Một chùm sáng song song có đường kính D = 5cm được chiếu tới thấu kính phân kì O1 sao cho tia trung tâm của chùm sáng trùng với trục chính của thấu kính?. Sau khi khúc xạ qua thấu kín[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HSG LỚP CẤP TỈNH
LONG AN MÔN THI: VẬT LÝ
NGÀY THI: 07/4/2011
THỜI GIAN: 150 phút (Không kể phát đề)
Câu 1: (5 điểm)
Một cậu bé đường nhà với vận tốc 1m/s Khi cách cổng nhà 100m cậu bé thả vẹt Lập tức vẹt bay bay lại liên tục cậu bé cổng nhà Khi bay phía cổng nhà ngược gió nên bay với vận tốc 3m/s Khi quay lại chỗ cậu bé bay với vận tốc 5m/s (Cho vận tốc cậu bé vẹt Đường bay chim đường cậu bé cùng một \\đường thẳng).
a/ Tính quãng đường mà vẹt bay cậu bé đến cổng nhà b/ Tính vận tốc trung bình vẹt suốt thời gian bay
Câu 2: ( điểm)
Cho hai bình cách nhiệt chứa hai chất lỏng khác nhau, có khối lượng khác nhau, có nhiệt độ ban đầu khác Một học sinh dùng nhiệt kế nhúng nhúng lại vào bình bình
Chỉ số nhiệt kế sau lần nhúng 40oC; 8oC; 39oC; 9,5oC. a/ Thiết lập mối quan hệ nhiệt dung hai bình
b/ Đến lần nhúng thứ ( lần thứ vào bình 1) nhiệt kế bao nhiêu? c/ Sau số lớn lần nhúng vậy, nhiệt kế bao nhiêu?
(Nhiệt dung vật nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho vật để vật nóng thêm 1oC)
Câu 3: (5 điểm)
Cho mạch điện hình vẽ: (Hình H:1)
Trong đó: R1=1; R2=2; Rx biến trở tiết diện với chạy C di chuyển MN có giá trị lớn 16 Hiệu điện U không đổi Vôn kế có điện trở lớn, bỏ qua điện trở ampe kế dây nối
a/ Khi chạy C nằm MN vơn kế 10V Tìm số ampe kế giá trị hiệu điện U
b/ Xác định vị trí C để cơng suất tiêu thụ tồn biến trở lớn Tìm giá trị lớn vị trí chạy C
c/ Đổi chỗ vôn kế ampe kế cho Xác định số vôn kế ampe kế trường hợp
Câu 4: (4 điểm)
Cho mạch điện hình vẽ: (Hình H:2)
Trong đó: R1; R2; R3; R4 hữu hạn Hiệu điện UAB khơng đổi
a/ Chứng minh rằng: Nếu dịng điện qua ampe kế IA=0 thì:
1
R R R R
b/ Cho UAB=6V, R1=3; R2= R3= R4=6 Điện trở ampe kế khơng đáng kể Xác định cường độ dịng điện qua điện trở, chiều dòng điện qua ampe kế số
Câu 5: (3 điểm)
Một chùm sáng song song có đường kính D = 5cm chiếu tới thấu kính phân kì O1 cho tia trung tâm chùm sáng trùng với trục thấu kính Sau khúc xạ qua thấu kính cho hình trịn sáng có đường kính D1 =7cm chắn E đặt vng góc với trục cách
thấu kính phân kì khoảng l
a/ Nếu thay thấu kính phân kì thấu kính hội tụ O2 có tiêu cự nằm vị trí
thấu kính phân kì chắn E thu hình trịn sáng có đường kính bao nhiêu? b/ Cho l =24cm Tính tiêu cự thấu kính hội tụ
HẾT
H:2 A
R1 R2
R R3 BA
H:1 U
V
A R1
M N
R
(2)LONG AN ĐÁP ÁN MÔN THI: VẬT LÝ
NGÀY THI: 07/04/2011
Câu 1: (5 điểm)
Gọi vận tốc vẹt bay phía cổng nhà v1= 3m/s Gọi vận tốc vẹt bay lại phía cậu bé v2= 5m/s Gọi vận tốc cậu bé v= 1m/s
Gọi khoảng cách từ chỗ cậu bé tới cổng nhà cậu bắt đầu thả vẹt a=100m - Xét lần bay vẹt bay từ chỗ cậu bé phía cổng nhà thời gian t1 Khoảng cách cậu bé vẹt vẹt tới cổng là:
1 1 1
1
( )
(1)
( )
S v t vt v v t S
t
v v
Gọi thời gian vẹt quay lại gặp cậu bé lần bay t2:
2
(2)
( )
S t
v v
Lập tỉ lệ
1
2
2
( ) ( )
(1)
3
(2) ( )
( )
3 (*) S
t v v v v
S
t v v
v v
t t
Như ta thấy tỉ lệ thời gian lượt lượt lần bay chim không đổi không phụ thuộc vào quãng đường xa hay gần
Vậy: Gọi tổng thời gian lần vẹt bay phía cổng T1 Gọi tổng thời gian lần vẹt bay lại phía cậu bé T2 ta có:
2 T
T hay T1=3T2 (vì (*))
Mặt khác thời gian chim bay khoảng thời gian bé tới cổng nhà nên ta có: 100( )
a
T T T s
v
(3)
thế T1=3T2 vào (3) ta giải được: T1=75s ; T2=25s
Vậy quãng đường vẹt bay : l T v 1T v2 75.3 25.5 350( ) m b/ Vận tốc trung bình vẹt suốt trình bay là:
1
350
3,5( / ) 100
TB
l l
v m s
T T T
ĐỀ CHÍNH THỨC
(0,5 điểm) (0,5 điểm)
(0,5 điểm) (0,5 điểm)
(1 điểm)
(3)Câu 2: (3 điểm)
Gọi:
Nhiệt dung bình q1 Nhiệt dung bình q2 Nhiệt dung nhiệt kế q
Sau lần nhúng thứ thứ hai ta biết được: +Nhiệt độ bình 40oC + Nhiệt độ bình 8oC
+ Nhiệt kế bình nên có nhiệt độ 8oC. Phương trình cân nhiệt cho lượt nhúng thứ hai vào bình là:
1
(40 39) (39 8) 31 (1)
q q
q q
Phương trình cân nhiệt cho lượt nhúng thứ hai vào bình là:
2
(9,5 8) (39 9.5) 1,5 29,5
3 59 (2)
q q
q q
q q
Lập tỉ lệ:
1 2
(1) 31
(2) 59 93 59 q
q q q
b/ Gọi nhiệt kế giá trị tx nhúng lượt thứ ba vào bình Phương trình cân nhiệt cho lượt nhúng thứ ba vào bình là:
q1(39 tx)q t( x 9,5)(3) Lập tỉ lệ:
1
(1) 31
(3) (39 ) ( 9,5)
1 31
9,5 31(39 )
(39 ) 9,5
32 1218,5 38, 08
x x
x x
x x
x o x
q q
q t q t
t t
t t
t
t C
c/ Sau nhúng nhúng lại số lần lớn nhiệt độ cùa hai bình nhiệt kế Gọi nhiệt độ t Ta có phương trình cân nhiệt cho hệ là:
q1(40 t) ( q q t 2)( 8)(4) (1) (2) vào (4) ta được:
59
31 (40 ) ( )( 8)
62 1240 31 ( 8)
3 155 4216
27, 2o
q t q q t
t t
t
t C
(4)
(0,5 điểm)
(0,5 điểm) (0,5 điểm) (0,5 điểm) (0,5 điểm)
(0,5 điểm)
(4)Mạch điện có dạng:
Rx chạy C tách thành hai điện trở có giá trị x Rx-x
ĐK: (0 x 16)(*)
Điện trở tương đương toàn mạch là: 2 ( ) (1) AB CD X AB X
R R R R
x R x
R R R
R
a/ Khi chạy nằm MN x=Rx-x=8 ; vơn kế 10V hay UAD=10V Ta có:
1
1
( ) 8.8
1 7( )
16
( ) 8.8
1 5( )
16 X AB X X AD X
x R x
R R R
R
x R x
R R R
Cường độ dòng điện chạy mạch chính:
1 10 2( ) AD CD AD U
I I I I A
R
Hiệu điện hai đầu mạch điện UAB=I.RAB=2.7=14(V) Hiệu điện hai đầu đoạn mạch điện UCD=I.RCD=2.4=8(V) Số ampe kế là: IA=IRx-x= 1( )
8 CD X U
A R x
b/Di chuyển chạy C để cơng suất tồn biến trở lớn đó: Cường độ dịng điện mạch là:
1
1
1
14 14.16
( ) 1 (16 ) 2 48 (16 )
16 224
48 (16 )
AB AB CD X AB X CD U U
I I I I
x R x x x
R R R x x
R
I I I I
x x
Cơng suất tiêu thụ tồn biến trở cơng suất tiêu thụ đoạn mạch CD PCD=I2CD.RCD=
2
2 2
2
2
224 (16 ) 3136 (16 ) 3136 3136
48 (16 ) 16 48 (16 ) 48 (16 ) 48
16 96
16 (16 )
x x x x
x x x x x x
x x x x x x
Để PCD lớn thì:
2 2 48 16 96 16 x x x x
phải đạt giá trị nhỏ
Đặt A =
2 2 48 16 96 16 x x x x
Để Amin (
2 2 48 16 16 x x x x
)
Áp dụng BĐT côsi: 2
2 48
16 2.48 96
16 x x
x x
Amin
2 2 48 16 96 16 x x x x (*) Amin=96+96=192
Cơng suất tiêu thụ tồn biến trở lớn là:
H:1 A V
R1 R2
(5)PCDMax 2
2
3136 3136
16,3( ) 192
48
16 96
16
W x x
x x
Theo (*) dấu “=” xảy
2
2 48 16
16 x x
x x
hay
2
2
16x x 48
2 2
2
2 2
3
12
16 48 16 48 16 48
18,6
16 48 16 48 16 48
2,6 x
x
x x x x x x
x
x x x x x x
x
Nhận giá trị x1 =12; x2=
Loại giá trị x3 =18,6; x4=-2,6 trái với ĐK(*)
Vậy có vị trí chạy C biến trởMN để thỏa Y/c đề
sao cho 2
4 12 12 x x x x
c/ Khi đổi chỗ vôn kế ampe kế
Đoạn mạch AD bị nối tắt ampe kế Mạch điện R2 Như lúc vôn kế (UV=0)
ampe kế
2 14
7( )
AB A
U
I A
R
V A
R1 R2
Rx-x x
C D
A B
(0,5 điểm)
(0,5 điểm)
(0,5 điểm)
(6)Câu 4: (4 điểm)
Mạch điện vẽ lại sau: a/ Nếu IA=0
1
1
2 (1)
à (2)
AB
AB U
I I
R R
U v I I
R R
Mặt khác IA=0 nên UCD=0 hay UAC= UAD 1 2(3)
I R I R
thế (1) (2) vào (3) ta có:
1 2
1 4
1 3
1
2 4
(3)
( )
AB AB
U R U R R R
R R R R R R R R
R R R
R R
dpcm
R R R R R
b/ Vì ampe kế có điện trở khơng đáng kể nên mạch điện vẽ lại: Điện trở tương đương toàn mạch là:
3
1
3.6 6.6
5( ) 6
AC CB
R R R R
R R R
R R R R
Cường độ dòng điện chạy mạch là:
1, 2( )
AB AC CB
U
I I I A
R
Xét đoạn mạch (R1//R2)
1
1
2
2 1, 2.1,
0,8( )
1, 0,8 0, 4( ) AC
AC
AC R
I I
I R
I A
I I I A
vậy cường độ dòng điện qua R1 R2 là: I1=0,8A; I2=0,4A
Tương tự với đoạn mạch CB (R3//R4) mà R3=R4 nên ta có I3=I4=0,5ICB =0,6(A) Thấy I1=0,8A; I3=0,6A (I1> I3)
xét nút dịng C ta có:
1
1 0,8 0,6 0, 2( ) 0, 2( )
A
A
A
I I I
I I I A
I A
Vậy số ampe kế 0,2A có chiều từ C đến D
A A
1
R2 R4
B C
D
R3
B C
A
R1
R2 R4
D (0,5 điểm)
(0,5 điểm)
(0,5 điểm) (0,5 điểm)
(0,5 điểm)
(0,5 điểm) (0,5 điểm)
(7)Câu 5: (3 điểm)
Khi dùng TKPK ta có hình vẽ: Dùng tam giác đồng dạng để có:
1 '
'
5
2,5 (1)
F O AB
F E MN
f
f l
f l
khi thay TKPK TKHT có f=2,5l ta có hình vẽ đây:
Dùng tam giác đồng dạng để có:
' '
5 (2)
F O AB
F E PQ
f
f l x
Thế (1) vào (2) ta được:
2,5 5
(2)
2,5
3 l
l l x x
x cm
Vậy: hình trịn sáng dùng TKHT có đường kính 3cm b/ l=24cm,thế vào (1) ta f=2,5.24=60cm
vậy TKHT có tiêu cự f=60cm
-Hết -Lưu ý: Các cách làm khác cho điểm tương đương
F’
A
B O1
M
N E
A
B
P
Q E O2
F F’
(0,5 điểm)
(0,5 điểm) (0,25 điểm)
(0,25 điểm) (0,5 điểm)