Đang tải... (xem toàn văn)
Vì trên màn thu được vệt sáng tròn có diện tích không phụ thuộc vào vị trí của màn E nên ánh sáng ló ra sau L 2 phải là chùm sáng song song do đó tiêu điểm chính F của thấu kính phân kì [r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC GIANG ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2011 - 2012 MÔN THI: VẬT LÍ LỚP Ngày thi: 01/4/2012 Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) (Đề gồm 02 trang) Câu 1: (4,5 điểm) a) AB là vật sáng, A’B’ là ảnh AB qua thấu kính (hình 1) Cho biết loại thấu kính sử dụng Bằng phép vẽ, hãy xác định vị trí quang tâm, tiêu điểm chính thấu kính A A’ b) Một thấu kính phân kì có tiêu cự 20 cm Đặt nến AB cao 15 cm, vuông góc với trục chính thấu kính phía trước và cách thấu kính 20 cm Ngọn nến AB qua thấu kính cho ảnh A’B’ Tìm vị trí và chiều cao A’B’ Câu 2:(4,5 điểm) Cho sơ đồ mạch điện hình 2: đèn Đ ghi V – W, các điện trở có giá trị R1 = Ω, R2 = 15 Ω, R3 = Ω Bỏ qua điện trở ampe kế và các dây nối Đặt vào hai đầu đoạn mạch A, B hiệu điện không đổi UAB B’ B Hình R1 M R2 N A + A Đ P R3 _ B a) Biết đèn Đ sáng bình thường Xác định Hình hiệu điện UAB và số ampe kế A b) Giữ nguyên giá trị hiệu điện hai đầu đoạn mạch đã tìm câu a và thay ampe kế vôn kế có điện trở vô cùng lớn Xác định số vôn kế đó Câu 3:(4,0 điểm) Một khung dây dẫn hình chiều chuyển động B A vuông không biến dạng MNPQ chuyển động thẳng mặt phẳng trang giấy Khung M N dây chuyển động từ ngoài vào vùng không gian có từ trường (chỉ tồn miền ABCD) Q P Từ trường có các đường sức từ vuông góc D C với mặt phẳng trang giấy và có chiều từ phía Hình trước phía sau, kí hiệu (hình 3) Xác định chiều dòng điện chạy khung (nếu có) Giải thích ? (2) Câu 4:(4,0 điểm) Trên màn chắn sáng (P) cố định có lỗ tròn nhỏ, người ta gắn vừa vặn vào lỗ tròn đó thấu kính hội tụ L1 có tiêu cự 20 cm Chiếu chùm sáng song song tới thấu kính, phía sau màn chắn có màn hứng ảnh (E) song song với màn chắn (P) a) Khi di chuyển màn (E) (E luôn song song với P) thì người ta nhận thấy có hai vị trí màn (E) cho vệt sáng tròn có đường kính nửa đường kính thấu kính Xác định khoảng cách hai vị trí đó b) Đặt xen L1 và màn (E) thấu kính phân kì L2 đồng trục, cùng kích thước với L1, cách L1 khoảng cm Khi đó người ta thu trên màn (E) vệt sáng tròn có diện tích tiết diện L và không phụ thuộc vào vị trí màn E Xác định tiêu cự thấu kính L2 Câu 5:(3,0 điểm) Cho sơ đồ mạch điện hình 4: đặt vào hai đầu đoạn mạch A, B hiệu điện không đổi U AB = 24 V, biến trở PQ có điện trở toàn phần R = 25 Ω, các điện trở có giá trị R = 24 Ω, R2 = Ω Bỏ qua điện trở dây nối và khoá K A B + – R1 R2 K C a) Khi khoá K mở: di chuyển chạy C thì nhận CP CQ 19 thì công suất trên biến trở lớn thấy A Q P Hình Xác định số ampe kế A và công suất toàn mạch đó b) Cố định vị trí chạy C câu a đóng khoá K Xác định số ampe kế A Hết Cán coi thi không giải thích gì thêm! Họ và tên thí sinh Số báo danh: Giám thị (Họ tên và ký) Giám thị (Họ tên và ký) (3) ĐÁP ÁN – HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ THANG ĐIỂM Câu 1: a)(2,5 điểm) Vì AB là vật sáng qua thấu kính cho ảnh A’B’ cùng chiều và nhỏ vật nên thấu kính là thấu kính phân kì - Xác định O: nối AA’ và BB’ cắt O thì O là quang tâm thấu kính - Dựng thấu kính: +) Kéo dài AB và A’B’ cắt I thì I là điểm tới trên thấu kính +) Dựng thấu kính phân kì qua OI +) Trục chính: kẻ đường thẳng qua O và vuông góc với OI - Xác định tiêu điểm chính: từ A kẻ đường thẳng song song với trục chính cắt OI J, kẻ đường thẳng qua A’J cắt trục chính F’ thì F’ là tiêu điểm chính (tiêu điểm ảnh chính) Lấy F đối xứng với F’ qua O ta có tiêu điểm chính thứ hai thấu kính (tiêu điểm vật chính) - Hình vẽ: I J A A’ b) (2 điểm) Vẽ hình minh hoạ F’ B B O B’ I B’ A F' A’ O F - Vì AB tiêu điểm chính F’ thấu kính và vuông góc với trục chính, tứ giác ABIO là hình chữ nhật và B’ là giao hai đường chéo Mà A’B’ vuông góc với trục chính nên A’B’ là đường trung bình tam giác AOB Do đó, A’B’ = AB/2 = 7,5 cm và OA’ = OF’/2 = 10 cm (4) M +) Điện trở tương đương đoạn mạch chính: Rt® R2 R13§ 6 R2 R13 § - Vì đèn sáng bình thường nên UPN = V và IĐ = Iđm = 0,5A +) Cường độ dòng điện chạy qua R3: I3 U PB 1A R3 +) Cường độ dòng điện chạy qua R1: I1 = I3 + IĐ = 1,5A +) Hiệu điện hai đầu đoạn mạch: U = U2 = U13Đ = I1R13Đ = 1,5.10 = 15V +) Cường độ dòng điện chạy qua R2: I2 U2 1A R2 +) Số ampe kế IA = I2 + IĐ = 1,5A b) Khi thay ampe kế vôn kế có điện trở vô cùng lớn thì mạch điện trở thành R1 // (R2 nt RĐ) nt R3 (hình 2.3) - Giả sử dòng điện mạch có chiều hình 2.3 - Tính các điện trở: +) R2Đ = R2 + RĐ = 27Ω +) R12 § R1 R2§ 54 R1 R2§ 11 120 +) Rtđ = R3 + R12Đ = 11 R1 Đ +) R13Đ = R1 + R3Đ = 10 P +) Đoạn mạch PB: R3 R§ 4 R3 R§ R3 - Tính điện trở : R3§ N IĐ A I3 U2 P 12 Iđm 0,5A P U IA - Các đại lượng định mức đèn: RĐ _ {R2 // (R1 nt [RĐ // R3])} Hình 2.1 - Vì ampe kế có điện trở nhỏ nên mạch điện trở thành hình 2.2 I1 U R2 + a) Giả sử dòng điện mạch có chiều hình 2.1 I2 I Câu 2: (4,5 điểm) (5) I= - Cường độ dòng điện mạch chính U 1,375A R tđ +) UMP = I.R12Đ = 6,75V +) Cường độ dòng điện qua R2 và đèn: +) Cường độ dòng điện qua R1: I1 I 2Đ I U MP 0, 25A R 2Đ U MP 1,125A R1 - Số vôn kế UV = UĐ + UR3 = 11,25V Câu 3:(4 điểm) - Khi chưa có phần nào khung dây vào vùng không gian có từ trường thì không có đường sức từ nào gửi qua khung nên khung dây không có dòng điện cảm ứng - Khi khung dây vào vùng không gian có từ trường: số đường sức từ qua khung tăng dần nên khung xuất dòng điện cảm ứng Dòng điện cảm ứng khung dây có chiều N M Q P - Khi khung dây nằm toàn từ trường thì số đường sức từ qua khung không thay đổi nên không có dòng điện chạy khung dây - Khi khung dây khỏi vùng không gian có trường thì số đường sức từ qua khung dây giảm dần nên khung dây xuất dòng điện cảm ứng Dòng điện cảm ứng khung dây có chiều M N P Q Câu 4:(4 điểm) P E(2) E(1 OIF' và ABF ' : a) Khi ) màn E vị trí thứ E(1): xét hai tam giác đồng dạng OI OF ' OF ' f AF ' (1) AB AF ' 2 D B màn E vị trí thứ E(2): - Khi xét hai tam giác đồng dạng OIF' và CDF ' : OI OF ' F’ OF ' f CF ' (2) AB CF ' 2 A - Khoảng cách hai vị trí củaC màn: L = AF’ + CF’ L = f = 20 cm L (6) b) Chùm sáng chiếu tới L là chùm song song nên các tia ló hội tụ tiêu điểm chính F’ thấu kính hội tụ - Thấu kính L2 sau L1 nên ánh sáng chiếu tới L2 là chùm sáng hội tụ (hoặc phân kì) Vì trên màn thu vệt sáng tròn có diện tích không phụ thuộc vào vị trí màn E nên ánh sáng ló sau L phải là chùm sáng song song đó tiêu điểm chính F thấu kính phân kì L phải trùng với tiêu điểm chính F’ thấu kính hội tụ L1 Do đó, tiêu cự thấu kính phân kì L2 là f2 = f1 – = 15 cm Câu 5:(3 điểm) + U– a) Khi khoá K mở: R1 Gọi x, RA là điện trở phần CP biến trở và điện trở ampe kế C R tđ R A R R1CP R A Q 24 x 24 x I= - Cường độ dòng điện mạch chính: - Vì R1 // x nên ta có: K Hình - Điện trở tương đương mạch điện: I1 R2 P - Mạch điện: RA nt {(R1 // x) nt R2} A U 24 x (R A 7) 24 x (1) x I x (2) 24 Mặt khác: I = I1 + Ix (3) Kết hợp (1)(2) và (3), ta có: Ix 242 (31 R A ) x 24(7 R A ) - Công suất tiêu thụ trên biến trở đó Px =I 2x x 244 x (31 R A ) x 24(7 R A ) Đặt Vì B (31 R A ) x (31 R A ) x 244 24(7 R A ) (31 R A ) x x 24(7 R A ) x Công suất trên biến trở lớn B nhỏ 24(7 R A ) 24(7 R A )(31 R A ) const x (do điện trở ampe kế không đổi) nên B đạt giá trị nhỏ (31 R A ) x 24(7 R A ) (3) x CP CQ 19 nên x = 6Ω, thay vào (3) ta có RA = 1Ω Theo giả thiết: R0 = 25Ω và đó (7) - Điện trở tương đương toàn mạch Rtđ = 12,8Ω I= - Cường độ dòng điện mạch chính: U 24 0,1875A R tđ 12,8 , suy mpe kế 0,1875A - Công suất toàn mạch đó: P = U.I = 24.0,1875 = 45W b) Cố định chạy ý a đóng khoá K Gọi R3 = RCP = 6Ω, R4 = RCQ = 19Ω Mạch điện đã cho trở thành: RA nt (R1 // R3) nt (R2 // R4) nt R2 - Điện trở tương đương toàn mạch I= - Cường độ dòng điện mạch chính R tđ 360, 32 U 24.32 2,13A R tđ 360, suy ampe kế 2,13A (8)