* Cách xác định: + Vẽ sơ đồ mạch điện hình vẽ + Cách xác định: Nối đầu màu vàng với cực dương ampe kế, đầu màu đỏ với cực âm của A ampe kế, nếu kim ampe kế quay thuận thì đầu dây V là cự[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO HÀ NAM ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS Năm học: 2009 - 2010 Môn thi: Vật lý Thời gian làm bài: 150 phút Bài ( điểm): U Cho mạch điện hình 1, đó R1 = 18 và R2 = 15, hai vôn kế V1, V2 có điện trở lớn, khoá K C B A có điện trở không đáng kể, hiệu điện U không đổi AB là dây dẫn đồng chất dài l = 75cm, tiết diện K R2 R1 S = 0,2 mm2, điện trở suất = 2.10-5 m Con chạy C có N thể dịch chuyển và tiếp xúc tốt trên dây dẫn AB l Khoá K đóng, tìm vị trí C trên AB để số V1 V2 hai vôn kế M Tìm vị trí C để số vôn kế V1, V2 (Hình 1) không thay đổi, K đóng K ngắt Cho U = 33V Đóng K, cho chạy C dịch chuyển từ A đến B cường độ dòng điện chạy qua khoá K thay đổi nào? Bài (3 điểm): Hai điện trở R1 = 300 và R2 = 225 mắc nối tiếp với vào hai điểm A, B có hiệu điện UAB không đổi Mắc vôn kế vào hai đầu R1, thì vôn kế U1 = 9,5V Hỏi, mắc vôn kế đó vào hai đầu R2 thì vôn kế bao nhiêu ? Mắc vôn kế trên nối tiếp với hai điện trở, mắc vào A, B thì số vôn kế là 12V Tính điện trở vôn kế và hiệu điện UAB Bài ( điểm): Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính thấu kính hội tụ, cho điểm A nằm trên trục chính và cách quang tâm O thấu kính khoảng OA = a Nhận thấy rằng, dịch chuyển vật khoảng b = 5cm lại gần xa thấu kính, thì ảnh có độ cao ba lần vật, đó có ảnh cùng chiều và ảnh ngược chiều với vật Hãy: a Vẽ các ảnh và nêu cách vẽ b Xác định a và tiêu cự f thấu kính Một nguồn sáng điểm S đặt trên trục chính thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12cm, cách thấu kính 18cm Cho điểm sáng S dịch chuyển theo phương vuông góc với trục chính thấu kính với vận tốc 1m/s Hỏi ảnh nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc bao nhiêu, thấu kính giữ cố định Bài (4 điểm): Cho hộp kín bên chứa pin loại 4,5V có hai đầu dây dẫn ngoài màu đỏ và màu vàng Trong các trường hợp sau, hãy mô tả phương án thí nghiệm để xác định dây dẫn nào nối với cực dương pin Một dây dẫn điện đủ dài, điện trở 4, kim nam châm nhỏ, các dây dẫn điện, giá thí nghiệm, khoá điện Một pin loại 1,5V đã biết cực, bóng đèn 6V, các dây dẫn điện Một cốc đựng dung dịch điện phân CuSO4 và hai lõi pin cũ, các dây dẫn điện Một ống dây, biến trở, kim nam châm nhỏ, các dây dẫn điện, giá thí nghiệm Một ampe kế chiều, bóng đèn loại 3V, biến trở, các dây dẫn điện Hết Họ và tên thí sinh: Số báo danh: Chữ ký giám thị 1: Chữ ký giám thị 2: SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS (2) HÀ NAM Năm học 2009 - 2010 ĐÁP ÁN, BIỂU ĐIỂM VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÝ Bài Bài (6 điểm) Nội dung K đóng, tìm vị trí C để số hai vôn kế l + Tìm RAB = R0 = S = 75 + K đóng ta có mạch điện hình vẽ Xét C tai điểm trên AB có gọi RA1C = x (0< x < 75) RC2B = R0 – x = 75 - x + Điện trở đoạn mạch AC, CB x R1 18 x RAC = x + R =18+ x RCB = 0,25 U C A Điểm K R1 B R2 0,25 N V1 M V2 ; 0,5 R 2( R − x) 15(75 − x ) = R2 +R − x 90 − x + Muốn số hai vôn kế ta có: RAC = RCB 18 x 15(75 − x ) => 18+ x = => 0,2 x2 - 51x + 1350 = 90 − x + Giải phương trình ta x = 30; x = 225 (loại) + Vị trí C cách A đoạn l = 30 cm (hoặc RA1C = 30 ) Tìm C để số các vôn kế không thay đổi K đóng, K ngắt * Khi K ngắt: + (R1nt R2) // RAB , các vôn kế đo hiệu điện trên các điện trở I1 = U R 1+ R I’ U1 = A + Số V1: U1 = I1 R1 U C 0,25 B 0,25 N V1 * Khi K đóng: + (RA1C//R1)nt(RC2B//R2) 18 x R = RAC + RCB = 18+ x + 15(75 − x ) 90 − x (−11 x 2+ 825 x+6750) (1) (18+ x)(90− x) U (18+ x )(90 − x) U + I’ = R = (−11 x 2+ 825 x+6750) (2) 0,25 0,25 R2 I1 R1 U R1 18 U = R 1+ R 33 0,5 M V2 = 0,5 => 495 x – 20250 = 0,5 450 + Giải x = 11 = 40,90 + Kết luận vị trí C trên AB K đóng, dịch chuyển C dòng điện trên K thay đổi nào ? 0,25 0,25 (3) + Lấy R công thức (1), và I’ công thức (2) R= I’ = (−11 x 2+ 825 x+6750) (18+ x)( 90− x) U (18+ x )(90 − x) (−11 x 2+ 825 x+6750) A R1 UCB = I’ RCB = I0 IK B R2 N V1 + Tìm UAC ; UCB UAC = I’ RAC = U C Ix xU (90− x) (−11 x +825 x+ 6750) U (18+ x )(75 − x) (−11 x +825 x+ 6750) M V2 0,5 + Tìm Ix ; I0 ; IK U (90 − x) U AC = (−11 x +825 x+ 6750) x U CB U (18+ x ) I0 = = (75 − x) (−11 x +825 x+ 6750) U (18+ x ) + IK = I0 – Ix = (−11 x +825 x+ 6750) Ix = IK = U (11 x − 450) (−11 x +825 x+ 6750) Bài (3điểm) U (90 − x) (−11 x +825 x+ 6750) 0,25 + Tìm các giá trị đặc biệt IK x () 11x - 450 - 450 -11x +825x + 6750 6750 IK 0,5 450/11 11 − 75 375 6750 0,5 11 * Biện luận: - Khi x = (C A) dòng điện chạy qua K là 11/5 = 2,2(A) , có chiều từ C đến N - Khi cho C dịch chuyển từ A (0 ) đến giá trị 450/11 () thì dòng điện chạy qua K giảm dần từ 11/5(A )đến 0(A), chiều dòng điện có chiều từ C đến N - Khi C đến vị trí có giá trị x = 450/11() thì dòng điện chạy qua khoá K - Khi cho C dịch chuyển từ giá trị x = 450/11() đến B giá trị 75() thì dòng điện qua K tăng dần từ 0A đến 11/6(A) , chiều dòng điện từ N đến C - Khi x = 75 () thì dòng điện qua K có giá trị là 11/6 (A), có chiều từ N đến C Số vôn kế V mắc // R2 * Sơ đồ mạch điện V//R1 R1 R V + RAB = R + R + R2 v A R1 R2 B 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 (4) V R RV + R R2 + R2 R ❑V RAB = R1 + R v U1 R1 R V + Tỉ số U = R R + R ( R + R ) AB V (1) 0,25 * Khi V//R2 R2 R V R 2+ R v ❑ R R V + R R2 + R R V R+ R v + Tương tự tìm R’AB = R1 + R’AB = 0,25 U2 R2 R V = (2) U AB R1 R 2+ R V (R1 + R2 ) U R1 = + Lấy (1) : (2) ta được: U R2 R2 => U2 = U1 R + 0,25 0,25 + Thay số U2 = 7,125 V Khi V nối tiêp với R1,R2 0,25 R1 A R2 V U1 R1 R V = U AB R1 R 2+ R V ( R1 + R2 ) R RV => U1 = R R + R (R + R ) UAB V B 0,25 + Từ (1) (3) + Khi V nối tiếp với R1R2 R = R1 + R2 + RV U AB U AB = R R1 + R2 + RV U V RV RV = = => U AB R R1 + R2 + RV RV UV = UAB R + R + R = 12 (4) V I= 0,25 + Từ (3) và (4): U R 1( R 1+ R V )+ R RV = U V R R + R V ( R1 + R 2) 9,5 = 12 0,25 + Biến đổi tìm được: RV = 12 R 1+2,5 R1 R2 9,5 R −2,5 R1 = 900 + Thay vào (4) tìm UAB = 19V Vẽ hình và nêu cách vẽ Bài (6 điểm) + Vẽ hình ( có thể vẽ trên cung hình vẽ) B’1 B1 I 0,5 0,25 0,5 (5) A A1 A’1 O B2 I A’2 F A2A O B’2 + Nêu cách vẽ ảnh Tính a, f Có OA = a ; AA1 = AA2 = b = 5cm ; A’1B’1 = A’2B’2 = 3AB + FA1B1 FIO ' ' A B1 A B1 ' FA FO = ' f +OA f = 0,5 0,5 = => OA’1 = 2f + OA1B1 OA’1B’1 A '1 B'1 OA '1 = = A B1 OA 2f a− b => 2f = 3a – 15 (1) 0,5 + FOI FA’2B’2 : ' ' A B2 A B2 FA '2 FO = = OA '2 − f f 0,5 = => OA’2 = 4f + OA2B2 OA’2B’2 ' ' ' A B2 OA = = A B2 OA 4f a+b = => 4f = 3a + 15 (2) + Giải hệ phương trình (1),(2) ta tìm a = 15 cm; f = 15 cm Tìm vận tốc ảnh * Vẽ ảnh và nêu cách vẽ (hình vẽ) + Coi SS1 là vật đặt vuông góc với trục chính cho ảnh S’S’1 vuông góc với trục chính thấu kính + Cho S chuyển động từ S đến S1, ảnh chuyển động từ S’ đến S’1 0,5 0,5 0,5 K S1 I H (6) S’ S F O N S’1 + Nêu cách vẽ ảnh điểm sáng S trên trục chính TK * Tính vận tốc ảnh + Ta có: OH//S1K nên SI//OH nên + Ta lại có: S1K = SI S'1 H OH = S K S '1 K OH S ' H = SI S' I S'1H (1) (3) S' H S' H S' O S'O + SI//OH => HI =SO =18 S' F S ' O −12 + HF//OI => HI =OF =12 + Từ (4) và (5) tìm S’O = 36 cm + Hình vẽ ta có: Bài 0,25 (2) + Từ (1), (2), (3) suy ra: S ' K = S ' I => SS1//S’S’1 S' H 0,5 S S v t SO 18 = = = S ' S ' v ' t S ' O 36 0,25 (4) 0,25 (5) 0,25 0,25 => v’ = 2v = 2m/s Phương án thí nghiệm a Dùng dây dẫn thẳng dài, kim nam châm * Cơ sở lý thuyết: + Dây dẫn thẳng, dài có dòng điện gây xung quanh nó từ trường Kim NC đặt từ trường dây dẫn chịu tác dụng lực từ làm cho kim NC quay + Căn chiều quay cực bắc kim NC vị trí đó ta tìm chiều đường cảm ứng từ + Dùng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều dòng điện trên dây dẫn, từ đó suy cực pin * Cách xác định: B A N S + Vẽ mạch điện: + Nêu cách xác định: Ngắt K để kim NC // dây dẫn AB Đóng K, cực bắc kim NC Hộp đen Đ quay ngược chiều kim đồng hồ, dùng V qui tắc nắm tay phải tìm chiều dòng điện chạy từ A đến B, từ đó ta xác định cực dương pin là đầu V, kim quay ngược lại thì đầu V là cực âm b Dung pin, bóng đèn 6V * Cơ sở lý thuyết: + Nếu hai pin ghép nối tiếp thì U = U1 + U1 ( thực là Sđđ) U = U1 - U1 0,25 0,5 0,5 0,25 (7) + Nên mắc pin nối tiếp với hộp đen thì nguồn có U = 6V U = 3V + Mắc pin trên với bóng đèn 6V thì đèn sáng gần bình thường tối + Căn vào độ sáng đèn, cực pin loại 1,5V ta biết cực hộp đen * Cách xác định: + Vẽ sơ đồ mạch điện Đèn sáng gần bình thường Đèn sáng yếu 0,25 Đ Hộp đen V V Hộp đen Đ + Mạch điện nào có đèn sáng bình thường thì cực nối với cực âm pin loại 1,5V là cực dương và ngược lại c Dùng dung dịch điện phân, hai lõi pin * Cơ sở lý thuyết: - Dựa vào tác dụng hoá học dòng điện chiều - Khi cho dòng điện chạy qua dung dịch điện phân (CuSO4), sau thời gian ( khoảng phút) tác dụng dòng điện có lớp đồng bám vào than nối với cực âm nguồn Căn vào than có đồng bám vào ta biết cực pin * Cách xác định: + Vẽ sơ đồ mạch điện + Nêu cách xác định: Thanh than nào có đồng bám vào thì than đó nối Hộp đen với cực âm pin hộp đen d Ống dây, biến trở, kim NC * Cơ sở lý thuyết + Ống dây có dòng điện tạo lòng và xung quanh nó từ trường Nếu đặt kim NC từ trường ống dây kim NC chịu tác dụng từ trường Khi kim NC đứng cân bằng, vào cực bắc kim NC ta biết chiều đường sức từ dòng điện vị trí đặt kim NC + Dựa vào quy tắc nắm tay phải ta tìm chiều dòng điện chạy trên ống dây và cực pin hộp đen * Cách xác định: + Vẽ sơ đồ mạch điện + Nêu cách xác định Đặt kim NC dọc theo trục ống dây N Giả sử kim NC đứng cân N S bằngnhư hình vẽ thì cực ống dâynhư hình vẽ, ta biết S 0,5 0,5 0,5 0,5 (8) Đ Hộp đen V chiều dòng điện trên ống dây, dùng quy tắc nắm tay phải ta tìm chiều dòng điện trên ống dây Biết chiều dòng điện trên ống dây tìm chiều dòng điện pin e Dùng ampe kế, bóng đèn * Cơ sở lý thuyết: + Am pe kế chiều là dụng cụ đo cường độ dòng điện chiều, mắc đúng cực thì kim quay theo chiều thuận, mắc sai cực thì kim quay ngược + Biết chiều quay kim ampe kế ta biết chiều dòng điện qua nó * Cách xác định: + Vẽ sơ đồ mạch điện (hình vẽ) + Cách xác định: Nối đầu màu vàng với cực dương ampe kế, đầu màu đỏ với cực âm A ampe kế, kim ampe kế quay thuận thì đầu dây V là cực dương pin V Hộ Đ và ngược lại p đe + n 0,25 0,25 Chú ý: + Điểm toàn bài không làm tròn + Nếu thiếu sai đơn vị trừ tối đa 0,5 điểm + Nếu học sinh làm cách khác đúng cho điểm tối đa tương đương với biểu điểm (9)