DÞch chuyÓn vËt l¹i gÇn thÊu kÝnh 3cm däc theo trôc chÝnh th× thu ®îc mét ¶nh thËt míi cao 1,5cm.. Bá hai m¸y biÕn thÕ.[r]
(1)Së GD&§T VÜnh Phóc
-§Ị chÝnh thøc
Kú thi chän häc sinh giỏi lớp
Đề thi môn: Vật lý
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Bài 1: Một mạch điện gồm bóng đèn hoàn toàn giống đợc mắc vào hiệu điện U khơng đổi (hình bên) Xem điện trở đèn không phụ thuộc
nhiệt độ, điện trở dây nối nhỏ không đáng kể
a) Tính cơng suất tiêu thụ mạch điện biết bóng đèn Đ6 tiêu thụ cơng suất 3W
b) Đột nhiên dây nối vào đèn Đ4 bị đứt Tính cơng suất tiêu thụ mạch sau
Bài 2: Một vật đặt trớc thấu kính hội tụ cho ảnh thật cao 0,9cm Dịch chuyển vật lại gần thấu kính 3cm dọc theo trục thu đợc ảnh thật cao 1,5cm ảnh cách ảnh cũ 45cm
Xác định khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm thấu kính, khoảng cách từ vật đến thấu kính trớc vật dịch chuyển độ cao vật
Bài 3: Từ nơi sản xuất điện đến nơi tiêu thụ hai máy biến hai đờng dây tải điện nối hai máy biến với Máy tăng T có tỷ số vịng dây là: N1T/N2T=1/10, đờng dây tải điện có điện trở tổng cộng Rd=10 Máy hạ G có tỷ số vịng dây là: N1G/N2G=15 Nơi tiêu thụ mạng điện 120V-12kW Bỏ qua hao phí điện máy biến
1) TÝnh hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp máy tăng 2) Tính hiệu suất chuyển tải điện
3) Gi nguyờn ng dõy v nhu cu nơi tiêu thụ 120V-12kW Bỏ hai máy biến a) Hỏi đầu đờng dây phải có cơng suất Po, hiệu điện đầu đờng dây Uo bao nhiêu? b) Cơng suất hao phí điện tăng lên bao nhiờu ln?
c) Hiệu suất giảm lần?
Bài 4: An, Bình, Phú nơi muốn có mặt siêu thị cách 4,8km, đờng thẳng Họ có xe đạp có khả chở thêm ngời nên giải theo cách sau: Phú đèo An khởi hành lúc với Bình bộ, tới vị trí thích hợp An xuống xe tiếp cịn Phú quay lại đón Bình Biết ba ngời đến siêu thị lúc Coi chuyển động thẳng liên tục xe đạp có vận tốc khơng đổi 12km/h, An, Bình với vận tốc nh 4km/h Tính thời gian ngồi sau xe đạp thời gian An
Bài 5: Có hai bình cách nhiệt Trong bình thứ chứa 5lít nớc nhiệt độ t1=600C, cịn bình thứ hai chứa 1lít nớc nhiệt độ t2=200C Đầu tiên rót phần nớc bình thứ sang bình thứ hai Sau bình thứ hai đạt đợc cân nhiệt ngời ta lại rót trở lại bình thứ hai sang bình thứ lợng nớc dung tích nớc hai bình lại dung tích ban đầu Sau thao tác nhiệt độ nớc bình thứ hạ xuống cịn t3=590C Hỏi rót bao nhiêu nớc từ bình thứ sang bình thứ hai ngợc lại? Bỏ qua nhiệt dung bình
B i à Một nút chai thuỷ tinh kín, rỗng bên Hãy xác định thể tích phần rỗng bên nút chai mà khơng đợc đập vỡ nút chai
Cho dụng cụ: Một cân đĩa, cân, bình chứa nớc Biết khối lợng riêng thuỷ tinh , toàn nút chai thả ngập nớc
-hÕt -Chó ý: C¸n bé coi thi không giải thích thêm
Họ tên thí sinh Sè b¸o danh híng dÉn chÊm thi HSg môn vật lí lớp
Câu Lời giải §iĨm
1 2,00
a) Khi dây nối đèn Đ4 cha bị đứt mạch gồm Đ3, Đ4, Đ5, Đ6+Đ7 Đ8+Đ9 mạch cầu cân bằng, dòng qua Đ5 không P5=0 Công suất đèn P9=P8=P7=P6=3W - - Với hai đèn Đ3 Đ4 ta có: U3=U4=U6+U7=2U6
I3=I4=U3/Rđ=2U6/Rđ=2I6
0,25 0,25
Đ1
Đ2 Đ9
§8 §7 §6 §3 §4
(2)P3=P4=U3I3=2U6.2I6=4P6=12W
- Với đèn Đ1 Đ2 ta có: I1=I2=I3+I6=3I6 nên P1=P2=RđI22=9RđI6=9P6=27W. Vậy cơng suất tiêu thụ toàn mạch là: P=2P1+2P3+4P6=90W
b) Trớc dây nối đèn Đ4 bị đứt, hiệu điện toàn mạch là: U=2U1+4U6=2RđI1+4U6=6RđI6+4U6=10U6
Sau dây nối đèn Đ4 bị đứt, dịng điện đợc phân chia lại: I1=I8=I9=I2=2I6=2I3 Do đó:
U1=U8=U9=U2=2U6=2U7=2U3=2U5U=5U1=10U6U6=U7=U3=U5=U/10
Công suất đèn là: P6'=P7'=P3'=P5'=3W
Cơng suất đèn cịn lại: P9'=P8'=P2'=P1'=(2U6)2/Rđ=4P6'=12W.
C«ng st toàn mạch: P'=4P6'+4P1'=60W
0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
2 2,00
Trớc dịch chuyển vật, ảnh có độ cao A1'B1'=0,9cm Ta có:
A1' B1' A1B1
=OA1'
OA1
=F ' A1'
OF' = OF' OA1−OF'
(1)→OA1'=OA1 OF'
OA1−OF'
(2)
Tơng tự, dịch chuyển vật lại gần thấu kÝnh 3cm, tøc lµ: OA2=OA1-3, ta cã:
A2' B2' A2B2 =
OA2'
OA2 =
F ' A2'
OF' =
OF'
OA2−OF' (3)→OA2'=
OA2 OF'
OA2−OF'=
(OA1−3)OF'
OA1−3−OF' (4)
Chia vế hai phơng trình (1) (3) ta cã:
A1' B1' A2' B2'
=OA2−OF'
OA1−OF'
=OA1−3−OF'
OA1−OF'
=0,9
1,5=
5→OA1=OF'+7,5(5)
Theo đề bài: OA2'-OA1'=45 Từ (2) (4) ta có:
(OA1−3)OF'
OA1−3−OF' −
OA1 OF
OA1−OF=45(6)
Từ (5) (6) ta thu đợc phơng trình OF':
(OF'+4,5)OF'
4,5 −
(OF'+7,5)OF'
7,5 =45→OF'=22,5 cm→ A1B1=0,3 cm
0,25 0,25
0,50 0,50 0,50
3 2,00
1) Hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp máy tăng thế: *) Tại máy hạ thế:
- Cuén thø cÊp: U2=120V, I2=12000/120=100A - Cuén s¬ cÊp: U1/U2=N1/N2=15U1=15U2=1800V I1=I2/15=100/15=20/3A
*) Tại máy tăng thế:
- Cuén thø cÊp: U20=U1+I1Rd=1800+200/3=5600/3V
- Cuén s¬ cÊp: U10/U20=1/10 U10=U20/10=560/3 186,7V 2) Hiệu suất chuyển tải điện năng:
Khi bỏ qua hao phí hai máy biến hiệu suất chuyển tải điện là: H=
P Po
=U1I1 U20I1
=U1 U20
=1800
5600
=54
56=96,4 %
3- a) Nơi truyền tải điện phải có hiệu điện đầu đờng dây là: Uo=U2+IRd=120+100.10=1120V
C«ng suất truyền tải là: Po=UoI=1120.100=112kW
b) Hao phí ban ®Çu lóc cã hai biÕn thÕ
0,25
0,25
0,25
0,25 O
I
F' A1
' A2'
B2' B1'
B2 B1
A1 A2
Rd I1
U1 U20
U10 120V-12kW
M¸y T M¸y G
(3)lµ: P=RdI12
Hao phÝ lóc bá biÕn thÕ lµ: P'=RdI22
Theo trªn ta cã:
100 20
3
¿2=225
I2 I1¿
2 =¿
ΔP ' ΔP =¿
C«ng suÊt hao phÝ tăng 225 lần
c) Hiệu suất sau bỏ hai biến thế: H'=U2/Uo=120/1120=3/28
Hiệu suất giảm đi: H 'H =54/56
3/8 =9 lÇn
0,25 0,25
0,25 0,25
4 1.5
- Gọi t1 thời gian An ngồi sau xe đạp, t3 tổng thời gian cần thiết để An đến siêu thị,
t2 thời gian Bình (t có đơn vị giờ)
- Ta có tổng quãng đờng mà An đợc là: 12t1+4(t3-t1)=4,8 2t1+t3=1,2 (1) Quãng đờng mà Bình đợc là: 4t2+12(t3-t2)=4,8 3t3-2t2=1,2 (2)
Quãng đờng mà Phú đợc là: 12t1-12(t2-t1)+12(t3-t2)=4,8 2t1+t3-2t2=0,4 (3) - Từ (1), (2) (3) ta có: t1=0,8/3(h), t2=0,4(h), t3=2/3(h)
Vậy An ngồi sau xe đạp 0,8/3(h)=16phút 0,4 giờ=24 phút
0,50 0,50 0,50
5 1.5
Theo đề khối lợng nớc m từ bình chuyển sang bình hai khối lợng nớc chuyển ngợc lại từ bình hai sang bình
Đối với bình 1, sau q trình nhiệt độ giảm lợng
0
t C vµ níc
trong bình lợng: Q1cm t1
Theo định luật bảo toàn lợng, nhiệt lợng đợc truyền cho nớc bình Do đó: Q1 cm t1 1 cm t2
Trong đó: t2 độ biến thiên nhiệt độ nớc bình 2, m1 = 5kg, m2=
1kg Suy ra:
0
2
2
m
t t C
m
Nh sau chuyển khối lợng nớc mtừ bình (có nhiệt độ t1= 600C) sang bình 2, nhiệt độ nớc bình tr thnh t4= t2+5 = 250C.
áp dụng phơng trình cân nhiệt ta có: m.c t t4 m c t2 t2 , suy ra
1 m
7
kg
0.50
0.50
0.50
6 1.0
Gọi thể tích phần rỗng Vr, nút Vn, thủ tinh lµ Vt ta cã Vr= Vn – Vt ; Cân khối lợng m1 nút chai Cân nút chai ta thả ngập nớc số cân lại m2 (do có lực đẩy Acsimet)
Độ giảm khối lợng m1- m2 khối lợng nớc bị nút chiếm chỗ Suy thể tích nớc bị nút chiếm chỗ chÝnh lµ thĨ tÝch cđa nót chai: ThĨ tÝch cđa thủ tinh lµ
1 t
m
V
Suy Vr=
m1− m2 ρnc
−m1
ρ . 0.50