- Nếu học sinh làm cách khác đúng kết quả và bản chất vật lí cho điểm tối đa - Học sinh viết thiếu hoặc viết sai đơn vị từ hai lần trở lên thì trừ 0,25 điểm của. toàn bài[r]
(1)UBND HUYỆN YÊN LẠC
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HSG LỚP CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2015 -2016
MƠN: VẬT LÍ
( Thời gian làm 150 phút, không kể thời gian giao đề )
Câu 1(3,0 điểm).
a, Một xe lửa vượt qua cầu dài 450m 45s, vượt qua cột điện 15s vượt qua người xe đạp chiều 25s Tìm vận tốc người xe đạp?
b, Một máy thủy lực đổ đầy dầu, tiết diện pít tơng 900cm2 300cm2 Một người
nặng 45kg đứng pít tơng lớn pít tơng nhỏ nâng lên đoạn bao nhiêu? Bỏ qua khối lượng pít tơng, cho khối lượng riêng dầu 0,8g/cm3.
c, Công đưa vật lên cao 2m mặt phẳng nghiêng 6000J Xác định trọng lượng vật, biết hiệu suất mặt phẳng nghiêng 0,8 Tính công để thắng ma sát kéo vật lên tính lực ma sát Cho biết chiều dài mặt phẳng nghiêng 20m
Câu (2,0 điểm).
Cho hai gương phẳng AB CD có độ dài 30cm, đặt song song với nhau, quay mặt phản xạ vào cách đoạn AC = 20cm Một điểm sáng S nằm trung điểm AC, mắt người quan sát đặt M cách hai gương cách S đoạn 35cm Hỏi người quan sát nhìn thấy ảnh S hai gương?
Câu (2,0 điểm)
Có bình nhiệt dung nhỏ Bình chứa 3kg nước nhiệt độ 100oC, bình hai chứa 2kg nước
ở nhiệt độ phòng 26oC Lấy nhiệt kế có sẵn phịng nhúng vào bình một, thấy nhiệt kế
chỉ 98oC Nếu tiếp tục nhúng nhiệt kế vào bình hai nhúng trở lại bình số nhiệt kế
ở lần nhúng bao nhiêu? Sau nhiều lần nhúng nhúng lại nhiệt kế vào bình vào bình hai nhiệt kế bao nhiêu?
Câu (1,0 điểm).
Cho nguồn điện có hiệu điện U chưa biết, điện trở R chưa biết giá trị, ampe kế vôn kế khơng lý tưởng, dây nối Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định giá trị điện trở R, ampe kế vôn kế
Câu 5A (2,0 điểm) (Dành cho học sinh trường THCS Yên Lạc) Một dây điện trở đồng chất, tiết diện đều, uốn thành
vịng trịn có điện trở 100 Ω Từ tâm O nối qua đèn Đ1(12V - 3W) nối với chạy C Từ hai đầu
đường kính AB có mắc ba bóng đèn giống
có ghi (3V - 0,5W) hình vẽ Nối A O với hiệu điện không đổi U = 12V Xét trường hợp chạy C
di chuyển đường tròn theo chiều kim đồng hồ từ A đến B a, Tính điện trở mạch chạy C di chuyển? Tại vị trí chạy điện trở cực đại? cực tiểu? Tính cường độ dòng điện qua đèn hai trường hợp
b, Khi chạy C di chuyển độ sáng đèn Đ1 thay đổi nào?
Câu 5B (2,0 điểm) (Dành cho học sinh trường THCS khác THCS Yên Lạc) Cho mạch điện hình vẽ:
Khi cường độ dịng điện chạy mạch I1 = 2A cơng suất
tỏa nhiệt biến trở P1 = 48W, cường độ dòng điện chạy
trong mạch I2 = 5A cơng suất tỏa nhiệt biến trở P2 = 30W
a, Tìm hiệu điện U điện trở r
b, Tìm cơng suất tỏa nhiệt lớn tỏa biến trở Khi điện trở biến trở bao nhiêu?
c, Cần tối thiểu điện trở r mắc để đoạn mạch có điện trở tương đương 3,75 Ω
………… Hết
R
r
+ U
-Đ3
Đ2 Đ4 A B A O B
c
(2)(Giám thị coi thi khơng giải thích thêm) PHÒNG GD & ĐT YÊN LẠC
HƯỚNG DẪN CHẤM THI HSG LỚP CẤP HUYỆN NĂM HỌC: 2015 -2016
MÔN : VẬT LÍ
Câu Nội dung Điểm
1 (2 đ)
a, Gọi chiều dài vận tốc xe lửa L v, vận tốc người xe đạp vx
- Khi xe lửa vượt qua cầu dài S = 450m t1 = 45s, ta có:
S + L = v.t1 ⇔ 450 + L = 45.v (1)
0.25 - Khi xe lửa vượt qua cột điện t2 = 15s, ta có:
L = v.t2 ⇔ L = 15.v (2) 0.25
- Từ (1) (2) tính L = 225m v = 15m/s 0.25 - Khi xe lửa vượt qua người xe đạp chiều t3 = 25s, ta có:
L = (v – vx) t3 ⇔ 225 = (15 – vx).25 ⇔ vx = 6m/s
Vậy vận tốc người xe đạp 6m/s
0,25 b, D = 0,8g/cm3 = 800kg/m3 ; S = 900cm2 = 0,09m2
Trọng lượng riêng dầu d = 10.D = 8000N/m3
Trọng lượng người P = 10.m = 450N
- Khi người đứng pít tơng lớn pít tơng lớn xuống đoạn x, pít tông nhỏ nâng lên đoạn y
- Thể tích dầu chuyển từ xi lanh lớn sang xi lanh nhỏ là:
V = S.x = s.y ⇔ 900.x = 300.y ⇔ y = 3x 0.25
- Độ chênh lệch mức dầu hai xi lanh x + y = 4x 0.25 - Ta có áp suất dầu hai xi lanh ngang mặt đáy pít tơng
lớn nhau:
P
S=d 4x⇔
450
0,09=8000 4x⇔x=0,15625m ⇒ y = 3x = 0,46875m
Vậy pít tơng nhỏ nâng lên đoạn 0,46875m
0.5
c, Cơng có ích đưa vật lên cao là: A1 = H.A = 0,8.6000 = 4800 J
0.25 - Trọng lượng vật là:
P = A1
h =
4800
2 =2400N
0.25 - Công để thắng lực ma sát là:
Ams = A – A1 = 6000 – 4800 = 1200 J 0.25
- Độ lớn lực ma sát
(3)Fms =
Ams l =
1200
20 =60N
2 (2 đ)
- Ta có hai q trình tạo ảnh: Quá trình 1:
Quá trình 2:
Các ảnh nằm đường thẳng qua S vng góc với hai gương A C - Vì hai gương đặt song song nên số ảnh vô hạn Tuy nhiên mắt nhìn thấy ảnh mà tia phản xạ có đường kéo dài qua truyền đến mắt Nghĩa mắt nhìn thấy ảnh thuộc đoạn PQ hình vẽ
- Vì lí đối xứng nên SP = SQ Ta có AB//SM (gt)
⇒ Tam giác PAB đồng dạng với tam giác PSM
⇒ AP
SP = AB SM⇔
SP−10
SP =
30 35 ⇒ SP = 70cm
Vậy mắt nhìn thấy ảnh Sn cho
Bởi trình nếu: SSn SP = 70cm
- Xét trình 1:
Vậy mắt nhìn thấy ảnh S1 , S2 S3
- Xét trình 2: Làm tương tự trình ta xác định mắt
HV 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 D B P S S b S A S C S a S S c Q M
AB CD AB CD S → S1 → S2 → S3
→ S4 …
CD AB CD AB S → Sa → Sb → Sc
→ Sd …
CD
S1 → S2 ⇒ SS2 =
40cm
AB
S2 → S3 ⇒ SS3 =
60cm CD
(4)3 (2 đ)
nhìn thấy ảnh Sa, Sb Sc
- Vậy mắt nhìn ảnh S qua hệ gương S1 , S2, S3, Sa, Sb
và Sc
a, Gọi nhiệt dung riêng nước c, nhiệt dung nhiệt kế q - Nhúng nhiệt kế vào bình 1, ta có PTCBN:
3c(100 – 98) = q(98 – 26) ⇔ c = 12q
0,25 0,25 0,5 - Tiếp tục nhúng nhiệt kế vào bình 2, nhiệt kế txoC Ta có
PTCBN:
2c (tx - 26) = q( 98 - tx ) ⇔ 24q(tx - 26) = q( 98 - tx )
⇔ tx = 28,88oC 0,5
- Nhúng nhiệt kế trở lại bình 1, nhiệt kế tyoC Ta có PTCBN:
3c (98 - ty) = q( ty – 28,88) ⇔ 36q(98 - ty ) = q( ty – 28,88 )
⇔ ty = 96,13oC 0,5
b, Sau nhiều lần nhúng nhúng lại vào bình vào bình nhiệt độ hai bình số nhiệt kế t Ta coi hai bình nhiệt kế trao đổi nhiệt với Nhiệt độ ban đầu bình 100oC, bình nhiệt kế 26oC Ta có PTCBN:
3c(100 – t) = (q + 2c)(t – 26) ⇔ 36q(100 – t) = 25q(t – 26) ⇔ t= 69,67oC
0,5
4 (1 đ)
Bước 1: Mắc mạch điện hình vẽ - Đọc số ampe kế I1 ,
của vôn kế U1
- Ta xác định điện trở ampe kế là: RA =
U1 I1
0,25
Bước 2: Mắc mạch điện hình vẽ - Đọc số ampe kế I2 ,
của vôn kế U2
- Ta có: U2 = I2(RA+R) = I2(
U1 I1 +R) ⇒ R = U2
I2
−U1
I1
0,5
Bước 3: Mắc mạch điện hình vẽ - Đọc số ampe kế I3 ,
của vôn kế U3
- Ta xác định điện trở vôn kế là: Rv =
U3 I3
0,25 R
+ U
-A
V
R + U
-A
V
A V
(5)-5A
(2 đ) Câu 5A (2 điểm)(Dành cho học sinh trường THCS Yên Lạc)Mạch điện cho tương đương với mạch điện sau:
SĐMĐ:({[(Đ2ntĐ3ntĐ4)//RAB]ntRBC}//RAC)ntĐ1
0,25
Do AB đường kính nên RAB = RACB = 50 Ω
Gọi RAC = x (0 x ≤50Ω¿ RBC = 50 –x
Điện trở Đ1 là: R1 =
U12 P1
=12
3 =48Ω Điện trở Đ2, Đ3, Đ4 là: R2=R3=R4 =
U22 P2=
32
0,5=18Ω
0,25
- Điện trở tương đương đoạn mạch AB là: RtđAB =
RAB(R2+R3+R4)
RAB+R2+R3+R4≈26Ω
- Điện trở tương đương đoạn mạch AC là: RtđAC =
(RtdAB+RBC)RAC
RtdAB+RBC+RAC=
(76− x)x 76
- Điện trở tương đương mạch điện là: RAO = R1 + RtđAC =
x −38¿2 ¿
5092−¿
48+(76− x)x
76 =¿
(*)
0,25
Từ (*) suy ra:
- RAO cực đại (x-38)2min ⇔ (x-38)2= ⇔ x = 38 Ω
- RAO cực tiểu (x-38)2max ⇔ (x-38)2= (-38)2 ⇔ x =
Vậy chạy c vị trí cho RAC = 38 Ω điện trở
mạch cực đại, chạy c trùng vớ A điện trở mạch cực tiểu
0,25
* Tính cường độ dòng điện qua Đ1
- Khi RAO cực đại (x = 38 Ω )thì cường độ dịng điện qua Đ1 là:
I1min =
U RAO max=
12 5092 76
≈0,179A
- Khi RAO cực tiểu (x = 0) cường độ dịng điện qua Đ1 là:
0,25 I2 Đ2 Đ3
Đ4
RAB
RAC B RBC
C Đ1 O _ I1
+ I1
(6)I1max =
−38¿2 ¿ ¿76 5092−¿
¿
U RAO
=12 ¿
* Tính cường độ dịng điện qua Đ2, Đ3, Đ4
- Khi RAO cực đại x = 38 Ω ⇒ RBC=12 Ω
⇒ RtđABC = RAB + RBC = 26 + 12 = 38 Ω = RAC , mà RtđABC // RAC
⇒IABC=IAC=I1
2 =0,0895A
Ta có UAB = IABC.RtđAB = 0,0895.26= 2,327V
Cường độ dòng điện qua Đ2, Đ3, Đ4 I2=I3=I4 =
UAB
3R2
=0,043A
- Khi RAO cực tiểu x = ⇒ A trùng C ⇒ UAC = nên khơng
có dịng điện qua đèn Đ2, Đ3, Đ4
0,25
b, Cường độ dòng điện qua Đ1 là:
I1 =
x −38¿2 ¿ ¿76
¿
x −38¿2 5092−¿
¿
U RAO=
12 ¿
với (0 x ≤50Ω¿ (**)
Từ (**) suy ra:
- Khi x= I1max ⇒ Đ1 sáng
- Khi x = 38 Ω I1min ⇒ Đ1 tối
- Khi (0<x<38 Ω ) I1 giảm dần nên độ sáng Đ1 giảm dần
- Khi (38 Ω <x<50 Ω ) I1 tăng dần nên độ sáng Đ1 tăng
dần
0,5
5B (2 đ)
Câu 5B(Dành cho học sinh trường THCS khác, trừ THCS Yên Lạc) a,
- Khi cường độ dịng điện mạch 2A điện trở biến trở là: R1 =
P1 I12
=48
4 =12Ω
- Khi cường độ dịng điện mạch 5A điện trở biến trở là: R2 =
P2 I22
=30
25=1,2Ω 0,25
Ta có: U = I1(r +R1) ⇔ U = 2(r + 12) (1)
U = I2(r +R2) ⇔ U = 5(r + 1,2) (2)
Từ (1) (2) tính r = Ω U = 36V
0,25 b, Gọi cường độ dòng điện mạch I
Cơng suất tồn mạch P, cơng suất tiêu thụ r Pr biến trở
là Pb
R
r
(7)-Ta có: P = Pr + Pb ⇔ UI = I2r + Pb ⇔ 6I2 – 36I + Pb = (*)
Phương trình (*) có nghiệm nên:
Δ ’ = 324 – 6Pb ⇔ Pb 54W ⇔ Pbmax = 54W 0,5
Khi Pbmax = 54W (*) ⇔ 6I2 – 36I + 54 = ⇔ I = 3A
Ta có: Rb =
Pbmax I2 =
54 =6Ω
Vậy điện trở biến trở Ω cơng suất tỏa nhiệt biến trở lớn 54W
0,25 c, - Ta thấy Rtđ = 3,75 Ω < r = Ω , nên đoạn mạch gồm điện
trở r mắc song song với đoạn mạch X Ta có: Rtđ =
r.RX
r+R ⇔3,75=
6 Rx
6+Rx⇔Rx=10Ω
- Ta thấy Rx > r nên đoạn mạch X gồm điện trở r nối tiếp với
đoạn mạch Y Ta có: Ry = Rx – r = 10 – = Ω 0,25
- Ta thấy Ry < r nên đoạn mạch Y gồm điện trở r mắc song song
với đoạn mạch Z Ta có: Ry =
r.Rz r+R⇔4=
6 Rz
6+Rz
⇔Rz=12Ω
- Ta thấy Rz = r nên đoạn mạch Z gồm điện trở r mắc nối tiếp
nhau 0,25
Vậy cần tối thiểu điện trở r mắc thành đoạn mạch hình vẽ.
0,25
Chú ý:
- Nếu học sinh làm cách khác kết chất vật lí cho điểm tối đa - Học sinh viết thiếu viết sai đơn vị từ hai lần trở lên trừ 0,25 điểm
tồn
(8)Đ3
Đ2 Đ4 A B A O B
c
Đ1 O
A B
-+ Đ1 Đ2
Đ3
Đ4 Đ5
C