Đề thi học sinh giỏi môn vật lý 9 tỉnh hà nam năm học 2016 2017 (có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO HÀ NAM ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS NĂM HỌC 2016 -2017 MÔN: VẬT LÝ (Thời gian làm bài: 150 phút ) ( Đề thi có 02 trang ) Câu 1( điểm) : Cho mạch điện hình Trong đó: R1=2Ω; R2=1Ω; Biến trở MN có điện trở toàn phần 16Ω Hiệu điện U khơng đổi Vơn kế có điện trở lớn, bỏ qua điện trở ampe kế dây nối a/ Khi chạy C nằm MN vơn kế 24V Tìm số ampe kế giá trị hiệu điện U b/ Xác định vị trí C để cơng suất tiêu thụ tồn biến trở lớn c/ Khi dịch chạy C từ M đến N số vơn kế thay đổi Câu 2( điểm): Có hai cụm dân cư sử r1 r2 dụng trạm điện dùng chung đường dây nối tới trạm hình Điện trở dây dẫn r1 r2 Hiệu điện trạm không đổi U 0= 220V Tổng công suất tiêu thụ hiệu điện định mức 220V đồ dùng điện hai cụm P0=55kW Khi có cụm dùng điện ( K mở ) thấy cơng suất tiêu thụ Hình thực tế cụm P1=50,688kW a Tính cơng suất hao phí dây tải từ trạm tới cụm b Khi hai cụm dùng điện (cầu dao K đóng) cơng suất tiêu thụ thực tế cụm P2=44,55kW Hỏi hiệu điện thực tế cụm bao nhiêu? Câu ( điểm): Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f=20cm, điểm sáng A nằm cách trục thấu kính hội tụ 4cm ban đầu cách thấu kính 40cm Thấu kính giữ cố định điểm sáng A di chuyển lại gần thấu kính ln song song với trục qng đường 10cm sau dừng lại a) Hãy vẽ ảnh điểm sáng A lúc trước sau di chuyển b) Bằng hình học tìm quãng đường mà ảnh điểm sáng A di chuyển c) Trong trình chuyển động trên, điểm sáng A chuyển động với vận tốc v=10cm/s Tìm vận tốc trung bình ảnh điểm sáng A Câu (6 điểm): 1)(2 điểm) Một vật sáng AB đặt vng góc với trục thấu kính hội tụ có tiêu cự f ( điểm A nằm trục chính) Khi di chuyển vật AB trước thấu kính song song với thấu kính để tạo ảnh thật khoảng cách nhỏ vật ảnh 60cm Tìm tiêu cự thấu kính kích thước ảnh so với vật 2)(4 điểm) Cho hai thấu kính hội tụ L 1, L2 có trục trùng với tiêu cự f1=10cm f2, hai thấu kính cách 30cm Vật AB đặt trục chính, vng góc với trục chính, trước L1( theo thứ tự AB – L1 – L2) Khi AB dịch chuyển dọc theo trục ảnh thật A’B’ tạo hệ L1, L2 khơng thay đổi độ lớn a) Tìm tiêu cự f2 thấu kính L2 tỉ số chiều cao ảnh qua hệ với chiều cao vật b) Thay vật AB điểm sáng S đặt trục trước L ( theo thứ tự S – L1 – L2) cách thấu kính L1 đoạn 10cm Sau thấu kính L đặt vng góc với trục chính, tìm khoảng cách từ đến L để vòng tròn sáng có đường kính 5cm Biết đường kính thấu kính L 10cm đường kính thấu kính L2 lớn L1 Câu (2 điểm): Hãy xây dựng phương án thí nghiệm để xác định điện trở suất dây kim loại Cho dụng cụ sau: Nguồn điện chưa biết hiệu điện Sợi dây kim loại dài dùng để xác định điện trở suất Một ống hình trụ nhựa cách điện biết chiều dài L bán kính ống r Vơn kế có điện trở lớn Một điện trở biết giá trị R0 Một số dây nối có điện trở nhỏ - Hết Họ tên thí sinh Số báo danh Chữ ký giám thị 1: Chữ ký giám thị 2: SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO HÀ NAM HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS NĂM HỌC 2016 -2017 MÔN: VẬT LÝ Câu Câu 1(4đ) Nội dung Điểm x a(1,5đ) A R1 D C R2 B 16 -x A V Khi chạy nằm MN x= Ω ; vơn kế 0,25 24V hay UAD=24V Tính RAB = 7Ω 0,25 Cường độ dòng điện chạy mạch chính: 0,25 I = I1 = ICD U 24 = I = AD = = 4(A) R AD Hiệu điện hai đầu mạch điện UAB=I.RAB=4.7=28(V) 0,25 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch điện UCD=I.RCD=4.4=16(V) 0,25 U CD 16 0,25 Số ampe kế là: IA= R = = 2(A) CN b(1,5đ) Đặt RMC = x ⇒ RCN = 16-x ĐK: (0 ≤ x ≤ 16)(*) x(16 − x) ⇒ R CD = 16 Đặt RCD = y ⇒ RAB = 3+y 28 ⇒ I AB = 3+ y 0,25 0,25 0,25 ⇒ PCD = 784y 784 = 2 (3 + y)   + y÷  ÷ y   Áp dụng BĐT côsi ⇒ ⇒ PCD ≤ 784 ( 3) = + y ≥2 y 196 Dấu "=" xảy = y ⇒ y=3 y x(16 − x) = ⇒ − x + 16x − 48 = 16 Giải PT ta x = x = 12 0,25 Vậy công suất tiêu thụ biến trở đạt giá trị lớn 196 W chạy C vị trí cho RMC = 4Ω RMC = 12Ω 0,25 Khi c(1đ) 0,25 28 448 = − x + 16x − x + 16x + 48 3+ 16  − x + 16x  448 ⇒ U V = I AB R AD = + 2÷  − x + 16x + 48  16  I AB = 28 = 3+ y ⇒ UV = 0,25 0,25 28 16 1+ −(x − 8) + 96 - Khi x tăng từ đến x - tăng x - ≤ ⇒ (x − 8) giảm ⇒ −(x − 8) + 96 tăng 16 ⇒1+ giảm ⇒ UV tăng −(x − 8) + 96 - Khi x tăng từ đến 16 x - tăng x - ≥ ⇒ (x − 8) tăng ⇒ −(x − 8) + 96 giảm 16 ⇒1+ tăng ⇒ UV giảm −(x − 8) + 96 0,25 *) Lập bảng giá trị: 0,25 x UV 18,7 24 16 18,7 *) Kết luận: - Khi chạy C dịch từ M đến biến trở số vôn kế tăng từ 18,7V đến 24V - Khi chạy C dịch từ biến trở đến N số vơn kế giảm từ 24V đến 18,7V Câu 2(4đ) a(2đ) 0,5 U 02 Điện trở cụm R1=R2= = 0,88Ω P0 Khi dùng cụm dòng mạch I 01= 0,5 P1 = 240 A R1 r1 M r2 I2 A mạng điện P0=U0.I01=52800W Công suất I 0,5 Công suất hao phí đườngRdây từ trạm đếnRcụm là: Pph1=P0-P1=2112W 0,5 b(2đ) B Điện trở đương tương dây từNtrạm đến cụm r từ cụm 0,25 đến cụm r2 r1 = php1 I 01 = 0, 037Ω K đóng cơng suất cụm P2 dòng điện qua cụm là: 0,25 I2 = P2 = 225 A R2 RM2N= R2+r2=0,88+x; RMN Đặt r2=x R R (0,88 + x).0,88 = M 2N = RM N + R1 1, 76 + x 0,25 Điện trở mạch là: Rm = RMN + r1 = (0,88 + x).0,88 + 0, 037 1, 76 + x 220(1, 76 + x) U Dòng mạch I = R = 0,88(0,88 + x) + 0, 037(1, 76 + x) (1) m Mà 0,25 0,25 UMN=I2.RM2N=225(0,88+x) I = I MN = U MN 225(1, 76 + x) = (2) RMN 0,88 0,5 Từ (1) (2): x=0,0223 Ω Thay vào UMN=I2.RM2N=225(0,88+x)=203(V) Câu 3(4đ) a(1đ) A B b(2đ) H O A1 0,25 B1 α F’ A1’ A’ α Thiếu đường truyền tia sáng trừ 0,25 Xét tam giác đồng dạng ∆ OB1B~ ∆ OB1’B’ B1’ M B’ 0,5 BB1 OB1 30 = → ' ' = (1) ' ' ' B B1 OB1 B B1 OB1' Xét ∆ OHF’~ ∆ B’1B’F’ OH OF 20 = ' '→ ' ' = (2) ' ' B B1 F B1 B B1 OB1' − 20 Từ (1) (2) : OB’1=60cm B’B’1=8cm *Xét ∆ OA1A~ ∆ OA’1A’ 0,25 0,5 A1 A OA1 40 = → ' '= (3) ' ' ' A1 A OA1 A1 A OA1' Xét ∆ OHF’~ ∆ A1’A’F’ OH OF ' 40 = ' '→ ' '= (4) ' ' A1 A A1F A1 A OA1' − 20 Từ (3) (4): OA’=40cm A’1A’=4cm 0,25 Ta có: cos α = OF OF + OH = A' M (5) mà A' B ' 0,25 = 20 -> A’B’=20,4cm A' B ' 0,25 A’M=OB’1-OA’1=20cm Thay số vào (5) c(1đ) 20 20 + Thời gian vật ảnh dịch chuyển t t= Câu 4(6đ) ' ' AB A B = ' → v ' = 20,4cm/s v v 1)(2đ) 0,5 B H O F’ A’ A B’ 0,25 A' B ' OA' = (1) AB OA A' B ' F ' A' A' B ' → = = (2) ∆ ’ ∆ OI OF ' AB F OI~ F’A’B’ OA.OF Từ (1) (2): OA' = OA − OF ∆ OAB~ ∆ OA’B’ → Mà khoảng cách vật ảnh là: L=OA+OA’=OA+ OA2 − L.OA + L.OF = OA.OF OA − OF 0,25 Để phương trình có nghiệm ∆ ≥ → L ≥ 4.OF 0,25 Phương trình có nghiệm OA= L/2=30cm OA’=L/2=30cm 0,25 A' B ' =1 Thay vào (1): → AB 0,5 → L = 4.OF = 60 → OF = 15cm 2a(2đ) 0,5 I B A O1 F1 F’ O2 J A’ B’ * Khi tịnh tiến vật trước O1 tia tới từ B song song với trục 0,5 khơng thay đổi lên tia ló khỏi hệ tia khơng đổi ảnh B’ B nằm tia ló Để ảnh A’B’ có chiều cao khơng đổi với vị M trí vật AB tia ló ’ khỏi hệ tia phải tia song song vớiMtrục Điều ’ nàySxảy điểm F1 ≡ F2 F’ ≡ Fra1 hai tiêu O2 O1 I → f = 202 cm ’ 0,5 * Khi O1F1 + O2F2 = O1O2 = 30cm (1) O F2 O J A' B' Lại có : O F = O I = AB = 1 N’ 0,5 N 2b(2đ) 1đ Đường tia sáng từ S qua hai thấu kính hình vẽ: 0,5 Với MN=10cm có hai vị trí đối xứng qua F ’2 để vòng tròn sáng có đường kính M’N’=5cm Tacó: ∆ F2’MN~ ∆ F2’M’N’ → MN O2 F2' 10 20 = → = ' → F2' I = 10cm ' ' ' MN F2 I F2 I -> O2I=10cm Vậy có hai vị trí cách O2 10cm 0,5 30cm Câu5(2đ) Dùng dây kim loại quấn vào ống nhựa cho quấn hết 0,25 chiều dài ống quấn cho vòng sát Đếm số vòng quấn N 0,25 R0 Rd V V Mắc ống dây điện trở R0 hình vẽ Dùng vôn kế đo hiệu điện cuộn dây R0 giá trị 0,5 U1 U2 U U UR 1 Do mắc nối tiếp: R = R → Rd = U d l Mà Rd = ρ (1) với l chiều dài dây, S tiết diện dây S l = N (2π r ) L Vì dây quấn sát nên đường kính tiết diện dây d = N d π L2 Tiết diệt dây S = π = 4N ρ N (2π r ).4 N U1 Ro R = = Thay vào (1) d π L2 U2 →ρ= L2 U1.Ro 8.π N U 0,25 0,25 0,25 0,25 Chú ý: - Mỗi lần thiếu đơn vị trừ 0,25đ( không trừ q 0,5đ tồn thi) - Mỗi lần vẽ hình quang hình khơng có đường truyền tia sáng trừ 0,25đ - Học sinh làm cách khác mà cho điểm tối đa  ... thí sinh Số báo danh Chữ ký giám thị 1: Chữ ký giám thị 2: SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO HÀ NAM HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS NĂM HỌC 2016 -2017 MÔN:... − 8) + 96 - Khi x tăng từ đến x - tăng x - ≤ ⇒ (x − 8) giảm ⇒ −(x − 8) + 96 tăng 16 ⇒1+ giảm ⇒ UV tăng −(x − 8) + 96 - Khi x tăng từ đến 16 x - tăng x - ≥ ⇒ (x − 8) tăng ⇒ −(x − 8) + 96 giảm... 0,25 0,25 0,25 Chú ý: - Mỗi lần thi u đơn vị trừ 0,25đ( khơng trừ q 0,5đ tồn thi) - Mỗi lần vẽ hình quang hình khơng có đường truyền tia sáng trừ 0,25đ - Học sinh làm cách khác mà cho điểm tối