Tới khi gặp nhau trao cho nhau một thông tin nhỏ với thời gian không đáng kể rồi lập tức quay trở lại bến xuất phát ban đầu thì tổng thời gian cả đi và về của ca nô này nhiều hơn ca nô k[r]
(1)PHÒNG GD&ĐT BÌNH SƠN ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN VÒNG NĂM HỌC 2011-2012 Môn thi vật lí LỚP Thời gian làm bài 150phút Câu (4,0 điểm): Hai bến A và B dọc theo sông cách km có hai ca nô xuất phát cùng lúc chuyển động ngược chiều với cùng vận tốc so với nước đứng yên là V Tới gặp trao cho thông tin nhỏ với thời gian không đáng kể quay trở lại bến xuất phát ban đầu thì tổng thời gian và ca nô này nhiều ca nô là 1,5 Còn vận tốc so với nước hai ca nô là 2V thì tổng thời gian và hai ca nô kém 18 phút Hãy xác định V và vận tốc u nước? Câu (3.5điểm): Người ta kéo vật A (có khối lượng m A= 10kg) chuyển động lên mặt phẳng nghiêng hình vẽ (Hình 1) Biết CD = 4m, GE = 1m a) Nếu bỏ qua ma sát thì vật B phải có khối lượng mB là bao nhiêu? D b) Thực tế có ma sát nên để kéo vật A lên người ta phải treo vật B có khối lượng m’B = 3kg Tính hiệu suất mặt phẳng nghiêng? Biết dây nối có khối lượng không đáng kể A B C ( Hình 1) E Câu (4,0 điểm): Một bình hình trụ có chiều cao h 1= 20cm, diện tích đáy là S 1= 100cm2 đặt trên mặt bàn nằm ngang Đổ vào bình lít nước nhiệt độ t 1= 800C Sau đó thả vào bình khối trụ đồng chất có diện tích đáy là S2= 60cm2, chiều cao h2= 25 cm nhiệt độ t2 Khi đã cân nhiệt thì đáy khối trụ song song và cách đáy bình là x = 2cm Nhiệt độ nước bình cân nhiệt là t = 65 0C Bỏ qua nở vì nhiệt các chất và trao đổi nhiệt với bình và môi trường xung quanh Biết khối lượng riêng nước là D = 1000kg/m 3, nhiệt dung riêng nước là C 1= 4200J/kg.k, chất làm khối trụ là C2= 2000J/kg.k a.Tính khối lượng khối trụ và nhiệt độ t2 b Phải đặt thêm lên khối trụ vật có khối lượng tối thiểu bao nhiêu, để khối trụ chạm đáy bình Câu (4,5 điểm): Cho mạch điện hình vẽ (Hình 2) +UBiết r = , R1= , R2 là biến trở.U = 12V không đổi R1 Hỏi R2 bao nhiêu để công suất trên R2 là lớn B Tính công suất này? A Thay R2 bóng đèn thì đèn sáng bình thường, r đó công suất trên đoạn mạch AB là lớn Tính công suất và R2 hiệu điện định mức đèn? (Hình 2) Câu (4,0 điểm): Mặt phản xạ hai gương phẳng hợp với góc Một tia sáng SI tới gương thứ nhất, phản xạ theo phương I I’ đến gương thứ hai phản xạ phương I’R Tìm góc hợp hai tia SI và I’R.Chỉ xét trường hợp SI nằm mặt phẳng vuông góc với giao tuyến hai gương Người coi thi không phải giải thích gì thêm (2) HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN VÒNG Năm học 2011-2012 MÔN VẬT LÍ LỚP Câu Đáp án Giả sử nước sông chảy theo hướng từ A đến B với vận tóc u * Trường hợp vận tốc ca nô so với nước là V, ta có: Vận tốc ca nô xuôi dòng là: V1= V+ u Vận tốc ca nô ngược dòng là: V2= V- u -Thời gian tính từ lúc xuất phát gặp C là t, gọi quảng đường AC = S1, BC= S2, ta có: - Thời gian ca nô từ C trở A là: (2) S1 S t = V u V u S1 t1= V u S2 - Thời gian ca nô từ C trở B là:t2= V u Điểm 0,25 0,50 (1) 0,25 (3) 0,25 - Từ (1) và (2) ta có thời gian và ca nô từ A là: 1, (4,0đ) S TA= t+ t1= V u 0,50 (4) - Từ (1) và (3) ta có thời gian và ca nô từ B là: S TB= t+ t2= V u 0,50 (5) 2uS V u2 0,50 - Theo bài ta có: TA- TB= = 1,5 (6) * Trường hợp vận tốc ca nô là 2V, tương tự trên ta có: 2uS 4V u T'A- T'B= = 0,3 (7) Từ (6) và (7) ta có : 0,3(4V2- u2) = 1,5(V2- u2) => V = 2u Thay (8) vào (6) ta u = 4km/h, V = 8km/h (3.5đ) D B A C E 0,25 (8) 0,50 0,50 (3) a) Do không có ma sát mặt phẳng nghiêng ta có PA.DE = PB.CD PB DE PA CD mB mA 10 2.5kg 4 b) Khi có ma sát công có ích đưa vật A lên độ cao DE A1 = PA.DE = 10.mA.DE = 10.10.1= 100J Công toàn phần đưa vật A = T.CD ( T là lực kéo dây) Do A chuyển dộng nên T = P’B A = P’B.CD = 10.m’B.CD = 10.3.4 = 120J Hiệu suất mặt phẳng nghiêng H A1 100 100% 83.33% A 120 - Khi đáy khối trụ cách đáy bình x = 2cm thì dung tích còn lại bình (phần chứa): V' = x.S1 + (h1 - x)(S1 - S2) = 920cm3 < Vnước suy có lượng nước trào - Lượng nước còn lại bình: m = 920g Khi khối trụ đứng cân ta có: P = FA 10M = dn.V = dn.S2(h1 - x) M = 1,08kg - Phương trình cân nhiệt nước bình và khối trụ: 2, Cn.m(t1 - t) = C.M(t - t2) 4200.0,92(80 - 65) = 2000.1,08(65-t2) (4,0đ) t2 = 38,20C Khi chạm đáy bình thì phần vật nằm chất lỏng là h1: Vậy phải đặt thêm m' lên khối trụ nên: P + P' F'A => 10(M + m') dN.S2.h1 Thay số tính m' 0,12kg, khối lượng m' tối thiểu là 0,12kg 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,25 0,25 0,50 4, (4,5đ) R1.R2 R ( r R1 ) r.R1 R1 R2 - Điện trở toàn mạch: R= r + RAB = r + R1 R2 U U ( R1 R2 ) - Dòng điện mạch chính: I= R R2 (r R1 ) r.R1 0,25 0,25 (4) UR1 R2 Từ hình vẽ ta có: U2= UAB=I.RAB= R2 (r R1 ) r.R1 U R12 R2 U2 - Công suất trên R2 : P2= R2 = 36.144 R2 5184 2 R2 18 R2 18 R R2 r R1 rR1 = 5184 R2 18 R2 Ta có P2 MAX 0,25 18 18 R2 18 R2 R2 18 R2 R2 2 R 2 BMIN = 18 Khi 5184 18 0,50 18 R2 R MIN P2MAX Khi B= R2 0,25 8W 0,25 0,25 0,25 Thay R2 đèn Từ hình vẽ ta có: U Cường độ dòng điện mạch chính I = r RAB Công suất trên AB: PAB= I2.RAB U RAB 144 (r RAB ) RAB RAB RAB RAB RAB R PABMAX Khi B = AB B Ta có PAB= 144 RAB 2 RAB BMIN Khi 0,50 MIN 0.25 RAB 2 RAB 0.25 RAB RAB 3 RAB R1.Rd Rd Mặt khác RAB= R1 Rd = => Rd =3 => Rd = 144 PABMAX 6W 0,25 0,25 0,25 0,25 (5) PABMAX Do Rd=R1 => Pd=P1= =3W U Mặt khác vì RAB= r => Ud=UAB= =6V 0,25 Ta xét với trường hợp: a/ Với là góc nhọn: Góc INI’ hợp hai pháp tuyến Vận dụng định lí góc ngoài tam giác tam giác II’N: i = i’+ (hình a) Đối với II’B: 2i = 2i’+ Từ đó suy ra: = Có thể xảy trường hợp giao điểm N hai pháp tuyến nằm góc tạo hai gương (hình b) Chứng minh tương tự ta có = b/ Trường hợp là góc tù (hình c): Với II’O: = i +i’ Với II’B: =2(900- i + 900- i’) = 3600- 2(i + i’) Từ đó suy ra: = 3600- c/ Trường hợp = 900 Dễ dàng nhận thấy các tia SI và I’R song song và ngược chiều nhau, ta chứng minh = 1800 (hình d) 0,50 0,50 0,50 0,50 G2 5, (4,0đ) G1 b S S i i i' i R G1 G2 a 2,00 R G2 G2 S R G1 G1 S i' i O c d Lưu ý: Mỗi hình vẽ đúng cho 0,50 điểm (6) Mọi cách giải khác đúng ghi điểm tối đa (7)