Đang tải... (xem toàn văn)
Giữ điểm sáng S và màn cố định, di chuyển thấu kính theo phương trùng với trục chính của nó trong khoảng giữa điểm sáng S và màn.. Tìm d để đường kính của vệt sáng trên màn là nhỏ nhất v[r]
(1)SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP NĂM HỌC 2013 – 2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1: Một nguồn sáng điểm S đặt trên trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính khoảng d Biết thấu kính có tiêu cự f = 20 cm và đường kính rìa D = cm Một màn ảnh M đặt vuông góc với trục chính thấu kính và cách điểm sáng khoảng L = 50 cm cho thấu kính nằm điểm sáng và màn a Với d = 45 cm, tìm đường kính vệt sáng trên màn b Giữ điểm sáng S và màn cố định, di chuyển thấu kính theo phương trùng với trục chính nó khoảng điểm sáng S và màn Tìm d để đường kính vệt sáng trên màn là nhỏ và xác định giá trị nhỏ đó Bài 2: Một người đứng quan sát chuyển động đám mây đen từ khoảng cách an toàn Từ lúc người đó nhìn thấy tia chớp đầu tiên phát từ đám mây, phải sau thời gian t1 = 20 s nghe thấy tiếng sấm tương ứng nó Tia chớp thứ hai xuất sau tia thứ khoảng thời gian T1 = phút và sau khoảng thời gian t2 = 5s kể từ lúc nhìn thấy tia chớp thứ hai, nghe thấy tiếng sấm nó Tia chớp thứ ba xuất sau tia thứ hai khoảng thời gian T2 = phút và sau khoảng thời gian t3 = 30 s kể từ lúc nhìn thấy tia chớp thứ ba, nghe thấy tiếng sấm nó Cho đám mây đen chuyển động không đổi chiều trên đường thẳng nằm ngang, với vận tốc không đổi Biết vận tốc âm không khí là u = 330 m/s; vận tốc ánh sáng là c = 3.108 m/s Tính khoảng cách ngắn từ đám mây đen đến người quan sát và tính vận tốc đám mây đen Bài 3: Cho ba điện trở R1, R2 và R3 = 16 Ω, các điện trở chịu hiệu điện tối đa tương ứng là U1 = U2 = V, U3 = 12 V Người ta ghép ba điện trở trên thành mạch điện AB hình vẽ, biết điện trở tương đương mạch đó là RAB = Ω a Tính R1 và R2 biết đổi chỗ R3 với R2 thì điện trở mạch là ’ R AB = 7,5 Ω b Tính công suất lớn mà điện trở chịu c Mắc nối tiếp đoạn mạch AB trên với đoạn mạch BC gồm các bóng đèn cùng loại V – W Đặt vào hai đầu AC hiệu điện U = 16 V không đổi Tính số bóng đèn nhiều có thể sử dụng để các bóng sáng bình thường và các điện trở không bị hỏng Lúc đó các đèn ghép nào với nhau? Bài 4: Trên hình vẽ ta có bình lớn có chứa hai chất lỏng không trộn lẫn vào có khối lượng riêng D1 = 1000 kg/m3 và D2 = 800 kg/m3, mặt ngăn cách hai chất lỏng là mặt phẳng nằm ngang Một khối trụ đồng có tiết diện S = 20 cm2 chiều cao h = 15 cm thả vào chất lỏng cho trục hình trụ thẳng đứng Khi cân chiều cao phần hình trụ chất lỏng bên trên là h1 = 10 cm Xác định khối lượng riêng chất làm hình trụ Khi khối trụ vị trí cân bằng, dùng lực F có hướng thẳng đứng để ấn khối trụ xuống Quá trình diễn thật chậm cho thời điểm hình trụ luôn trạng thái cân bằng, trục hình trụ thẳng đứng Kết thúc quá trình này, mặt trên hình trụ nằm mặt phân cách đoạn h2 = cm a Vẽ đồ thị phụ thuộc lực F vào quãng đường dịch chuyển x hình trụ Tính giá trị F thời điểm hình trụ bắt đầu chìm hoàn toàn chất lỏng bên b Dựa vào đồ thị, xác định công mà lực F đã thực từ lúc bắt đầu tác dụng đến lúc kết thúc quá trình Bài 5: Cho các dụng cụ sau: + Hai khối trụ đồng chất, hình dạng và kích thước bên ngoài giống hệt nhau, có khối lượng riêng nhỏ khối lượng riêng nước Một khối đặc, khối rỗng, lỗ rỗng có dạng hình trụ và có trục trùng với trục khối trụ, chiều dài lỗ chiều dài khối trụ + Một thước đo thẳng; bình nước lớn, khối lượng riêng nước là Dn đã biết; sợi dây mảnh Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng chất tạo nên các khối trụ và bán kính lỗ rỗng khối trụ rỗng -Hết Họ và tên thí sinh: ………………………………………………………Số báo danh:…………………… Cán coi thi không giải thích gì thêm (2) SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HSG LỚP CẤP TỈNH NĂM HỌC 2013-2014 (Đáp án có trang) Bài Bài (2đ) Nội dung Điểm L E M S O I S’ N F d d' a Với d = 45 cm Áp dụng công thức thấu kính ta tìm được: d’ = fd 20.45 36 cm (nếu học sinh không chứng minh công thức thấu kính , cho d f 45 20 điểm bình thường) Xét hai tam giác đồng dạng Δ EFS’ và Δ MNS’ ta có: D ' MN IS' d d ' L 45 36 50 31 D EF OS' d' 36 36 D’ 5,16 cm b Ta sử dụng công thức: D ' MN IS' d d ' L D EF OS' d' fd 20.d Thay d’ = ta được: d f d 20 20d 1000 d 50 d 50 D' d 50d 1000 d 20 d 20d 20 D 20d d 20 D ' 1000 50 Áp dụng bất đẳng thức Côsi ta được: D 20 D’min = 3,97 cm Dấu xảy d = 1000 31,6 cm Bài (2đ) Ký hiệu A; B; C là các vị trí đám mây phát tia chớp tương ứng 1; 2; Gọi D là vị trí người quan sát, S1; S2; S3 là các đường âm và ánh sáng, ta có các phương trình sau: S1 S 20 S1 6600 m c u (3) S2 S S2 1650 m c u A H S1 B C v S2 h S3 D S3 S 30 S3 9900 m c u Đặt S2 = a S1 = 4a và S3 = 6a Từ hình suy ra: AB = AH + HB Hay AB S12 h S22 h 180 v = 16a h a h (1) Và BC = HC – HB = S32 h S22 h 240 v = 36a h a h (2) Từ (1) và (2) a h 36a h 16a h Giải phương trình được: h = 0,9479 a, thay a = 1650 m h = 1564,03 m v 38,54 m/s Bài (2,5 đ) (R R )R 16(R1 R ) 8 R1 R R R1 R 16 R1 R 16 Ω (*) a) R AB R (R1 R ) R (R1 16) 7,5 R1 R R 16 16 (1) R (R 16) 7,5(16 16) 240 Từ (*) R (R 16) 32 (2) R ' AB Từ (1) và (2) ta thấy R2 và (R1+16) là nghiệm phương trình bậc x2 - Sx + p = suy x2 – 32x + 240 = phương trình có nghiệm x1 = 20 Ω và x2 = 12 Ω Vậy R2= x2= 12 và R1+16=20 R1=4 b) R1 và R2 mắc nối tiếp nên I1 = I2 U1/U2 = R1/R2 = 2/6 U2max = V thì lúc đó U1 = V và U3 = UAB = U1+U2 = V U3max Vậy hiệu điện UABmax=8v Công suất lớn điện trở đạt là Pmax=U2Abmax/RAB=8w c) (4) RAB Rbộ đèn B A C U = 16 V B C Mỗi bóng có Rđ=U2đ/P=16 và cường độ định mức Iđ = 0,25 A -Theo câu b ta tính cường độ dòng lớn mà điện trở chịu là A Và đoạn AB có điện trở RAB = mắc nối tiếp với bóng đèn hình vẽ - Ta có phương trình công suất: PBC = PAC – PAB = 16.I – 8.I2 (*) và điều kiện I 1A Từ (*) suy PBCmax = =8W, lúc đó I = 1A 4a Vậy số bóng nhiều có thể mắc là 8/1=8 bóng Tính hiệu điện UBC = UAC – UAB = V Mà Uđ = V các bóng mắc hình vẽ: có dãy mắc song song nhau, dãy có bóng mắc nối tiếp Bài Khi cân bằng: trọng lực hình trụ cân với lực đẩy Acsimét hai chất lỏng: D.S.h.10 = D1.S.(h – h1).10 + D2.S.h1.10 (2,5 đ) D h h1 D h1 1000.5 800.10 866,67 kg/m3 D= h 15 a Khi hình trụ dịch chuyển đoạn là x Có hai giai đoạn: + Giai đoạn 1: hình trụ nằm hai khối chất lỏng Điều kiện cân cho hình trụ: F + D.S.h.10 = D1.S.(h – h1 + x).10 + D2.S.(h1 – x)10 F = (D1 – D2)S.10.x Nhìn vào biểu thức trên ta thấy đồ thị F theo x là đoạn thẳng qua gốc toạ độ + Giai đoạn 2: hình trụ đã nằm hoàn toàn chất lỏng bên F + D.S.h.10 = D1.S.h.10 F = (1000 – 866,67).20.10-4.15.10-2.10 0,4 N Nhìn vào biểu thức này ta thấy F không phụ thuộc vào x nên đồ thị F theo x là đoạn thẳng song song với trục hoành (5) F (N) 0,4 0,25 0,1 0,15 x (m) Đồ thị của F theo x có dạng hình vẽ Bài (1 đ) b Công mà lực F đã thực diện tích hình thang A = 0, 0,15 0, 05 = 0,04 J - Bố trí thí nghiệm hình vẽ 0,5 0,25 hđ hr - Với khối đặc phần chìm có chiều cao hd, khối rỗng thì phần chìm có chiều cao hr Chiều cao vật là h - Với khối đặc: P = FA 0,25 Trong đó: P = V.D.10 = π.R2.h.D.10 FA = v.Dn.10 = π.R2.hđ.Dn.10 h D D d n h Như cần đo hđ và h ta tìm D - Với khối rỗng: P’ = F’A Trong đó: P’ = V.D.10 = π.(R2 – r2).h.D.10 0,25 h F’A = v’.Dn.10 = π.R2.hr.Dn.10 = r π.R2.h.D.10 hd r = R 1 hr hd - Quấn sợi dây quanh hình trụ thành vòng tròn chu vi hình tròn này đúng 0,25 l chiều dài phần dây quấn l R = Đo l ta tìm R 2 - Như đo hr, hd, l ta tìm r Chú ý:- Học sinh làm cách khác đúng cho điểm tuyệt đối Sai chất vật lý mà đúng đáp số không cho điểm phần đó -Học sinh viết thiếu viết sai đơn vị từ 1-2 lần trừ 0,25 điểm; từ lần trở lên trừ 0,5 điểm (6)