SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NINH BÌNH ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS NĂM HỌC 2010 – 2011 Mơn: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 05 câu 01 trang) Câu (4,0 điểm) Một nguồn sáng điểm đặt trục thấu kính hội tụ có tiêu cự 8cm, cách thấu kính 12cm Thấu kính dịch chuyển với vận tốc 1m/s theo phương vng góc trục thấu kính Hỏi ảnh nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc nguồn sáng giữ cố định (chú ý: khơng sử dụng cơng thức thấu kính) Câu (4,0 điểm) Một nguồn điện có cơng suất khơng đổi 12 kW dùng để thắp sáng bóng đèn Điện trở dây dẫn nối từ nguồn tới bóng đèn 6 Bộ bóng đèn gồm nhiều bóng loại 120V-50W mắc song song với a) Số bóng đèn thay đổi phạm vi để cơng suất sai khác với cơng suất định mức khơng q 4% ? b) Khi số bóng đèn thay đổi phạm vi hiệu điện nguồn thay đổi khoảng nào? (biết công suất nguồn không đổi) Câu (4,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ (hình 1a hình 1b) Trong hai sơ đồ, nguồn điện có hiệu điện không đổi U= 30V, điện trở r = bóng đèn Đ1, Đ2, Đ3 sáng bình thường Xác định hiệu điện cơng suất định mức đèn (bỏ qua điện trở dây nối) r r + + U U Đ2 Đ1 Câu (4,0 điểm) Đ1 Một xuồng máy Đđi3 ngược dòng sơng gặp bè trơi theo dòng, sau gặp bè 30 phút thìĐxuồng bị hỏng nên phải sửa chữa 15Đ3phút (trong xuồng bị hỏng xuồng bị trơi theo dòng nước) Sau sửa xong, xuồng quay lại đuổi theo bè với vận tốc nước cũ, xuồng gặp1alại bè điểm cách điểm gặp1b cũ 2,5 km Hỏi vận tốc H×nh H×nh bè bao nhiêu? Câu (4,0 điểm) Trong bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa m = 400g nước nhiệt độ t0 = 250C Người ta đổ thêm lượng nước có khối lượng m nhiệt độ tx vào bình cân nhiệt, nhiệt độ bình t1 = 200C Cho thêm cục nước đá có khối lượng m nhiệt độ t2 = -100C vào bình cuối nước bình có khối lượng M = 700g nhiệt độ t3 = 50C Tìm m 1, m2, tx ? Biết nhiệt dung riêng nước C 1= 4200 J/KgK, nhiệt dung riêng nước đá C2= 2100 J/KgK Nhiệt nóng chảy nước đá =336000J/Kg (bỏ qua trao đổi nhiệt chất bình với nhiệt lượng kế môi trường) -HẾT Họ tên thí sinh:………………………………………; Số báo danh:……………………… Chữ ký giám thị 1:…………………………….; Chữ ký giám thị 2:………………………… SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NINH BÌNH HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HSG LỚP THCS NĂM HỌC 2010 – 2011 Mơn: VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm thi gồm 05 trang) Nội dung Câu (4đ) Điểm Ta dựng ảnh S qua thấu kính cách vẽ thêm truc phụ OI song song với tia tới SK Vị trí ban đầu thấu kính O Sau thời gian t(s) thấu kính dịch chuyển quãng đường OO1 , nên ảnh nguồn sáng dịch chuyển quãng đường S1 S K Hình vẽ 0,5 I S O O1 Vì Vì H F’ S1O OI (1) S1S SK S O OH O1 H // SK (2) S2 S SK OI // SK S1 S2 0,5 Xét tứ giác OO1 HI có OI // O1 H OO1 // IH OO1 HI nên hình bình hành, suy (3) OI O1 H Từ (1), (2), (3) S1O S O1 OO1 SO 12 OO1 // S1 S (4) S1S S2 S S1 S SS1 12 S1O S1 I S1O S1O (*) IK SO 12 S I S F S O IF // OK (**) IK OF SO SO 8 2 Từ (*) (**) 12 S1O 12.2 24 cm Mặt khác: OI // SK OO1 12 S1S 12 24 Ký hiệu vận tốc thấu kính v , vận tốc ảnh v1 OO1 v.t v1 3v 3 m / s S1S v1 t Vậy vận tốc ảnh nguồn sáng m/s Từ (4) (5) 0,25 0,25 0,5 (5) 0,5 0,5 (4đ) Gọi n số đèn mắc để cơng suất đèn sai khác với công suất định mức không 4% n N * + Điện trở bóng đèn là: ° U 120 Rd dm 288 Pdm 50 R U ° - 0,25 I® I C D n Gọi P cơng suất nguồn thì: P I R PCD P nI d R P1 n 0,25 (với P1 công suất thực tế đèn, PCD công suất cụm đèn) P P P n R P1 n R n P1 n P 0 (*) Rd Rd 0,5 - Trường hợp 1: P1 Pdm 4% P1 0,96.Pdm 0,96.50 48W Thay số vào (*): 0,25 48 6 n 48 n 12000 0 288 Giải ta : n 88 (thỏa mãn) n 136 (loại) 0,5 - Trường hợp 2: P1 Pdm 4% 0,25 P1 1,04.Pdm 1,04.50 52W Thay số vào (*): 52 6 n 52 12000 0 288 Giải ta được: n 84 (thỏa mãn) n 131 (loại) 0,5 Vậy 84 n 88 hay số bóng đèn thay đổi phạm vi từ 84 bóng đèn 88 bóng cơng suất thực tế bòng đèn sai khác với cơng suất định mức khơng 4% 0,25 b) Khi n tăng RCD Rd giảm Rm RCD R giảm n U P.Rm giảm P không đổi 0,25 Vậy số đèn tăng từ 84 đến 88 U giảm, cụ thể: Khi n 84 Rm Rd 288 66 R n 84 U P.Rm 12000 66 336,37 V 0,5 Khi n 88 Rm Rd 288 102 R 6 n 88 11 102 U P.Rm 12000 333,58 V 11 Vậy số đèn tăng từ 84 đến 88 hiệu điện nguồn thay đổi từ 336,37 V đến 333,58 V (4đ) Vì đèn sáng bình thường giá trị thực tế đèn giá trị định mức ghi đèn r + Theo Hình 1a: U1 = U2 + I3 = I + I U I1 Đ + Theo Hình 1b: I1 = I2 U3 = U1 +U2 U U � � R1 R2 I2 I1 I2 Đ2 Đ3 I3 Vậy Đ1 Đ2 loại Từ � I3 = 2I1, U3 = 2U1 U 2U1 � R3 = R Hay I3 I1 Vậy R1 = R2 = R3 = R0 * Từ Hình 1a: R RTM r R3 R0 2 U 30 20 IC = RTM R0 R0 20 � U I C R3 R0 R0 I1 = I I3 0,25 r + U 0,5 Đ2 Đ1 0,25 Đ3 0,25 0,25 0,5 (1 điểm) * Từ Hình 1b ta có: R1.R3 R ,TM r R0 R1 R3 U 30 45 I ,TM , R TM R R0 45 270 U r I c' N R0 R0 30.R0 270 U U1 U r 30 (2) R0 R0 0,5 0,5 Từ (1) (2) ta có: 20.R0 30.R0 � R0 6 R0 R0 20.R0 12 (V) Vậy U3 = R0 U1 = U2= U3 = 6(V) U3 I = 2(A); I1 = I2 = = 1(A) R3 PđmĐ1 = PđmĐ2 = U1I1 = 6W I3 = PđmĐ3= U3I3=12.2 = 24W (4đ) 0,5 0,5 0,5 Gọi vận tốc xuồng nước yên lặng v1, Vận tốc dòng nước v2 Vậy vận tốc bè v2 Vận tốc xuồng xuôi dòng v1+ v2; ngược dòng v1 – v2 vận tốc xuồng bị hỏng v2 Quãng đường xuồng từ gặp bè tới bị hỏng (v1 – v2)0,5 0,5 Quãng đường xuồng bị trơi theo dòng nước 0,25v2 Qng đường xuồng kể từ sửa chữa xong tới gặp bè lần thứ là: 2,5 + (v1 – v2)0,5 - 0,25v2 0,5 Thời gian xuồng kể từ gặp bè lần thứ tới gặp bè lần thứ hai 2,5 (v1 v )0,5 0,25v 0,5 + 0,25 + v1 v Thời gian bè từ gặp xuồng lần thứ tới gặp xuồng lần thứ hai 2,5 v2 Thời gian chúng nhau, nên ta có phương trình: 2,5 (v1 v )0,5 0,25v 2,5 0,5 + 0,25 + = v2 v1 v Giải phương trình ta v2 = km/h 0,5 0,5 0,5 0,5 Vậy vận tốc dòng nước km/h (4đ) Phương trình cân nhiệt độ đổ m (kg) nước vào bình là: m0c1(t0- t1) = m1c1(t1 - tx) (1) Thay số ta có: 5m0 = m1(20- tx) (2) Phương trình cân nhiệt sau cho thêm cục nước đá: m2c2(0 - t2) + m2 + m2c1(t3 - 0)= (m0 + m1)c1(t1 – t3) 0,5 0,5 Thay số vào ta có: m2(c1t3 - c2t2 + )= c1(m0 + m1)(t1 - t3) � m2(4200 + 2100 10 + 336 103 ) = (m0 + m1) 4200 (20 – 5) 378 103 m2 = 63 103 (0,4 + m1) � m2 = 0,4 + m1 Theo đề M = m0 + m1 + m2 � m1=M - m0 - m2 Thay số: m1=0,7 - 0,4 – m2 = 0,3 - m2 Thay số (4) vào (3) ta có: 6m2 = 0,4 + 0,3 - m2 � m2= 0,1 kg Thay m2= 0,1 kg vào (4) ta có: m1 = 0,3 - 0,1 = 0,2 kg 5m0 5.0, Từ suy ra: tx = 20 = 20 =100C m1 0, (3) (4) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 ... R P1 n R n P1 n P 0 (*) Rd Rd 0,5 - Trường hợp 1: P1 Pdm 4% P1 0 ,96 .Pdm 0 ,96 .50 48W Thay số vào (*): 0,25 48 6 n 48 n 12000 0 288 Giải ta : n 88 (thỏa mãn)... 0 288 Giải ta được: n 84 (thỏa mãn) n 131 (loại) 0,5 Vậy 84 n 88 hay số bóng đèn thay đổi phạm vi từ 84 bóng đèn 88 bóng cơng suất thực tế bòng đèn sai khác với cơng suất định mức khơng