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

Câu 3 4 điểm: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f=20cm, một điểm sáng A nằm cách trục chính của thấu kính hội tụ là 4cm và ban đầu cách thấu kính là 40cm.. Thấu kính giữ cố định và điểm s

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO

HÀ NAM

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS

NĂM HỌC 2016 -2017 MÔN: VẬT LÝ

(Thời gian làm bài: 150 phút )

( Đề thi có 02 trang )

Câu 1( 4 điểm) : Cho mạch điện như hình 1.

Trong đó: R1=2Ω; R2=1Ω; Biến trở MN có điện

trở toàn phần là 16Ω Hiệu điện thế U không đổi

Vôn kế có điện trở rất lớn, bỏ qua điện trở của

ampe kế và dây nối

a/ Khi con chạy C nằm chính giữa MN thì

vôn kế chỉ 24V Tìm số chỉ của ampe kế và giá trị

hiệu điện thế U

b/ Xác định vị trí C để công suất tiêu thụ

trên toàn biến trở là lớn nhất

c/ Khi dịch con chạy C từ M đến N thì số

chỉ của vôn kế thay đổi như thế nào

Câu 2( 4 điểm): Có hai cụm dân cư cùng sử

dụng một trạm điện và dùng chung một đường

dây nối tới trạm hình 2 Điện trở của dây dẫn là r1

và r2 Hiệu điện thế tại trạm không đổi là U0=

220V Tổng công suất tiêu thụ ở hiệu điện thế

định mức 220V của các đồ dùng điện ở hai cụm

là như nhau và bằng P0=55kW Khi chỉ có cụm 1

dùng điện ( K mở ) thì thấy công suất tiêu thụ

thực tế của cụm này chỉ là P1=50,688kW

a Tính công suất hao phí trên dây tải từ

trạm tới cụm 1

b Khi cả hai cụm cùng dùng điện (cầu dao K đóng) thì công suất tiêu thụ thực tế ở cụm 2 là P2=44,55kW Hỏi khi đó hiệu điện thế thực tế ở cụm 1 là bao nhiêu?

Câu 3 ( 4 điểm): Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f=20cm, một điểm sáng A nằm cách trục

chính của thấu kính hội tụ là 4cm và ban đầu cách thấu kính là 40cm Thấu kính giữ cố định và điểm sáng A di chuyển lại gần thấu kính và luôn song song với trục chính một quãng đường là 10cm sau đó dừng lại

a) Hãy vẽ ảnh của điểm sáng A lúc trước và sau khi di chuyển

b) Bằng hình học hãy tìm quãng đường mà ảnh của điểm sáng A di chuyển

c) Trong quá trình chuyển động trên, điểm sáng A chuyển động với vận tốc v=10cm/s Tìm vận tốc trung bình ảnh của điểm sáng A

Hình 2

2

ĐỀ CHÍNH THỨC

Câu 4 (6 điểm):

1)(2 điểm) Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự

f ( điểm A nằm trên trục chính) Khi di chuyển vật AB trước thấu kính song song với thấu kính để tạo ảnh thật thì khoảng cách nhỏ nhất giữa vật và ảnh là 60cm Tìm tiêu cự của thấu kính và kích thước ảnh so với vật khi đó

2)(4 điểm) Cho hai thấu kính hội tụ L1, L2 có trục chính trùng nhau với tiêu cự lần lượt là f1=10cm và f2, hai thấu kính cách nhau 30cm Vật AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính, trước L1( theo thứ tự AB – L1 – L2) Khi AB dịch chuyển dọc theo trục chính thì ảnh thật A’B’ của nó tạo bởi hệ L1, L2 không thay đổi độ lớn

a) Tìm tiêu cự f2 của thấu kính L2 và tỉ số chiều cao ảnh qua hệ với chiều cao vật b) Thay vật AB bằng một điểm sáng S đặt trên trục chính và trước L1 ( theo thứ tự S – L1 – L2) và cách thấu kính L1 một đoạn là 10cm Sau thấu kính L2 đặt một màn vuông góc với trục chính, tìm khoảng cách từ màn đến L2 để vòng tròn sáng trên màn có đường kính 5cm Biết rằng đường kính của thấu kính L1 là 10cm và đường kính thấu kính L2 lớn hơn L1

Câu 5 (2 điểm): Hãy xây dựng một phương án thí nghiệm để xác định điện trở suất của

một dây kim loại

Cho các dụng cụ sau:

- Nguồn điện chưa biết hiệu điện thế

- Sợi dây kim loại rất dài dùng để xác định điện trở suất

- Một ống hình trụ bằng nhựa cách điện đã biết chiều dài L và bán kính ống r

- Vôn kế có điện trở rất lớn

- Một điện trở đã biết giá trị R0

- Một số dây nối có điện trở nhỏ

- Hết

-Họ và tên thí sinh Số báo danh

Chữ ký của giám thị 1:

Chữ ký của giám thị 2:

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO

HÀ NAM

HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC

SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016 -2017 MÔN: VẬT LÝ

Câu

1(4đ) a(1,5đ)

Khi con chạy nằm chính giữa MN khi đó x= 8Ω ; vôn kế chỉ 24V hay UAD=24V

0,25

Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính:

AD

1 CD 2

AD

U 24

I I I I 4(A)

R 6

0,25

Hiệu điện thế hai đầu mạch điện UAB=I.RAB=4.7=28(V) 0,25 Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch điện UCD=I.RCD=4.4=16(V) 0,25

Số chỉ của ampe kế là: IA= CD

CN

U 16

2(A)

b(1,5đ) Đặt RMC = x ⇒ RCN = 16-x ĐK: (0 ≤ ≤x 16)(*)

CD

x(16 x) R

16

−

0,25

Đặt RCD = y ⇒ RAB = 3+y AB

28 I

3 y

+

0,25

P

y y

+

0,25

A V

R

2

16 -x

x

Áp dụng BĐT côsi ⇒ 3 y 2 3

( )

P

3

2 3

Dấu "=" xảy ra khi 3 y y 3

0,25

Khi đó x(16 x) 3 x2 16x 48 0

16

Giải PT ta được x = 4 hoặc x = 12

0,25

Vậy công suất tiêu thụ trên biến trở đạt giá trị lớn nhất là

196

3 W khi con chạy C ở vị trí sao cho RMC = 4Ω hoặc RMC =

12Ω

0,25

c(1đ)

I

x 16x

16

− +

0,25

2

V

2

28 U

16 1

(x 8) 96

+

0,25

- Khi x tăng từ 0 đến 8 thì x - 8 tăng và x - 8 ≤ 0 ⇒(x 8)− 2

giảm

⇒− −(x 8)2 +96 tăng

16 1

(x 8) 96

+

− − + giảm ⇒ UV tăng

- Khi x tăng từ 8 đến 16 thì x - 8 tăng và x - 8 ≥ 0 ⇒

2 (x 8)− tăng

⇒− −(x 8)2 +96 giảm

16 1

(x 8) 96

+

− − + tăng ⇒ UV giảm

0,25

x 0 8 16

*) Kết luận:

- Khi con chạy C dịch từ M đến chính giữa biến trở thì số chỉ của vôn kế tăng từ 18,7V đến 24V

- Khi con chạy C dịch từ chính giữa biến trở đến N thì số chỉ của vôn kế giảm từ 24V đến 18,7V

Câu

2(4đ)

a(2đ)

Điện trở của mỗi cụm là R1=R2=

2 0 0

0,88

U

Khi chỉ dùng cụm 1 thì dòng trong mạch là I01=

1 1

240

P

A

R =

0,5

Công suất mạng điện là P0=U0.I01=52800W 0,5

Công suất hao phí trên đường dây từ trạm đến cụm 1 là:

Pph1=P0-P1=2112W

0,5

b(2đ) Điện trở đương tương dây từ trạm đến cụm 1 là r1 từ cụm 1

đến cụm 2 là r2 1

1 2 01

0, 037

hp

p r I

0,25

K đóng công suất cụm 2 là P2 do đó dòng điện qua cụm 2 là:

2 2 2

225

P

R

0,25

RM2N= R2+r2=0,88+x; Đặt r2=x

2 1

2 1

(0,88 ).0,88

1,76

M N MN

M N

R

+

0,25

A

B

M

N

r1 r2

R1 R2

I1

I2

Điện trở của mạch là: 1

(0,88 ).0,88

0,037 1,76

m MN

x

x

+

Dòng mạch chính 0 220(1,76 )

(1) 0,88(0,88 ) 0,037(1, 76 )

m

I

+

Mà UMN=I2.RM2N=225(0,88+x)

0,25

225(1,76 )

(2) 0,88

MN MN

MN

I I

R

+

Từ (1) và (2): x=0,0223Ω

0,5

Thay vào UMN=I2.RM2N=225(0,88+x)=203(V) 0,25

Câu

3(4đ)

a(1đ)

Thiếu đường truyền tia sáng trừ 0,25

1

b(2đ) Xét tam giác đồng dạng ∆OB1B~∆OB1’B’

1 1

' ' ' ' ' '

4 30

(1)

B B =OB →B B =OB

Xét ∆OHF’~∆B’ 1B ’F’ ' ' ' ' ' ' '

4 20

(2) 20

B B = F B → B B =OB

−

0,5

Từ (1) (2) : OB’ 1=60cm và B ’B’ 1=8cm 0,25

*Xét ∆OA1A~∆OA’ 1A ’

' ' ' ' ' '

4 40

(3)

A A OA

A A =OA → A A =OA

Xét ∆OHF’~∆A1’A’F’

' ' ' ' ' ' ' '

4 40

(4) 20

A A = A F → A A =OA

−

0,5

Từ (3) và (4): OA’=40cm và A’ 1A ’=4cm 0,25

A1 B1

O

H

F ’ A1’

B1’

A ’

B ’

M

α α

Ta có:

' ' '

2 2

cos OF A M (5)

A B

A’M=OB’ 1-OA ’ 1=20cm

0,25

Thay số vào (5) 2 2 ' '

20 20

20 4 = A B + -> A

c(1đ) Thời gian vật và ảnh dịch chuyển đều bằng t

' '

' '

AB A B

1

Câu

4(6đ)

∆OAB~∆OA’B’ A B' ' OA' (1)

∆

F’OI~∆F’A’B’

' ' ' ' ' '

' (2)

A B F A A B

Từ (1) và (2): ' OA OF.

OA

OA OF

=

−

0,25

Mà khoảng cách vật và ảnh là: L=OA+OA’=OA+ OA OF.

OA OF−

OA −L OA L OF+ =

0,25

Để phương trình có nghiệm ∆ ≥ → ≥ 0 L 4.OF

→Lmin 4 = OF = 60 →OF = 15cm 0,25

Phương trình có nghiệm OA= L/2=30cm

OA’=L/2=30cm

0,25

Thay vào (1): A B' ' 1

AB

A

B

O

H

F ’ A ’

B ’

A

B

A’

B’

F1

’

O1 F

2

I

J

* Khi tịnh tiến vật trước O1 thì tia tới từ B song song với trục chính không thay đổi lên tia ló ra khỏi hệ của tia này cũng

không đổi ảnh B’ của B nằm trên tia ló ra này Để ảnh A’B’

có chiều cao không đổi với mọi vị trí của vật AB thì tia ló

khỏi hệ của tia trên phải là tia song song với trục chính Điều này xảy ra khi hai tiêu điểm chính F1’ ≡ F2

0,5

* Khi đó O1F1’ + O2F2 = O1O2 = 30cm (1)→ f2 = 20cm 0,5

Lại có : OO FF OO IJ AAB'B'

1

2 1 1

2

Đường đi của tia sáng từ S đi qua hai thấu kính như hình vẽ: Với MN=10cm và có hai vị trí màn đối xứng nhau qua F’

2

để vòng tròn sáng trên màn có đường kính là M’N’=5cm

Tacó:∆F2’MN~∆F2’M’N’

'

'

2 2

2

10 20

10 5

O F MN

F I cm

0,5

-> O2I=10cm Vậy có hai vị trí màn cách O2 là 10cm và 30cm

0,5

1

S ≡ F

M

N

O1 O2

M ’

N ’

F2’

I

Câu5(2đ) Dùng dây kim loại quấn vào ống nhựa sao cho quấn hết

chiều dài ống và quấn sao cho các vòng sát nhau Đếm số

vòng quấn được là N

0,25

0,25

Mắc ống dây và điện trở R0 như hình vẽ Dùng vôn kế đo hiệu điện thế trên cuộn dây và trên R0 được giá trị

là U1 và U2

Do mắc nối tiếp: 1 2 1 0

d d

U R

R

0,5

Mà d

l R

S

ρ

= (1) với l chiều dài dây, S là tiết diện dây

(2 )

l=N πr

0,25

Vì dây quấn sát nhau nên đường kính tiết diện dây là d L

N

=

0,25

Tiết diệt dây 2 . 22

4 4

S

N

π π

0,25

Thay vào (1)

2 1 2

2

.(2 ).4 o

d

U R

R

π

2 1 3 2

.

8 .

o

U R L

ρ π

→ =

0,25

Rd R0

Chú ý:

- Mỗi lần thiếu đơn vị trừ 0,25đ( nhưng không trừ quá 0,5đ toàn bài thi)

- Mỗi lần vẽ hình trong bài quang hình không có đường truyền tia sáng trừ 0,25đ

- Học sinh làm cách khác mà đúng vẫn cho điểm tối đa