Để trên màn vừa vặn không có bóng đen thì tâm của đĩa chắn phải ở vị trí O2’ như hình:..[r]
(1)Phßng gd- §T vÜnh têng ĐỀ CHÍNH THỨC §Ò thi chän häc sinh giái líp N¨m häc 2010- 2011 m«n: VËt lý Thêi gian lµm bµi: 150 phót Câu 1: An có việc cần bưu điện An có thể xe đạp với vận tốc 10 km/h có thể chờ 12 phút thì có xe buýt qua trước cửa nhà và xe buýt bưu điện với vận tốc 35 km/h An nên chọn theo cách nào để đến nơi sớm hơn? Câu 2: Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm Người ta thả vào bình đồng chất, tiết diện cho nó nước thì mực nước dâng lên đoạn h = 8cm a Nếu nhấn chìm hoàn toàn thì mực nước cao bao nhiêu? Biết khối lượng riêng nước và là D1 = 1g/cm3 ; D2 = 0,8g/cm3 b Tính công thực nhấn chìm hoàn toàn thanh, biết có chiều dài l = 20cm ; tiết diện S’ = 10cm2 Câu 3: Hai bình cách nhiệt hình trụ giống nhau, bình thứ đựng nước nhiệt độ t1= 50C, bình thứ hai đựng nước đá, cùng tới độ cao h = 20 cm Người ta rót bình vào bình hai Khi có cân nhiệt mực nước bình dâng lên cao ∆h=0,3cm so với lúc vừa rót xong nước Xác định nhiệt độ ban đầu nước đá Biết nhiệt dung riêng nước và nước đá là c 1= 4200J/kg.K, c2 = 2100 J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá là 3,4.105J/kg, khối lượng riêng nước là D1= 1000 kg/m3, nước đá là D2= 900kg/m3 Câu 4: Một đĩa tròn tâm O1, bán kính R1=20cm, phát sáng, đặt song song với màn ảnh và cách màn khoảng d = 136cm Một đĩa tròn khác tâm O2, bán kính R2= 12cm, chắn sáng, đặt song song với màn và đường nối O1O2 vuông góc với màn a Tìm vị trí đặt O2 để bóng đen trên màn có bán kính R=3cm Khi đó bán kính R’ đường giới hạn ngoài cùng vùng nửa tối trên màn bao nhiêu? b Từ vị trí O2 xác định câu a, cần di chuyển đĩa chắn sáng nào để trên màn vừa vặn không còn bóng đen? Câu 5: Cho mạch điện hình vẽ Biến trở có điện trở toàn phần R0= 12Ώ, đèn loại 6V-3W, UMN= 15V a.Tìm vị trí chạy C để đèn sáng bình thường M N b Từ vị trí C để đèn sáng bình A B thường, từ từ dịch chạy phía A thì độ sáng đèn thay đổi nào? C Ghi chú: Giám thị coi thi không cần giải thích gì Họ và tên hoc sinh: .; SBD PHÒNG GD VĨNH TƯỜNG HƯỚNG DẪN CHẤM THI HSG LỚP MÔN VẬT LÍ (2) Câu 1(1,5) Nội dung Thang điểm Đổi 12phút = 1/5 h Gọi quãng đường từ nhà đến bưu điện là S(km), S>0 Thời gian An xe đạp và thời gian tổng cộng An chờ và xe buýt tới bưu điện là: S t1 10 S t2 35 0,5 S S 5S 14 t t1 t2 10 35 70 Xét hiệu: 5S 14 t 0 0 S 2,8 km 70 Ta có: theo cách t t1 t S 2,8(km) xe buýt đến sớm 0,5 0,25 0,25 t t1 t2 S 2,8(km) đến sớm 2(2,5) a Gọi tiết diện và chiều dài là S’, l Khi cân thì chịu tác dụng hai lực cân là trọng lực và lực đẩy Acsimet và thể tích phần chìm chính thể tích nước dâng lên Ta có: P=F1 10D2 S’l =10D1(S-S’)h (1) Khi nhấn chìm hoàn toàn thì thể tích nước dâng lên chính thể tích S’l= (S-S’)h’ (2) h' D1.h 1.8 h' 10(cm) D2 thay số: 0,8 Từ (1) và (2) ta suy Vậy mực nước cao là: H0= H+h’=15+10= 25 (cm) 2b(1,5) Từ (1) và dữ kiện đầu bài ta có S=3S’= 30cm2 Khi chìm lực tác dụng vào lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 và lực tác dụng F Do cân nên : F = F2 - P = 10.D1.S’l – 10.D2.S’.l 0,25 0,25 0,25 0,25 (3) F = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N Khi vào nước thêm đoạn x có thể tích V = x.S’ thì nước dâng thêm đoạn y: y= ΔV ΔV x = = S −S ' S ' 0,5 0,25 Ta có phần chìm thanh cân là: hc=S’10lD2/10.D1S’=16cm Phần là 20-16=4cm Vậy đã di chuyển thêm đoạn:x+ x 3x = =4 ⇒ x= cm 2 0,25 Và chuyển động nên lực tác dụng tăng từ đến F = 0,4 N nên công thực được: 1 A= F x= 0,4 10− 2=5 , 33 10− J 2 3(2) Mực nước dâng lên chứng tỏ có lượng nước bị đông đặc thành nước đá Giả sử nước bị đông đặc thành nước đá hoàn toàn thì chiều cao là h1 ta có h1= D1Sh/D2S=22,2 (cm) Vậy mực nước dâng lên là 22,2-20=2,2 (cm) >0,3 (cm) nên nước không đông đặc hoàn toàn, hỗn hợp tồn nước và nước đá, nhiệt độ cân hệ là 00C Gọi x là chiều cao lượng nước bị đông đặc, thì sau đông đặc nó có chiều cao là x+ h khối lượng không thay đổi: SxD1= S(x+ h )D2 x D2 h D1 D2 2, 7(cm) Ta có: Do bình cách nhiệt,ta có phương trình cân nhiệt sau: 0,5 0,75 0,5 c1ShD1 (t1 0) xD1Sh c2 SD2 h(0 t2 ) t2 c1ShD1t1 xD1Sh 35, 40 C c2 SD2 h 4a(1,25) Do nguồn sáng lớn đặt trước vật chắn sáng nên tạo phía sau vùng tối và vùng nửa tối và trên màn ta thu bóng đen và bóng nửa tối 0,75 Hv+lí luận 0,5 (4) M 0,5 R' A1 A2 R1 A O R O2 O1 I H B B1 B2 0,25 N OA=R: Bán kính bóng đen OM=R’: Bk đường giới hạn ngoài cùng vùng nửa tối ngoài cùng trên màn IO AO IO R IO1 A1O IO d R1 Thay số IO=24cm và đó: IO1 IO OO1 160(cm) AOI A1O1 I A2O2 I A1O1I IO2 A2O2 IO1 A1O1 Thay số IO =96 cm Vậy phải đặt O2 cách O1 đoạn: O1O2= IO1-IO2= 160-96=64cm HA1O1 HB2 O2 HO1 O1 A1 20 HO2 O2 B2 12 (1) Tính R’: Vì Mặt khác ta có HO1+HO2= O1O2=64 cm (2) Từ (1) và (2) ta có HO1= 40 cm HA1O1 HNO ON OH O1 A1 O1 H (3) Trong đó ON = R’; O1A1=R1=20cm;O1H=40 cm OH= OO1- O1H=96 cm Thay vào (3) ta R’=48cm B(0,75) Để trên màn vừa vặn không có bóng đen thì tâm đĩa chắn phải vị trí O2’ hình: Hv 0,25 A1 A'2 O1 O'2 O2 O B'2 B1 Dựa vào các tam giác đồng dạng A1O1O và A2’O2’O ta tính 0,25 (5) OO2’= 81,6 cm, đó O1O2’=OO1-OO2’=54,4cm Vậy phải dịch chuyển đĩa chắn sáng lại gần O1 đoạn: O2O’2=O1O2 - O1O2’=9,6 cm 5a(1) 0,25 Đ: 6V-3W I d 0,5 A; Rd 12 Con chạy C phân biến trở thành hai phần RAC=x ; RCB=12-x Đk: 0<x<12 0,5 Mạch (RAC //Đ)nt RCB Theo đầu bài để đèn sáng bình thường thì UAC= 6V Id=0,5A Xét nút C có Ix+Id=I 15 0,5 x 12 x x 6 b(1) 0,5 Điện trở tương đương toàn đoạn mạch là: x 12 x 144 R RNC RCM 12 x U 15( x 12) I MN R x 12 x 144 x 15 x x 12 x 12 x 144 15 Id 144 x 12 x Cđộ dòng điện qua đèn là: 0,25 0,25 I d I Khi C di chuyển phía A thì x giảm nên mẫu số tăng lên suy Id giảm đèn tối 0,25 0,25 (6)