13 = R1 + R3 R2 + R4 23 U1 = U13 = UMN Điểm R13 ≈ 7,135V R13 + R24 0,5 0,25 U2 = U24 = UMN – U13 ≈14,865V 0,25 I1 = U1 U ≈ 0,178 A ; I2 = ≈ 0, 212 A R1 R2 0,5 I2 > I1 dòng điện qua A2 có chiều từ C đến B Độ lớn IA2 = I2 – I1 = 0,034A 0,5 1) Tính điện trở dây biến trở, UMN độ sáng đèn Đ2 Bài (5,0 điểm) - Điện trở đèn Đ1: R1 = 12Ω, cường độ dòng điện định mức Đ1: Iđm1 = 0,5A 0,5 - Điện trở đèn Đ2: R2 = 9Ω - Đoạn mạch MN gồm: r nt [R2 // (R1 nt Rb)] RAC RAD Rb = (1) ( cung DC bị nối tắt, khơng có dịng điện qua) RAC + RAD - R1b = R1 + Rb = 12 + Rb RMN = R2.1b + r = I2.1b = IMN = R2.1b = 129 + 10 Rb 21 + Rb U MN U MN (21 + Rb ) = RMN 129 + 10 Rb U1b = U2.1b = I2.1b.R2.1b = Ib = I1 = I1b = 9.U MN (12 + Rb ) 129 + 10 Rb U1b 9U MN = (2) R1b 129 + 10 Rb 0,5 R2 R1b 9(12 + Rb ) = R2 + R1b 21 + Rb 0,25 0,25 0,25 0,25 Bài Nội dung 2 81U MN Rb 81U MN I Rb = = (129 + 10 Rb ) ( 129 + 10 R ) Pb = b Rb b Điểm 0,25 129  129  = Rb ⇔ Rb = 12,9Ω + 10 Rb ÷ cực tiểu ⇔ Pb cực đại ⇔   R ÷ Rb  b  0,5 ⇒RAC = RAD = 25,8Ω ⇒ điện trở dây làm biến trở R = 4RAC = 103,2Ω 0,25 - Đèn Đ1 sáng bình thường nên I1 = Iđm1 = 0,5A thay vào (2) ta UMN ≈ 14,3V 0,25 - U2 = U1b = I1b R1b = 12,45V ⇒ U2 > Uđm2 đèn Đ2 sáng mức bình thường 0,5 2) khảo sát độ sáng đèn dịch chuyển CD RAC RAD - Từ biểu thức Rb = lập luận để thấy Rb có giá trị cực đại RAC = RAD RAC + RAD tức CD vng góc với OA (trường hợp xét) 0,25 ⇒ quay CD điện trở Rb giảm - Rb = C ≡ A D ≡ A sau tiếp tục quay Rb lại tăng dần đến CD vng góc với OA Rb đạt cực đại - Khi Rb giảm 1   Rb + R1 = R1b giảm ⇒  ÷ tăng ⇒ R + R = R tăng ⇒R2.1b giảm 1b 21b  R1b  0,25 0,5 ⇒ r + R2.1b = RMN giảm ⇒ cường độ dịng điện mạch Ir tăng ⇒ Ur = Ir.r tăng ⇒ U2 giảm đèn Đ2 tối dần I2 giảm ⇒ I1 = Ir – I2 tăng ⇒ đèn Đ1 sáng dần lên - Khi Rb tăng, tương tự ta có Đ2 sáng dần lên Đ1 tối dần Câu (3,0 điểm ) 0,25 - Khi nam châm dao động xung quanh C số đường sức từ xuyên qua ống dây L thay đổi gây tượng cảm ứng điện từ, tạo dòng điện cảm ứng ống dây 1,0 - Trong trình nam châm chuyển động từ A đến B, qua C số đường cảm ứng từ xuyên qua ống dây tăng đột ngột giảm dần, nên dòng điện cảm ứng ống dây đổi chiều Hiện tượng xảy tương tự nam châm chuyển động từ B 1,0 A - Khi nam châm dao động từ vị trí A đến vị trí C, số đường sức xuyên qua ống dây L tăng dần, dòng điện cảm ứng xuất ống dây L có chiều từ trái sang phải 0,5 (để chống lại tăng đường sức qua ) - Khi nam châm dao động từ vị trí C đến vị trí B, số đường sức xuyên qua ống dây L giảm dần, dòng điện cảm ứng xuất ống dây L có chiều từ phải sang trái 0,5 (để chống lại giảm đường sức qua nó) * Dựng ảnh Bài (4,5 điểm) 1,0 a/ Chứng minh, tiêu cự thấu kính : Hai tam giác đồng dạng OA’B’ OAB : 0,5 A'B' OA' d' = = (1) AB OA d Hai tam giác đồng dạng F’OI F’A’B’ : A'B' A'B' F'A' OA' − OF' d' d' 1 = = = = − => + = (2) OI AB F'O F'O d f d' d f Áp dụng (1) & (2) => A’B’ = 10cm ; f = 0,5 d.d' = 25cm d + d' 1,0 b/ Sự dịch chuyển ảnh A’B’ : Khi vật sáng AB dịch chuyển 5cm (từ vị trí ban đầu đến tiêu điểm vật F) ảnh thật A’B’ di chuyển chiều từ vị trí ban đầu xa vô cực Khi vật sáng AB di chuyển 5cm (từ tiêu điểm vật F đến gần thấu kính), ảnh ảo A’B’ từ vơ cực bên trái, di chuyển chiều với vật sáng AB, tiến tới vị trí df d'= = −100cm (với d = 30-10 = 20cm) cách thấu kính d−f 0,5 1,0 - Mắc mạch hình 1: điều chỉnh biến trở giá trị đọc giá trị U1, Rb I1 vôn kế ampe kế C A Bài (3,5 điểm) Vẽ hình: A B V 0,25 Hình U1 Điện trở ampe kế : R a = I1 - Mắc mạch hình 2: điều chỉnh biến trở giá trị đọc giá trị U2, I2 vơn kế ampe kế A - Vẽ hình Rb C A B 0,5 V • Hình ⇒ U= U2 + I2 (Ra + R0) ( ) 0,25 - Tiếp tục điều chỉnh biến trở giá trị đọc giá trị U3, I3 vôn kế ampe kế ⇒ U= U3 + I3(Ra + R0) ( ) Từ (1) (2) ⇒ U2 + I2(Ra + R0) = U3 + I3(Ra + R0) 1,0 ⇒ R0 = 0,25 ⇒U= U − U U1 − I − I3 I1 U I2 − U I3 I − I3 0,5 0,25 Chú ý :- Học sinh giải cách khác, cho điểm tối đa ý  ... biến trở, UMN độ sáng đèn Đ2 Bài (5,0 điểm) - Điện trở đèn Đ1: R1 = 12Ω, cường độ dòng điện định mức Đ1: Iđm1 = 0,5A 0,5 - Điện trở đèn Đ2: R2 = 9Ω - Đoạn mạch MN gồm: r nt [R2 // (R1 nt Rb)]... trở ampe kế : R a = I1 - Mắc mạch hình 2: điều chỉnh biến trở giá trị đọc giá trị U2, I2 vơn kế ampe kế A - Vẽ hình Rb C A B 0,5 V • Hình ⇒ U= U2 + I2 (Ra + R0) ( ) 0,25 - Tiếp tục điều chỉnh... 25,8Ω ⇒ điện trở dây làm biến trở R = 4RAC = 103,2Ω 0,25 - Đèn Đ1 sáng bình thường nên I1 = Iđm1 = 0,5A thay vào (2) ta UMN ≈ 14,3V 0,25 - U2 = U1b = I1b R1b = 12,45V ⇒ U2 > Uđm2 đèn Đ2 sáng mức