Bằng cách vẽ đường đi của các tia sáng qua thấu kính, hãy xác định khoảng cách từ điểm sáng S đến thấu kính sao cho trên màn E ta thu được hình tròn sáng có đường kính D' = 2,5cm.. Câu 5[r]
(1)ĐỀ THI HSG CẤP TỈNH MÔN: VẬT LÍ I MA TRẬN ĐỀ Chủ đề Cơ học:Chuyển động học Nhiệt học:Trao đổi nhiệt Điện học: Bài tập biến trở Quang học: Bài tập thấu kính Điện từ:truyền tải điện Bài tập thực hành thí nghiệm Áp suất Tổng Vận dụng cấp độ Câu điểm Câu 2a Câu 3a 1,5 điểm điểm Vận dụng cấp độ Câu 2b 2,5 điểm câu điểm Câu 3b câu điểm điểm Câu 4 điểm Câu điểm câu 8,5 điểm Cộng Câu điểm câu điểm câu điểm Câu điểm câu điểm câu 11,5 điểm câu 20 điểm (2) PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NÔNG CỐNG ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP CẤP TỈNH NĂM HỌC 2015 - 2016 MÔN THI: VẬT LÝ Thời gian làm bài 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1(4,0 điểm): Một người từ A đến B quãng đường đầu người đó với vận tốc v1, thời gian còn lại với vận tốc v2 Quãng đường cuối cùng với vận tốc v3 tính vận tốc trung bình trên quãng đường Câu 2(4,0 điểm): Có số chai sữa hoàn toàn giống nhiệt độ t x Người ta thả chai vào bình cách nhiệt chứa nước, sau cân nhiệt thì lấy thả tiếp chai khác vào Nhiệt độ nước ban đầu bình là t = 360C Chai thứ lấy có nhiệt độ là t = 330C, chai thứ hai lấy có chiệt độ là t2=30,50C Bỏ qua hao phí nhiệt a) Tìm tx b) Đến chai thứ bao nhiêu thì lấy nhiệt độ nước bình bắt đầu nhỏ tn=250C Câu 3(4,0 điểm): Trong thí nghiệm người ta cần dòng điện không đổi là 1,1A chạy qua máy, máy có hiệu điện không đổi 55V Một ổ cắm điện dùng làm nguồn có hiệu điện không ổn định mà dao động xung quanh trị số 220V Muốn cho hiệu điện trên máy luôn luôn không đổi là 55V, người ta dùng thêm biến trở ghi 620Ω-350W a) Vẽ sơ đồ mạch điện để biến trở không bị cháy hỏng b) Hiệu điện ổ cắm điện phép thay đổi khoảng giá trị nào? Câu 4(4,0 điểm): Một điểm sáng S đặt cách màn E khoảng l = 60cm Giữa điểm sáng và màn ta đặt thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12cm và có đường kính rìa là D = 5cm Bằng cách vẽ đường các tia sáng qua thấu kính, hãy xác định khoảng cách từ điểm sáng S đến thấu kính cho trên màn E ta thu hình tròn sáng có đường kính D' = 2,5cm Câu 5(1,0 điểm): Khi truyền tải điện xa có phần điện bị hao phí tỏa nhiệt trên đường dây Để giảm công suất hao phí 100lần thì có cách nào? Cách nào lợi hơn? Vì sao? Câu 6(3,0 điểm): Một miếng cao su hình tròn bán kính R có bề dày đồng h Nếu thả nó vào nước thì chìm Cho ống nhựa rỗng hình trụ thành mỏng bán kính r (r < R), bình đựng nước và thước Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng miếng cao su (cho chiều dài ống nhựa đủ lớn, khối lượng riêng nước là D0) Hết (3) HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH MÔN VẬT LÍ Câu Đáp án Gọi S1 là Điểm quãng đường với vận tốc v1, thời gian t1 S2 là quãng đường với vận tốc v2, thời gian t2 S3 là quãng đường cuối cùng với vận tốc v thời 0,5 gian t3 S là quãng đường AB s Theo bài ta có: s 1= s=v t1 ⇒ t1 = v (1) 0,5 s s Và t2 = v ; t = v (4,0 điểm) 0,5 2s (3) 3❑ s2 s3 Do t2 = 2t3 nên v =2 v s +s 3= Từ (2) 0,5 (2) và 0,5 (3) suy ❑ t3 = s3 s 2s 4s = ; t 2= = v3 (2 v2+ v3 ) v ( v +v ) 0,5 Vận tốc trung bình trên quãng đường là: v TB= (4,0 điểm) v1 (2 v2 + v3 ) s = = t +t 2+ t v +2 v + v3 + + v ( v 2+ v ) ( v + v ) Ký hiệu q1 là nhiệt lượng toả nước bình nó giảm nhiệt độ 10C, q2 là nhiệt lượng thu vào chai sữa nó tăng nhiệt độ lên 10C a) Phương trình cân nhiệt chai sữa thứ nhất: q1.(t0 - t1) = q2.(t1 - tx) (1) Phương trình cân nhiệt chai sữa thứ hai: q1.(t1 - t2) = q2.(t2 - tx) (2) Thay t0 = 360C, t1=330C và t2 = 30,50C vào (1) và (2) ta được: q2 q tx = 18 C và 1,0 0,5 0,5 0,5 b) Từ (1) suy nhiệt độ chai thứ lấy ra: t1 q1.t0 q2 t x q1.t0 q1.t x q1.t x q2 t x q1 t x (t0 t x ) q1 q2 q1 q2 q1 q2 Tương tự, lấy chai thứ hai, vai trò t0 thay t1 thì: 0,5 0,5 (4) Câu Đáp án Điểm q1 q t2 t x (t1 t x ) t x ( ) (t0 t x ) q1 q2 q1 q2 Tổng quát, chai thứ n lấy có nhiệt độ l à: tn t x ( q1 n ) (t0 t x ) t x ( ).(t t ) q2 x q1 q2 1 q1 0,5 Theo điều kiện đề bài: tn < 250C, nên ta có: tn 18 ( ) n (36 18) 25 ( ) n 18 1 0,5 Bắt đầu từ n = thì bất đẳng thức trên thoả mãn Vậy đến chai thứ n = thì nhiệt độ bình bắt đầu nhỏ 250C a) Biến trở chịu dòng điện lớn là: 0,5 350 0,75( A) 1,1A R 620 Im = Vậy để đảm bảo biến trở không bị cháy, biến trở mắc vào mạch điện theo sơ đồ sau, đó: R là biến trở, M là máy, AB mắc với nguồn (4,0 điểm) A B R M C N 0,5 M b) Từ mạch điện: Gọi Rtđ là điện trở đoạn mạch BC thì: UAB = UAC + UCB = 55 + 1,1.Rtđ Gọi dòng qua MC là I1, dòng qua NC là I2 + Nếu I1 = 0,75A thì I2 = 0,35A Kí hiệu x là điện trở đoạn mạch MC thì điện trở CN là 620 - x I1 620 x 0, 75 x 197,3() I x 0,35 Ta có: 197,3.(620 197,3) Rtd 134,5() 620 (4,0 điểm) 0,5 Khi đó: UAB = 55 + 1,1.134,5 = 203(V) + Nếu I2 = 0,75A thì I1 = 0,35A và kết giống trên + Khi chạy C chính biến trở thì R tđ = (R/2):2 = 155(Ω) Vậy UAB = 55 + 1,1.155 = 225(V) Vậy chạy dịch chuyển từ biến trở hai bên thì để đảm bảo các yêu cầu, hiệu điện ổ cắm phép thay đổi khoảng 203V < UAB < 225V Vì trên màn E ta thu hình tròn sáng có đường kính nhỏ đường kính thấu kính, nên điểm sáng S phải nằm trên trục chính thấu kính và cách thấu kính khoảng lớn tiêu cự thấu kính đó 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 (5) Câu Đáp án * Trường hợp 1: Ảnh S' nằm sau màn E (hình vẽ) d Điểm d' I E C A * Trường hợp 2: Ảnh S' nằm trước màn E (hình vẽ) d S F I d’ O F’ K E A S’ M 0,5 f l Gọi d, d' là khoảng cách từ điểm sáng S và ảnh S' nó đến thấu kính Xét các cặp tam giác đồng dạng: IOS' CF'S' IO OS ' d' CF ' F ' S ' d ' f IO OS d IOS CF'O CF ' OF ' f (1) (2) IO d' d Từ (1) và (2) suy ra: CF ' d ' f f d ' f d d ' d f f ( d ' d ) d d ' f Lại có: IOS' AMS ' 1,0 d d ' d d ' (3) IO OS ' d' AM MS ' MS ' D d' 2,5 d' d' MS ' D ' MS ' 1, 25 MS ' 2 - Xét trường hợp 1: 1,0 d' l d OM d d ' MS ' d d' d ' 2.(l d ) Thay (4) vào (3), ta có: f d 2.(l d ) 2.l.d 2.d d 2.(l d ) 2.l d 2.60.d 2.d 2.d 132.d 1440 0 2.60 d d 52, 21cm và d 13,8cm 12 (4) (6) Câu Đáp án Điểm - Xét trường hợp 2: d ' 2.d 3.d ' 2.(l d ) d' 2 d 2.(l d ) d 2.(l d ) 2.l.d 2.d f 2.(l d ) 2.l d d Thay (5) vào (3) ta được: 2.60.d 2.d 12 2.d 108.d 1440 0 2.60 d d 30cm và d 24cm l d d ' MS ' d d' 1,0 Vậy để trên màn E ta thu hình tròn sáng có đường kính D'=2,5cm thì ta phải đặt thấu kính hội tụ đó vào bốn vị trí, cho khoảng cách từ điểm sáng S đến thấu kính là: 52,21cm; 13,8cm; 30cm 24cm Hs viết đúng công thức tính hao phí Để giảm Php thì có hai cách: * Cách 1: Giảm R R (2,0 điểm) (2,0 điểm) l S Vì + Không thể giảm R cách giảm điện trở suất , vì các kim loại dùng làm dây dẫn có điện trở suất chênh không đến 10lần + Không thể giảm R cách giảm chiều dài l , vì khoảng cách từ máy phát đến nơi sử dụng là cố định + Để giảm R phải tăng S Muốn giảm Php 100lần thì R giảm 100lần, nên S tăng 100lần tốn kém * Cách 2: Tăng hiệu điện U Muốn giảm Php 100lần thì cần tăng U lên 10 lần nhờ máy biến Cách này lợi Bước 1: Đặt miếng cao su áp vào ống trụ nhúng sâu vào nước Bước 2: Từ từ nâng ống nhựa lên cao đến miếng cao su cách mặt nước đoạn là a thì nó tách khỏi ống và chìm xuống Đo a Khi miếng cao su bắt đầu tách khỏi ống thì hiệu các áp lực tác dụng lên mặt trên và mặt trọng lượng nó Gọi áp suất khí là p0 Áp suất tác dụng vào mặt miếng cao su là: p1 = p0 + 10D0(a + h) Áp suất tác dụng vào mặt trên bên ngoài ống là: p2 = p0 + 10D0.a (bên ống l à p0) 1,0 1,0 0,5 0,5 0,25 0,25 2 2 Ta có: P = F1 - F2 10.m p1. R p2 ( R r ) p0 r 10.D. R h p1. R p2 ( R r ) p0 r a.r D D0 (1 ) h.R (Với: D0, R, h và r đã cho; a đo được) 0,5 (7) (8)