SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANHHOÁ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Năm học 2017- 2018ĐỀ CHÍNH THỨC Mơn thi: VẬT LÍ – THCS Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 10 tháng năm 2018Đề thi có 06 câu, gồm 02 trang Số báo danh Câu (2,5 điểm): Một ô tô chuyển động đoạn đường thẳng liên tiếp AB, BC, CD có chiều dài 36 km, coi tốc độ chuyển động ô tô đoạn đường không đổi Trên đoạn AB xe chuyển động với tốc độ v0, đoạn BC tốc độ xe 0,8v0, đoạn CD tốc độ xe 0,75v0, thời gian xe chuyển động từ B đến D 15 phút Tìm v0 tốc độ trung bình xe quãng đường AD Câu (2,5 điểm): Một bình hình trụ chứa nước có diện tích đáy S = 300 cm2 Trong bình có thẳng đứng khúc gỗ hình trụ có chiều cao h = 20 cm diện tích đáy S1 = 100 cm2 Biết khối lượng riêng gỗ D = 300 kg/m3, nước Dn = 1000 kg/m3 a Tính chiều cao phần khúc gỗ chìm nước b Cần thực cơng tối thiểu để kéo khúc gỗ hoàn tồn khỏi nước? Câu (4,0 điểm): Có ba bình cách nhiệt giống nhau, chứa loại chất lỏng tới nửa thể tích bình Bình chứa chất lỏng nhiệt độ 200C, bình chứa chất lỏng nhiệt độ 400C bình chứa chất lỏng nhiệt độ 800C a Sau vài lần rót chất lỏng từ bình sang bình khác, người ta thấy bình chứa đầy chất lỏng nhiệt độ 500C, bình chứa chất lỏng 480C đến thể tích bình Hỏi chất lỏng chứa bình lúc có nhiệt độ bao nhiêu? b Hỏi sau nhiều lần rót rót lại chất lỏng bình với bình chứa đầy chất lỏng nhiệt độ chất lỏng bình bao nhiêu? Bỏ qua trao đổi nhiệt với bình, mơi trường, giãn nở nhiệt chất lỏng bình chứa Câu (4,0 điểm): Một vật sáng phẳng, mỏng có dạng tam giác vng ABC (AB = cm; BC = cm) đặt trước thấu kính hội tụ L có tiêu cự f = 12 cm cho BC nằm trục thấu kính đầu C cách thấu kính khoảng 16 cm (Hình 1) a Hãy dựng ảnh vật sáng ABC qua thấu kính b Xác định diện tích ảnh vật sáng ABC Câu (5,0 điểm): Cho mạch điện hình Trong đó: U = 24 V, R1 = 12 , R2 = , R4 = , R3 biến trở, ampe kế, dây nối có điện trở nhỏ không đáng kể a Cho R3 = Tính cường độ dòng điện qua điện trở R1, R3 số ampe kế b Thay ampe kế vơn kế có điện trở lớn Tìm R3 để số vơn kế 16 V Nếu điều chỉnh giá trị biến trở R3 tăng lên số vơn kế thay đổi nào? Một mạng điện trở phẳng, rộng vơ hạn, có dạng giống mạch vữa tường xây (Hình 3) Điện trở đoạn dây nối hai nút gần r = Ω Nối hai điểm a, b vào hai cực nguồn điện có hiệu điện U = V Tìm cơng suất điện tiêu thụ mạng điện Câu (2,0 điểm): Hãy trình bày phương án thí nghiệm xác định khối lượng riêng thủy tinh vụn Dụng cụ: - Một cốc nước đủ sâu (biết khối lượng riêng nước Dn); - Một ống nghiệm hình trụ; - Thủy tinh vụn; - Một thước chia tới mm L A B • C F O • F’ Hình + ● U ● R1 A R3 R2 R4 Hình • • a• • • • • • b • Hình - HÕT -Giám thị coi thi khơng giải thích thêm! SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA ĐÁPÁN CHÍNH THỨC Câu 2,5 đ 2.a 1,0 đ KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Năm học 2017- 2018 Môn thi: Vật lí Lớp THCS Thời gian: 150 phút (khơng kể thời gian giao đề thi) HƯỚNG DẪN CHẤM Nội dung Câu (2,5 điểm) - Gọi độ dài đoạn đường L Thời gian ô tô chuyển động đoạn đường BC, CD là: L L L L t2 = = ; t3 = = v 0,8v v 0,75v0 - Thời gian xe hết quãng đường BC CD là: L L L 1 t2 + t3 = + = ( + ) = 1,25 (h) 0,8v 0,75v0 v 0,8 0,75 - Thay số vào ta được: v0 = 74,4 km/h - Tốc độ trung bình tô quãng đường AD là: AD AD 36.3 = 62,29 (km/h) v tb = = 36 36 36 t AD t1 + t + t + + 74,4 74,4.0,8 74,4.0,75 Câu (2,5 điểm) - Gọi chiều cao phần chìm khúc gỗ h1, khúc gỗ cân bằng, ta có: P = FA 10DhS1 = 10Dnh1S1 Dh 300.20 = (cm) = 0,06 m h1 = = Dn 1000 b Khi lực tác dụng kéo khúc gỗ lên đoạn x mực x nước bình hạ xuống đoạn y x.S1 x.100 x - Ta có x.S1 = y(S – S1) y = = = y S - S1 300 - 100 h h1 - Khi kéo khúc gỗ lên khỏi mặt nước, ta có x x + y = h1 x + = 0,06 x = 0,04 (m) S1 2.b 1,5 đ 3.a 2,5 đ Điểm 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 1,0 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,25 đ 0,25 đ S - Trọng lượng khúc gỗ: P = 10D.V = 10D.h.S1 = 10.300.0,2.0,01 = (N) - Lực kéo khúc gỗ tăng từ đến P, lực kéo trung bình: 0+P Ftb = - Cơng tối thiểu để kéo khúc gỗ lên khỏi mặt nước: 0+P 0+6 A = Ftb.s = s= 0,04 = 0,12 (J) 2 Câu (4,0 điểm) Gọi khối lượng chất lỏng bình lúc đầu m, nhiệt dung riêng chất lỏng C, nhiệt độ chất lỏng bình sau vài lần rót từ bình sang bình khác t1, - Giả sử bình bình hạ nhiệt độ tới 200C chúng tỏa nhiệt lượng là: Q1 = mC(40 - 20) + mC(80 - 20) = 80mC (J) (1) - Sau vài lần rót, khối lượng chất lỏng bình 2m, bình ( 2m ) bình 3 0,25 đ 0,25 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ m)= m 3 - Giả sử ba bình hạ nhiệt độ tới 200C chúng tỏa nhiệt lượng Q2 = mC( t1, – 20) + mC(48 – 20) + 2mC(50 – 20) (J) (2) 3 - Bỏ qua trao đổi nhiệt với bình chứa mơi trường nên ta có: Q1 = Q2 56 80mC = mC( t1, - 20) + mC + 60mC 3 - Giải phương trình ta t1, = 240C - Sau nhiều lần rót rót lại nhiệt độ chất lỏng bình nhiệt độ cân chất lỏng ta trộn chất lỏng bình với nhau, gọi nhiệt độ t - Vì khơng có trao đổi nhiệt với bên ngồi nên ta có: Qthu = Qtoa Qthu - Qtoa = mC(t - 20) + mC(t - 40) + mC(t - 80) = - Giải phương trình ta được: t 46,670C Câu (4,0 điểm) * Vẽ ảnh vật sáng ABC - Dựng tia sáng AI song song với trục cho tia ló (1) IF’ qua tiêu điểm F’ - Dựng tia sáng AO qua quang tâm thấu kính, tia ló thẳng cắt tia ló (1) A’ A’ ảnh A - Dựng CD vng góc với trục thấu kính (D nằm AI) Từ D kẻ DO qua quang tâm thấu kính, cắt tia IF’ D’, ta xem D’ ảnh D qua TK - Từ D’ hạ D’C’ vng góc với trục thấu kính, C’ ảnh C qua TK là: 3m - (2m + 3.b 1,5 đ 4.a 1,0 đ * Ta có hình vẽ bên A D B C B’ - Tính diện tích ảnh A’B’C’ Gọi OB = d 1; OB’ = d1’; OC = d2; OC’ = d2’ A'B' OB' d1' Ta có: ΔABO ~ ΔA'B'O = = AB OB d1 (1) A'B' B'F' d1' - f = = (2) OI OF' f - Mặt khác: d = d2 + BC = 16 + = 20 cm (3) ' ' d -f d df 20.12 - Từ (1), (2) (3) suy ra: = d1' = = = 30 cm f d1 d1 - f 20 - 12 OIF ' ~ ΔB'A'F' d' 30 - Thay vào (1) ta có: A’B’ = AB = = 4,5 cm d1 20 - Tương tự: ΔD'C'O ~ ΔDCO C’ O A’ 3,0 đ 1,0 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ I F’ 4.b 0,5 đ D'C' d' = DC d2 (4) d' - f D'C' D'C' = = (5) IO AB f df 16.12 - Từ (4) (5) suy ra: d '2 = = = 48 cm d2 - f 16 - 12 - Suy ra: B’C’ = d2’ – d1’ = 48 – 30 = 18 cm 1 - Diện tích ảnh A’B’C’ là: S A’B’C’ = A’B’.B’C’ = 4,5.18 = 40,5 (cm2) 2 ΔD'C'F' ~ ΔIOF 0,5 đ D’ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 5.1.a 2,0 đ 5.1.b 1,5 đ Câu (5,0 điểm) - Do ampe kế có điện trở không đáng kể, chập M N, mạch điện có dạng hình vẽ R nt (R // R ) //R1 R1 I1 U 24 I1 = = = A A M, N R1 12 ● ● I3 R3 R R I R234 = R2 + = 12 R3 + R4 C I4 R4 R2 U 24 I2 = = = A R 234 12 I I3 = I4 = = A - Quay sơ đồ gốc, nút M: IA = I1 + I3 = A Vậy ampe kế A - Vơn kế có điện trở lớn, mạch điện mắc: (R 1nt R ) // R nt R4, vơn kế UMN Ta có UAM = U1 = U – UMN = 24 – 16 = V U I1 = = = A R1 12 R2 I1 = R1 + R - Mặt khác: I I + I = I 1 R2 Suy ra: I1 = I= I R + R1 + R 21 + R 21 + R 21 + R I = I1 = 9 A R1 M I1 V N 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ R3 I2 R2 R4 C I4 2 21 + R R3 + 3 R3 = - Khi R3 tăng điện trở toàn mạch tăng cường độ dòng điện mạch U U I = I4 = giảm U4 = I.R4 giảm U2 = U – U4 tăng I2 = tăng R tm R2 I1 = I – I2 giảm U1 = I1R1 giảm UMN = U – U1 tăng lên, tức số vơn kế tăng - Từ mạng có dạng ‘‘bức tường’’ ta dễ dàng vẽ lại mạng điện trở thành dạng ‘‘tổ ong’’ hình bên a• 0,5 đ ● U ● I - Lại có: UMN = UMC + UCN = I1R3 + IR4 Thay số: 16 = 5.2 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ c • 1,5 đ b 0,5 đ - Giả sử có dòng điện I vào từ a, dòng điện từ a theo hướng vơ cùng, tính đối xứng mạch nên dòng từ a đến c I I , dòng từ c đến b - Lại giả sử có dòng điện I theo hướng tới b tương tự ta thấy có dòng I từ I từ c đến b - Tổng hợp trường hợp có dòng điện I vào a c dòng điện chạy qua I I I I I I đoạn ac là: Iac = + = dòng điện chạy qua đoạn cb là: Icb = + = 6 - Điện trở tương tương mạng điện hai điểm a, b U U + U cb Iac r + I cb r R ab = ab = ac = =r=2Ω I I I U2 62 * Công suất tiêu thụ mạng điện là: P ab = ab = = 18 W R ab Câu (2,0 điểm) Bước 1: Dùng thước đo đường kính ống nghiệm 2r; đo đường kính ống nghiệm 2R Suy tiết diện ống nghiệm S1 = πr ; tiết diện ống S2 = πR Bước 2: - Rót nước vào ống nghiệm cho thả ống vào cốc ống thẳng đứng h '2 - Đo chiều cao cột nước ống nghiệm h1, thả h2 ống cốc nước, đo chiều cao phần ống nghiệm h1 chìm nước h2 h1' - Ống nghiệm cân bằng: ■♦ Pống= FA1 = S2.h2.10.Dn (1) •● Bước 3: - Bỏ vào ống thủy tinh vụn, đo chiều cao cột nước ống nghiệm lúc h’1, đo chiều cao phần ống nghiệm chìm nước h’2 - Ống nghiệm cân bằng: Pống + Pthủy tinh = FA2 = S2.h’2.10.Dn (2) 0,5 đ a đến c, dòng 2,0 đ Bước 4: Tính tốn - Thể tích thủy tinh vụn là: V = (h1’- h1)S1 - Trọng lượng thủy tinh vụn là: Pthủy tinh = FA2 – Pống = S2.10.Dn(h2’ – h2) - Khối lượng riêng thủy tinh vụn: Pthuûy tinh S2 10.D n h ’ – h R D n h ’ – h D= 10V 10 h1’ h1 S1 r h 1’ - h 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ Lưu ý: - Câu (Quang học), thí sinh áp dụng cơng thức thấu kính mà khơng chứng minh điểm câu trừ 0,5 điểm; - Trên lời giải phổ biến Nếu thí sinh làm cách khác, cho điểm tối đa - ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC Câu 2,5 đ 2.a 1,0 đ KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Năm học 2017- 2018 Mơn thi: Vật lí Lớp THCS Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi)... ta được: t 46,670C Câu (4,0 điểm) * Vẽ ảnh vật sáng ABC - Dựng tia sáng AI song song với trục cho tia ló (1) IF’ qua tiêu điểm F’ - Dựng tia sáng AO qua quang tâm thấu kính, tia ló thẳng cắt... chất lỏng bình sau vài lần rót từ bình sang bình khác t1, - Giả sử bình bình hạ nhiệt độ tới 200C chúng tỏa nhiệt lượng là: Q1 = mC(40 - 20) + mC(80 - 20) = 80mC (J) (1) - Sau vài lần rót, khối