b Một cái cốc hình trụ thành và đáy rất mỏng có độ cao H và thể tích V khi thả nổi theo phương thẳng đứng trên mặt một chất lỏng có khối lượng riêng D chứa trong một thùng lớn thì đáy cố[r]
(1)SỞ GD&ĐT NGHỆ AN Đề chính thức thức KỲ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH Năm học 2013 - 2014 Đề thi môn: Vật lý lớp - Bảng A Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài Cơ học (4 điểm) a) Anh cảnh sát giao thông ngồi trên ôtô chạy trên đường thẳng dùng máy đo để đo vận tốc ôtô chạy trước đó và ôtô chạy sau đó, ba xe chạy cùng chiều Máy cho biết vận tốc xe phía trước và xe phía sau tương ứng là v1=7m/s và v2=12m/s Biết vận tốc các xe này mặt đường là V1=90km/h và V2=72km/h Máy đo cho biết độ lớn vận tốc các vật chuyển động máy Hãy xác định vận tốc xe cảnh sát mặt đường b) Một cái cốc hình trụ thành và đáy mỏng có độ cao H và thể tích V thả theo phương thẳng đứng trên mặt chất lỏng có khối lượng riêng D chứa thùng lớn thì đáy cốc ngập sâu vào chất lỏng khoảng h Nếu cho cốc chìm hoàn toàn xuống đáy thùng (không khí không đọng lại cốc) thì lực mà đáy thùng tác dụng lên cốc là bao nhiêu? Bài Nhiệt học (4 điểm) Có ba cái bình cách nhiệt giống chứa lượng dầu cùng nhiệt độ phòng Người ta thả vào bình thứ khối kim loại đã nung nóng và chờ cân nhiệt thì lấy khối kim loại và thả vào bình thứ hai Chờ cho bình thứ hai đạt tới trạng thái cân nhiệt thì khối kim loại lại lấy và thả vào bình thứ ba Dầu bình thứ ba nâng lên bao nhiêu độ dầu bình thứ hai tăng thêm 0C và dầu bình thứ tăng thêm 200C? Dầu không bị trào khỏi bình suốt quá trình trên Bài Điện, từ học (7 điểm) Một em học sinh dùng điện trở để lắp thành mạch điện gồm hai nhánh song song hình Giá trị các điện trở đó là R1=R2=1; R3=2; R4=3 và R5=5 Khi mắc đoạn mạch trên vào Hình hiệu điện có thể thay đổi được, đo hiệu điện này và I(A) cường độ dòng điện tương ứng qua các nhánh, em này đã vẽ hai đoạn đồ thị phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện I II hình 1a) Nhánh nào có điện trở lớn và lớn bao nhiêu lần so với nhánh kia? Nhánh I (ứng với đường số I trên đồ thị) có thể U(V) bao gồm điện trở nào điện trở đã cho trên đây? 16 24 32 40 1b) Khi mắc mạch vào hiệu điện không đổi, để công suất tiêu thụ trên toàn mạch lớn thì trên nhánh có hai điện trở Hình phải mắc điện trở nào? Tại sao? Một thí nghiệm bố trí hình 3: Ống nhôm M đặt nằm ngang tiếp xúc vuông góc với hai giá dẫn điện và gắn trên Hình đế cách điện Giá nối với cực âm nguồn điện, giá nối với cực dương qua công tắc Khi đóng mạch điện, em có thể quan sát gì ống nhôm? Hãy giải thích tượng quan sát Bài Quang học (5 điểm) Cho thấu kính hội tụ và điểm sáng S hình Trong đó F và F' là hai tiêu điểm thấu kính a) Vẽ ảnh S' S qua thấu kính S b) Hãy mô tả chuyển động điểm S' cho điểm S dịch lại gần thấu kính theo phương song song với trục chính Hình F F' (2) c) Nếu để yên vị trí ban đầu, dùng bìa che khuất nửa thấu kính thì ảnh S' S thay đổi nào? ==== Hết ==== Đáp án và hướng dẫn chấm điểm môn: Vật lý lớp - Bảng A Bài Cơ học (4 điểm) a) Đổi đơn vị: V 1=90 km/h=25 m/ s ; V 2=72 km/h=20 m/ s Máy đo độ lớn vận tốc máy (tức là vận tốc chuyển động tương đối xe trước và xe sau xe cảnh sát) nên không biết rõ các xe này chuyển động xa dần hay gần lại dần xe cảnh sát Vì vậy, trường hợp ta phải xét hai khả năng: xa và lại gần Gọi V0 là vận tốc xe cảnh sát mặt đường * Xét chuyển động tương đối xe cảnh sát và xe phía trước: - Nếu xe chuyển động xa nhau: V 0=V − v 1=18 m/s - Nếu xe chuyển động lại gần nhau: V 0=V + v 1=32 m/ s * Xét chuyển động tương đối xe cảnh sát và xe phía sau: - Nếu xe chuyển động xa nhau: V 0=V + v 2=32 m/s - Nếu xe chuyển động lại gần nhau: V 0=V − v 2=8 m/s Trong hai trường hợp thì V0 phép nhận giá trị Vậy vận tốc xe cảnh sát có thể là V 0=32 m/s=115 ,2 km/h b) Gọi P là trọng lượng cốc Khi cốc trên mặt chất lỏng, lực đẩy Acshimet V tác dụng lên cốc là: F A =10 DSh , đó diện tích đáy cốc là: S= H h Khi cốc lực này cân với trọng lượng cốc: P=10 DV H Khi cốc chìm xuống đáy bình, lực mà đáy bình tác dụng lên đáy cốc hiệu trọng lượng cốc và lực đẩy Acshimet: F=P− F A Nhưng lực đẩy Acshimet là không đáng kể (vì cốc có thành và đáy mỏng, phần chất lỏng bị chiếm chỗ không đáng kể) Vậy đó lực mà cốc tác dụng lên đáy bình trọng lượng nó: h P=10 DV H 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Bài Nhiệt học (4 điểm) Giả sử nhiệt dung khối kim loại là C, nhiệt dung bình có dầu là Cb Gọi t0 là nhiệt độ ban đầu dầu, nhiệt độ sau bình thứ nhất, thứ hai và thứ ba là t1, t2 và t3 Khi khối kim loại mang từ bình thứ sang bình thứ hai thì nó tỏa nhiệt lượng là C(t −t 2) , bình thứ hai nhận nhiệt lượng Cb (t −t 0) và nhiệt lượng này phải nhau: C( t −t 2)=C b (t − t ) (1) Tương tự, có thể viết phương trình truyền nhiệt mang khối kim loại từ bình thứ hai sang bình thứ ba: C( t −t 3)=C b (t −t 0) (2) (¿ C) Ta nhận thấy: t −t 2=(t −t 0) −(t −t )=20 −5=15 ¿ Giả sử nhiệt độ bình thứ ba tăng thêm lượng Δt=t −t Khi đó: t −t 3=(t −t )−(t − t )=5 − Δt (3) Giải hệ (1), (2) và (3) ta nhận được: Δt=1 , 25 C 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1,5 (3) Bài Điện từ học (7 điểm) a) Các nhánh tuân theo định luật Ôm nên đồ thị phụ thuộc dòng điện vào hiệu điện là đường thẳng (R không đổi) Nên có thể tính R điểm trên đồ thị: 8 Nhánh I: r 1= =8 (Ω); nhánh II: r 2= =4( Ω) Như nhánh I có điện trở lớn gấp đôi điện trở nhánh II Vì nhánh I có điện trở là 8, nên nhánh này có thể bao gồm: * R4 và R5 * R1, R3 và R5 * R2, R3 và R5 b) Công suất tiêu thụ trên mạch điện tỷ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch U2 đó: P=UI= R Mạch điện đã cho có hai nhánh song song Điện trở tương đương mạch song song nhỏ điện trở nhánh Thật vậy, giả sử mạch có hai nhánh có điện trở r1 và r2 và giả sử r1 bé Rõ ràng: 1 1 < + = ⇒ R<r r1 r1 r2 R Do đó để có điện trở tương đương mạch nhỏ nhất, ta cần xác định cách chọn các điện trở cho có nhánh có điện trở nhỏ có thể Muốn vậy, ta cần chọn hai điện trở nhỏ mắc vào nhánh có hai điện trở Tức là nhánh có hai điện trở phải là các điện trở R1 và R2 Còn nhánh có điện trở chính là R3, R4 và R5 Khi đóng mạch có thể quan sát ống nhôm chuyển động lăn sang phải Khi đóng mạch có dòng điện chạy qua ống nhôm, ống nhôm đặt từ trường nam châm hình chữ U nên bị từ trường tác dụng lực làm nó chuyển động Vì giá nối với cực dương nguồn điện nên dòng điện chạy qua ống nhôm theo chiều từ phía trước phía sau trang giấy Áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta xác định lực từ hướng sang phải Nên ống nhôm bị đẩy bên phải 1,25 0,75 0,5 1,0 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 Bài Quang học (5 điểm) S a) Vẽ ảnh S' S qua thấu kính: Dùng tia nào đó, F' nên dùng tia qua quang tâm và tia song song với trục chính F tia ló qua S' b) Khi S đến gần thấu kính theo phương song song với trục chính thì F' không thay đổi, nên ảnh có thể nằm trên tia này Nhưng S càng gần thấu kính thì tia qua quang tâm cắt tia qua F' càng xa thấu kính Vì vậy, S đến gần thấu kính chưa tới vị trí ngang tiêu điểm thì S' chuyển động ngày càng xa thấu kính và chuyển động theo tia IS' hình vẽ 0,5 I S F' F 0,75 S' Cho đến S ngang với tiêu điểm thì hai tia trên không cắt nên không tạo ảnh (nói cách khác là ảnh xa vô cùng) 0,5 0,75 S' Khi S vào phía tiêu điểm thì đường kéo dài hai tia trên cắt trước thấu kính Vậy đó cho ảnh ảo Mặt khác S càng gần thấu kính thì điểm cắt (tức là ảnh ảo) 1,0 S F' F (4) càng gần thấu kính và chuyển động trên đường kéo tia IS' Khi S sát với thấu kính thì S' vừa tiến sát đến thấu kính c) Tất các tia xuất phát từ S, qua thấu kính thì đến hội tụ S' Nếu che khuất nửa thấu kính thì có nửa số tia đến S' Vì vị trí S' giữ nguyên độ sáng nó giảm nửa 0,5 0,5 0,5 (5)