SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NAM ĐỀ THI CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP THCS NĂM 2011 Mơn : VẬT LÍ Thời gian: 150 phút ( không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 06/04/2011 Bài (5 điểm) Bốn điện trở R1, R2, R3, R4 mắc vào đoạn mạch AB hình Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện UAB = 9V Biết R1 = R2 = R3 = , R4 = 1 Nối D B vơn kế có điện trở lớn Tính cường độ dòng điện qua điện trở số vôn kế Tháo vôn kế đi, nối D B ampe kế có điện trở nhỏ khơng đáng kể a) Tính hiệu điện điện trở b) Tìm số ampe kế chiều dòng điện qua ampe kế Bài 2.(6 ®iĨm) Cho mạch điện hình 2: Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện UAB = 18V Biến trở Rb có điện trở toàn phần RMN = 20 , R1 = , đèn có điện trở R Ð = , vơn kế có điện trở lớn, ampe kế có điện trở nhỏ khơng đáng kể Điều chỉnh chạy C để ampe kế 1A a) Xác định vị trí chạy C b) Tìm số vơn kế c) Biết đèn sáng bình thường Tìm cơng suất định mức đèn Phải di chuyển chạy C đến vị trí để công suất tiêu thụ biến trở đạt giá trị lớn ? Giá trị lớn ? Cho biết độ sáng đèn lúc Biết đèn chịu hiệu điện tối đa 4,8V Hỏi chạy C dịch chuyển khoảng biến trở ? Bài (6,5 điểm) Trên hình 3, vật sáng AB có dạng đoạn thẳng đặt vng góc với trục xy thấu kính L1, A'B' ảnh AB tạo thấu kính L1 Biết AB = 20cm, A'B' = 10cm, AA' = 54cm a) Thấu kính L1 thấu kính ? Tại ? Bằng cách vẽ đường tia sáng, xác định vị trí quang tâm O 1, tiêu điểm F1, F1/ thấu kính L1 b) Bằng kiến thức hình học, tính tiêu cự f1 thấu kính L1 c) Giữ nguyên vị trí vật AB thấu kính L 1, đặt thêm thấu kính phân kì L2 (có quang tâm O2) vào khoảng vật thấu kính L cho trục trùng khoảng cách O1O2 = 6cm Biết ảnh A2B2 AB tạo hệ thấu kính ảnh thật A B2 0,8AB Bằng kiến thức hình học, tính tiêu cự f2 thấu kính L2 Bài (2,5 điểm) Có hai hộp kín, hộp có hai đầu dây ngồi Trong hộp có bóng đèn pin, hộp lại có điện trở Hãy xác định bóng đèn pin nằm hộp Dụng cụ: nguồn điện có hiệu điện U không đổi, biến trở, mili ampe kế, mili vôn kế dây nối HẾT (Giám thị coi thi không giải thích thêm ) Họ tên thí sinh: Số BD: HƯỚNG DẪN CHÂM THI HSG TỈNH MÔN VẬT LÝ NĂM 2011 Bài Nội dung Điểm ý 1(2,25điểm) + Do vơn kế có điện trở lớn nên dòng qua vơn kế coi ntR R 2ntR / /R1 � không.Mạch điện gồm � � � Bài (5điểm) R 23 R R 6;R123 R1.R 23 2 � R AB R123 R 3 0,25 R1 R 23 U AB 3A R AB + U AC U1 IR 123 6V ; U CB U 3V U I 2A R1 + I I4 I I3 0,25 U AC 1A R R3 U DC U I3R 3V, U DB U V U DC U CB 6V Vôn kế vôn ý (2,75 điểm) a(1,75 điểm) 0,50 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 R / /R ntR1 � + RA = nên chập B với D mạch điện gồm : � � �/ /R 0,25 R R 0,75; R134 R1 R 34 3,75 R3 R U AB 2,4A + I1 I34 R134 U1 R1I1 7, 2V; 0,25 + R 34 U U I 34 R 34 1,8V U U AB 9V 0,25 0,25 0,50 0,25 b(1điểm) I2 U2 3A; R2 U3 0,6A R3 +Tại nút D: I I I3 3,6A ; 0,25 I3 0,25 + Chiều dòng điện qua am pe kế từ D đến B 0,25 0,25 Bài (6điểm) Ý (3 điểm) a( điểm) + Mạch gồm : (RCM//RCN )ntR1ntRđ x(20 x) Đặt RCM = x RCN = 20 -x với �x �20 ; R CB 20 x(20 x) x 20x 80 + R AB R R d R CB 20 20 U AB 18.20 + I AB R AB x 20x 80 18.20 x(20 x) 18x(20 x) � + U CB I AB R CB 20 x 20x 80 x 20x 80 U CB 18x(20 x) 18x � + IA R CN x 20x 80 20 x x 20x 80 18x � x 2x 80 + Ampe kế 1A � x 20x 80 + Giải phương trình ta x = 10 x = -8 (loại) + Vậy chạy C biến trở ampe kế 1A b( 0,5 điểm) Với x = 10 ta có 18.20 2(A) ; U Ð I AB R Ð 2.2 4(V) + I AB 10 20.10 80 + Số vôn kế là: U V U AB U Ð 18 14(V) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0.25 0,25 0,25 c ( 0,5 điểm) + Công suất định mức đèn là: PÐ(đm)Ð P U 2Ð 42 8(W) RÐ 0,50 Ý 2(2 điểm) x(20 x) ; R AB R Ð R1 R CB y 20 U AB 18 + I AB R AB y Công suất tiêu thụ biến trở là: Đặt y R CB � � �18 � 18 y � + PCB I AB R CB � � � �y � y � y � �2 + Áp dụng BĐT cơsi ta có: y y 0,25 � � � � � � 4 0,25 0,25 + PCB 18 � � � � 20, 25 �4 � + Dấu "=" xảy y 0,25 x �14, � x 20x �y 4� 4�� 20 x �5,5 y � + Vậy chạy C vị trí cho R CM 5,5 R CM 14, 5 cơng suất tiêu thụ biến trở đạt cực đại, giá trị cực đại 20,25W Cường độ dòng điện mạch lúc là: 18 18 2, 25(A) � U Ð I AB R Ð 2, 25.2 4, 5(V) + I AB y4 44 + Đèn sáng bình thường 0,25 0,25 0,25 0,25 Ý 3.(1 điểm) 18 36 � 2 y4 y4 36 � 4,8 y 3, x 20x 3,5 + U Ð 4,8(V) y4 20 � 4,5 x 15,5 + � x 20x 70 �0 + Vậy chạy C di chuyển khoảng cho điện trở đoạn CM có giá trị từ 4,5 đến 15,5 Ý a(1,5 điểm) + Vì ảnh ngược chiều vật ảnh thật nên thấu kính hội tụ + Nối B với B1 cắt trục O1 ( Tia qua quang tâm truyền thẳng) + Dựng thấu kính vng góc với trục O1 + Từ B kẻ tia sáng song song với trục cắt thấu kính I Nối I với B' cắt trục F 1/ (Tia song song với trục tia ló qua tiêu điểm) + Kẻ B'K song song với trục chính, cắt thấu kính K, nối K với B cắt trục tiêu điểm F1 + U Ð I AB R Ð Bài 6,5(điểm ) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 + Vẽ hình 0,25 Ý b( 2,25 điểm) + ABO1 ~ A ' B 'O1 � O1 A ' A ' B' 10 O1A AB 20 + � O1A 2.O1A ' + O1A O1A ' 54cm + � O1A 36(cm), O1A ' 18(cm) A ' B ' A ' F1' O1A ' O1F1' ' ' + O1IF1 A ' B' F1 � O1I O1F1' O1F1' O1 I AB (O1IBA hình chữ nhật) O1A ' O1F1' A ' B ' +� AB O1 F1' 18 f1 +� f1 � f1 12(cm) Ý c( 2,25 điểm) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,50 0,25 0,25 0,25 0,25 Sơ đồ tạo ảnh: O2 O1 AB ����� � A1 B1 ����� � A B2 d d' d d' 1 2 + Ta có d1 = AO2 - O1O2= 36-6=30(cm) A B2 O1A + A B2 O1 ~ A1B1O1 � A1B1 O1A1 O1 KF1' ~ A B2 F1' � A B2 A F1' A B2 O1A O1F1' � O1 K O1 F1' A1B1 O1 F1' 0,25 0,25 O1A O1F1' O1A d '2 12 d '2 12.d � � d '2 + ' O1 A1 12 d2 d 12 O1F1 A1 B1 O A1 + ABO ~ A1 B1O � AB O2 A AB AF A B O F O A1 O IF2 ~ A1B1 F2 � 1 � 1 2 O I O F2 AB O F2 O F2 O A1 O A1 f d1' d1' d1' 30f � � d1' + O F2 O2A f2 d1 30 30 f ' 0,25 0,25 ' d d A B AB A B � 2 � 1 2 0,8 d d1 A1B1 AB AB f 12 � 0,8 +� d 12 30 f + Ta có 0,25 ' ' ' + d d1 O1O d1 � d 12 d1 0,25 0,25 30f 24f 180 6 30 f 30 f f 12 � 0,8 + Thay vào (4) ta được: 24f 180 30 f 30 f + f 20(cm) Chú ý: Các đại lượng d1, d1', d2, d2', f1, f2 độ dài số học Bài + Để xác định hộp có chứa bóng đèn pin ta phải làm thí nghiệm (2,5 điểm) nghiên cứu phụ thuộc cường độ dòng điện qua hai hộp vào hiệu điện (Vẽ đường đặc trưng Vôn - Am pe) + Mắc sơ đồ mạch điện hình vẽ : 0,25 0,25 0,25 0,5 0,50 + Đo cường độ dòng điện qua hộp hiệu điện hai đầu hộp ứng với vị trí khác chạy C + Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện qua hộp vào hiệu điện hai đầu hộp 0,25 0,25 0,25 + Kết : * Đường đặc trưng vôn - Am pe điện trở đường thẳng 0,25 * Đường đặc trưng vơn -Am pe bóng đèn phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ nên đường cong + Từ xác định hộp kín có chứa bóng đèn pin * Chú ý : - Khi làm thí nghiệm điều chỉnh biến trở để hiệu điện thay đổi khoảng khơng q lớn - Nếu học sinh trình bày theo cách khác thể xét quan hệ dòng điện hiệu điện cho điểm tương tự 0,25 0,25 ...HƯỚNG DẪN CHÂM THI HSG TỈNH MÔN VẬT LÝ NĂM 2011 Bài Nội dung Điểm ý 1(2,25điểm) + Do vôn kế có điện trở lớn nên dòng qua vơn kế... cường độ dòng điện qua hai hộp vào hiệu điện (Vẽ đường đặc trưng Vôn - Am pe) + Mắc sơ đồ mạch điện hình vẽ : 0,25 0,25 0,25 0,5 0,50 + Đo cường độ dòng điện qua hộp hiệu điện hai đầu hộp ứng với... chuyển khoảng cho điện trở đoạn CM có giá trị từ 4,5 đến 15,5 Ý a(1,5 điểm) + Vì ảnh ngược chiều vật ảnh thật nên thấu kính hội tụ + Nối B với B1 cắt trục O1 ( Tia qua quang tâm truyền thẳng) +