ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI VÒNG HUYỆN NĂM HỌC 2010-2011 MÔN: VẬT LÍ- Thời gian làm bài: 150 phút Bài 1 . (3,0 điểm) Hai dây dẫn hình trụ đồng chất khối lượng bằng nhau được làm từ cùng một loại vật liệu. Đường kính dây thứ nhất bằng 2 lần đường kính dây thứ hai. Biết dây thứ nhất có điện trở R 1 = 4Ω. Xác định điện trở tương đương của hai dây dẫn trên khi chúng mắc song song với nhau. Bài2 (5,0 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết : U =12V, R 1 =15 Ω , R 2 =10 Ω , R 3 =12 Ω R 4 là biến trở. Bỏ qua điện trở của ampe kế và của dây nối. 1.Khi K mở: a. Điều chỉnh cho R 4 = 6 Ω . Tính cường độ dòng điện qua ampe kế. b. Điều chỉnh cho R 4 bằng bao nhiêu ? Để số chỉ của ampe kế chỉ 0,2A. 2.Khi K đóng: a. Điều chỉnh cho R 4 = 12 Ω . Tính cường độ dòng điện qua ampe kế và cho biết chiều dòng điện qua ampe kế? b. Điều chỉnh cho R 4 bằng bao nhiêu ? Để dòng điện qua ampe kế bằng không. c. Điều chỉnh cho R 4 bằng bao nhiêu ? Để dòng điện qua ampe kế có chiều từ M đến N và có cường độ là 0,08A. Bài 3. (3 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ bên. Điện trở toàn phần của biến trở là R o , điện trở của vôn kế rất lớn. Bỏ qua điện trở của ampe kế, các dây nối và sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ. Duy trì hai đầu mạch một hiệu điện thế U không đổi. Lúc đầu con chạy C của biến trở đặt gần phía M. Hỏi số chỉ của các dụng cụ đo sẽ thay đổi như thế nào khi dịch chuyển con chạy C về phía N? Hãy giải thích tại sao? Bài4: (4,0 điểm) Cho mạch điện như sơ đồ hình vẽ (Hình 1). Trong đó R 1 = 12Ω, R 2 = R 3 = 6Ω; U AB = 12V. Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở rất lớn a) Tìm số chỉ của vôn kế, ampe kế. b) Hoán đổi vị trí của ampe kế và vôn kế cho nhau thì số chỉ của vôn kế, ampe kế là bao nhiêu? c) So sánh công suất của tiêu thụ của mạch trong hai trường hợp trên (câu a và câu b) Hình 1 Bài 5: (5,0 điểm) Cho mạch điện như sơ đồ hình vẽ .Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch không đổi U MN = 15V, ampe kế có điện trở R A đáng kể và không đổi, biến trở có điện trở toàn phần R 0 = 12Ω a) Xác định vị trí con chạy C để U AC = 6V và ampe kế chỉ 0,5A b) khi dịch chuyển con chạy C về phía B thì số chỉ của ampe kế thay đổi như thế nào? V A R M C N A V A B R 1 R 2 R 3 _ + A M N + _ R 0 A B C ĐÁP ÁN ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI VÒNG HUYỆN NĂM HỌC 2010-2011 MÔN: VẬT LÍ- Thời gian làm bài: 150 phút *Bài 1:(3,0 điểm) R 1 = 1 1 S l ρ ; R 2 = 2 2 S l ρ 0,5 4 1 4 2 2 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 2 21 11 12 21 2 1 d d V V S S V V S S Sl Sl Sl Sl R R ==== 1,0 Theo đề: V 1 = V 2 và 2 1 1 2 = d d 0,5 → 16 1 2 1 = R R → R 2 = 16R 1 = 64Ω 0,5 R tđ = 21 21 RR RR + = 3,76Ω 0,5 Bài 2 (5,0 điểm) 1.Khi K mở: a.Sơ đồ: R 12 =6 Ω 0,25đ b. I 4 =0,5A 0,25đ R 124 =12 Ω 0,25đ U 4 =9V 0,25đ I AB =1A 0,25đ R 4 =18 Ω 0,25đ U 12 =6V 0,25đ I 1 =0,4A 0,25đ 2.Khi K đóng: a. R 12 =6 Ω R 34 =6 Ω I=1A U 12 =6V U 34 =6 V I 1 =0,4A I 3 =0,5A I a =0,1A Chiều từ N->M 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ b. I 1 =I 3. U 1 =U 2 1 2 1 3 2 4 R R R R R R = + + R 4 =8 Ω 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ c. 1 4(12 ) 5(12 3 ) x I x + = + 3 2 12 3 x I x = + 4(12 ) 2 0,08 5(12 3 ) 12 3 x x x x + − = + + => x=6 Ω 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Bài 3(3,0 điểm) Khi dịch chuyển con chạy C của biến trở về phía N thì số chỉ của các dụng cụ đo sẽ tăng. (nếu không giải thích đúng thì không cho điểm ý này) Giải thích: Gọi x là phần điện trở của đoạn MC của biến trở; I A và U V là số chỉ của ampe kế và vôn kế. Điện trở tương đương của đoạn mạch: R m = (R o – x) + 1 1 Rx xR + <=> R m 1 2 Rx x R + −= = R – 2 1 x R x 1 1 + Khi dịch con chạy về phía N thì x tăng => ( 2 1 x R x 1 1 + ) tăng => R m giảm => cường độ dòng điện mạch chính: I = U/R m sẽ tăng (do U không đổi). Mặt khác, ta lại có: xR I R II x I AA + = − = => I A = x R 1 I xR x.I + = + Do đó, khi x tăng thì (1 + ) x R giảm và I tăng (c/m ở trên) nên I A tăng. Đồng thời U V = I A .R cũng tăng (do I A tăng, R không đổi) 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,5 0,25 Bài 4: (4,0 điểm) a) - Ta có mạch (R 1 // R 2 ) nt R 3 0,25 đ - Điện trở tương đương của mạch R m = R 12 + R 3 = 10Ω 0,25 đ - Cường độ dòng điện qua mạch I = m U R = 1,2A 0,5 đ - Số chỉ của vôn kế là U 3 = IR 3 = 7,2V 0,5 đ - Số chỉ của am pe kế là I 2 = 2 2 12 7,2 6 − = U R = 0,8A 0,5 đ b) Khi hoán đổi vị trí ampe kế và vôn kế ta có mạch (R 1 nt R 3 ) // R 2 0,25 đ - Số chỉ của am pe kế là I 2 = 2 U R = 2A 0,25 đ - Cường độ dòng điện qua R 3 là I 3 = 1 3 + U R R = 2/3A 0,25 đ - Số chỉ của vôn kế là U 3 = I 3 R 3 = 4V 0,25 đ c) Công suất tiêu thụ của mạch trong hai trường hợp là P a = UI và P b = UI’ = U(I 2 + I 3 ) 0,5 đ 2 3 UI 1,2 2 U(I +I ) 2 3 = = + a b P P = 0,72 P a = 0,72P b 0,5 đ Bài 5: (5 điểm) a) Đặt R AC = x R BC = R 0 – x (đk: 0 < x < 12) Ta có mạch (R a // x) nt (R 0 – x) 0,25 đ Cường độ dòng điện qua x là I x = 6 = AC x U R x ; I a = 0,5A 0,5 đ Hiệu điện thế giữa hai điểm B,C làU BC = U MN - U AC = 9V 0,25 đ Cường độ dòng điện qua mạch I = 0 9 12 = − − CB U R x x 0,5 đ Mà I = I x + I a 9 12 − x = 6 x + 0,5 0,5 đ 0,5x 2 + 9x -72 = 0 0,25 đ Giải pt ta được 2 nghiệm x = 6 và x = -24 (loại) Vậy khi con chạy đặt ở vị trí sao cho R AC = 6Ω thì U AC = 6V và ampe kế chỉ 0,5A 0,25 đ b) Điện trở của ampe kế là R a = AC a U I = 12Ω 0,25 đ Điện trở tương đương của đoạn mạch AC’ là R AC’ = + a a xR x R = 12 12+ x x 0,25 đ Điện trở tương đương của của toàn mạch là : R m = R AC’ + (R 0 – x) = 12 12+ x x + (12 - x) = 2 12 144 12 − + + + x x x 0,25 đ Cường độ dòng điện qua mạch là I’ = = MN m U R 2 15( 12) 12 144 + − + + x x x 0,25 đ Hiệu điện thế U AC’ = IR AC’ = 2 15( 12) 12 144 + − + + x x x 12 12+ x x = 2 15.12 12 144− + + x x x 0,5 đ Cường độ dòng điện qua ampe kế I’ a = ' = AC a U R 2 15 12 144− + + x x x 0,5 đ Biến đổi 2 15 12 144− + + x x x để lập luận được khi dịch chuyển con chạy C về phía B nghĩa là x tăng 2 15 12 144− + + x x x giảm. Hay số chỉ của ampe kế sẽ giảm 0,5 đ . ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI VÒNG HUYỆN NĂM HỌC 2010-2011 MÔN: VẬT LÍ- Thời gian làm bài: 150 phút Bài 1 . (3,0 điểm) Hai dây dẫn. + A M N + _ R 0 A B C ĐÁP ÁN ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI VÒNG HUYỆN NĂM HỌC 2010-2011 MÔN: VẬT LÍ- Thời gian làm bài: 150 phút *Bài 1:(3,0 điểm) R 1 = 1 1 S