Giải Do sắt là vật liệu dẫn từ nên khi đưa lại gần nam châm như hình vẽ thì hai thanh sắt sẽ bị nhiễm từ và trở thành hai nam châm cùng dấu, do đó chúng đẩy nhau nên thanh sắt 1 bị rơi..[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CÀ MAU ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi gồm có trang) ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TỈNH LỚP THCS NĂM HỌC 2015-2016 Môn thi: Vật lý Ngày thi: 20 – – 2016 Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Bài 1: (4 điểm): Một người dự định xe đạp từ A đến B với vận tốc không đổi 12km/h a) Nếu người đó tăng tốc lên thêm 3km/h thì đến sớm Tính quãng đường AB và thời gian dự định từ A đến B b) Thực tế ban đầu người đó với vận tốc không đổi v1 = 12km/h quãng đường s1 thì xe đạp bị hỏng phải sửa chữa 15 phút Trong quãng đường còn lại, người đó với vận tốc không đổi v 15km/h thì đến sớm dự định là 30 phít Tính quãng đường s1 Giải s t 12 h a) Thời gian dự định ban đầu: s t1 15 h Thời gian thực tế hết đoạn đường: s s t t1 1 s 60km 12 15 Do đến sớm 1h nên: s 60 t 5h 13 12 thời gian dự định: b) Thời gian thực tế hết quãng đường: s 15 60 s1 s1 255 t2 h 12 60 15 60 30 h Do đến sơn dự định 30 phút ( 60 ) nên: 30 60 s1 255 60 t t2 s1 15km 60 12 60 12 Bài 2: (1 điểm): Cho các dụng cụ gồm: Bình chia độ, dầu hỏa, số viên bi xe đạp ( n viên bi xác định) giống cần xác định thể tích và bán kính Nêu phương án thực hành xác định thể tích và bán kính viên bi Cho biết thể tích V hình cầu và bán kính R nó liên hệ với theo công thức V R3 Giải - Đầu tiên cho dầu hỏa vào bình chia độ và xác định thể tích V1 - Tiếp theo cho n viên bi vào và xác định thể tích V2 (lưu ý: V2 phải vạch chia bình chia độ) (2) V V V n - Khi đó thể tích viên bi xác định: 3V 3(V2 V1 ) V R3 R 4 4 n - Bán kính viên bi: Bài 3: (4 điểm): Một vật sáng AB đặt trước thấu kính hội tụ L (điểm A nằm trên trục chính, AB nghiêng với trục chính B góc 60 ) Biết OA = 40cm, AB = 8cm, OF = 600 20cm O F A a) Vẽ ảnh vật AB qua thấu kính b) Xác định độ lớn ảnh A’B’ Giải F’ a) - Từ B dựng tia tới BI song song trục chính cho tia ló qua F’ Tiếp tục từ B dựng tia tới qua quang tâm O tia ló truyền thẳng cắt tia IF’ B’ - Từ B dựng tới theo phương dọc theo chiều dài AB, thì tia ló gặp tia IF’ B’, cắt trục chính điểm đó là ảnh A’ A - Dựng thêm điểm C và D hình vẽ, cách dựng ảnh ta xác định ảnh C’ và D’ Khi đó A’B’ là ảnh cần tìm AB b) Tính A’B’ = ? AC OA ' ' OAC ~ OAC ' ' ' AC OA (1) Ta có : OI F 'O AC F 'O F OI ~ F AC ' ' ' ' ' ' ' AC F A AC OA OF' (2) ' ' ' ' (3) OA F 'O ' OA' 40cm ' ' Từ (1) (2) ta có : OA OA OF AD cos AD AB.cos 8.cos600 4cm AB Trong ADB có : BD sin BD AB.sin 8.sin 600 4 3cm AB Suy : OD = OA – AD = 40 – = 36cm DB OD ODB ~ OD ' B ' ' ' D B OD ' (3) Ta lại có : F 'O OI DB F 'O ' ' ' ' F OI ~ F D B ' ' ' ' ' ' ' ' F D DB D B F D (4) ' OD FO 36 20 ' OD ' 45cm ' ' ' ' OD OD 20 Từ (3)(4) ta có : OD OD OF ' ' ' ' Suy : A D OD OA 45 40 5cm DB OD DB.OD ' 3.45 ' ' ' DB 5 3cm ' ' ' OD 36 Thế OD 45cm vào (3) ta có : D B OD ' ' ' ' ' ' 2 ' ' Mặt khác : ( A B ) ( A D ) ( D B ) 5 (5 3) 100 A B 10cm Bài :(4 điểm): Cho bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa nước nhiệt độ t = 200C Người ta thả vào bình này cầu giống đã đốt nóng đến 200 0C Sau thả cầu thứ thì nhiệt độ nước bình cân nhiệt là t = 800C Biết nhiệt dung riêng nước là 4200J/kg.K Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường và bình nhiệt lượng kế Giả sử nước không bị tràn ngoài bình a) Nếu thả tiếp cầu thứ hai, thứ ba thì nhiệt độ nước bình cân nhiệt là bao nhiêu ? b) Cần thả bao nhiêu cầu để nhiệt độ nước bình cân là 180 C ? Giải a Gọi khối lượng và nhiệt dung riêng nước và cầu là : m1c1 và m2c2 Khi thả cầu thứ : m1c1 (tcb1 t0 ) m2c2 (t2 tcb1 ) m1c1.60 m2c2 120 Suy : m1c1 2m2c2 (1) Khi thả tiếp cầu thứ hai: (m1c1 m2c2 )(tcb t0 ) m2c2 (t2 tcb ) (2) Thế (1) vào (2) : 3m2c2 (tcb 80) m2c2 (200 tcb ) tcb 110 C Nếu thả tiếp cầu thứ ba : (m1c1 2m2c2 )(tcb tcb ) m2c2 (t tcb ) (3) Thế (1) vào (3) : 4m2c2 (tcb3 110) m2c2 (200 tcb3 ) tcb3 128 C b Gọi số lượng cầu cần thả vào là n, nhiệt độ cân đạt 1800C ta có : m1c1 (tcb t0 ) n.m2c2 (t2 tcb ) 2m2c2 160 n.m2c2 20 n 16 (4) Vậy cần thả liên tiếp 16 cầu để nhiệt độ cân đạt 1800C Bài 5: (2 điểm): Cho mạch điện hình vẽ Đặt vào hai đầu A, B hiệu điện U = 12V không đổi Biết R1 5 , R2 1 , R3 3 , R là biến trở x Điều chỉnh Rx cho công suất tiêu thụ trên Rx là cực đại Tìm Rx và công suất cực đại trên Rx Bỏ qua điện trở các dây nối và phụ thuộc vào nhiệt độ điện trở Giải Sơ đồ mạch điện mắc sau : ((R1 nt R2) // R3) nt Rx R R1 R2 5 6 Điện trở tương đương cụm 1,2 : 1,2 R R 6.3 R1,2,3 1,2 2 R1,2 R3 Điện trở tương đượng cụm 1,2,3 : R R1,2,3 Rx 2 Rx Điện trở tương đương toàn mạch : td U 12 I x I Rtd Rx Dòng điện qua R : x 122 122 Px Rx I Rx (2 Rx ) Rx R x Công suất Rx : Rx R x Công suất R cực đại : ( ) x x 4 Rx 4 Rx 2 R R x Áp dụng bất đẳng thức cosi : x , biểu thức này đạt giá trị nhỏ 12 Pmax 18W 44 là Khi đó : và biểu thức trên đạt giá trị nhỏ : Rx Rx2 4 Rx 2 Rx Bài 6: (4 điểm): (5) Cho mạch điện hình vẽ Biết R =45 , R2 = 90 , R3 = 15 , R4 là biến trở Hiệu điện UAB không đổi ; bỏ qua điện trở ampe kế, khóa K và dây nối a) Khi khóa K mở, điều chỉnh R = 24 thì ampe kế 0,9A Tính UAB b) Điều chỉnh R4 đến giá trị cho dù đóng hay mở khóa K thì số ampe kế không đổi Tính R4 c) Với giá trị R4 vừa tìm câu b Tìm số ampe kế và cường độ dòng điện qua khóa K K đóng Giải Khi khóa K mở : ((R1 nt R3) // R2) nt R4 R R1 R3 45 15 60 a Điện trở tương đương cụm 1,3 : 1,3 U I R 0,9.60 54V Hiệu điện cụm 1,3 : 1,3 1,3 R R 60.90 R1,2,3 1,3 36 R2 R1,3 60 90 Điện trở tương đượng cụm 1,2,3 : R R1,2,3 24 36 60 Điện trở tương đượng toàn mạch : Rtđ = U U1,3 U 54V Hiệu điện cụm 1,2,3 : 1,2,3 U 54 I 0,6 A R2 90 Dòng điện qua R : Dòng điện qua mạch chính : I = I4 = I1,3 + I2 = 0,9 + 0,6 =1,5A Hiệu điện toàn mạch : UAB = I Rtđ = 1,5.60 = 90V b Khi khóa K mở, mạch điện vẽ lại sau : ((R1 nt R3) // ) nt R4 R R1 R3 45 15 60 Điện trở tương đương cụm 1,3 : 1,3 R R 60.90 R1,2,3 1,3 36 R1,3 R2 60 90 Điện trở tương đương cụm 1,2,3 : R R1,2,3 R4 Điện trở toàn mạch : td U 90 I1,2,3 I Rtd 36 R4 Dòng điện qua mạch chính : 90.36 36 R Hiệu điện hai đầu cụm 1,3: U 90.36 54 I A1 I1,3 1,3 : 60 R1,3 36 R4 36 R4 Dòng điện qua ampe kế : (1) Khi khóa K đóng mạch điện vẽ lại sau : ((R3 // R4) nt R2) // R1 U1,2,3 U1,3 U I1,2,3 R1,2,3 (6) Điện trở cụm 3,4 : R3 R4 15R4 R3 R4 15 R4 R3,4 Điện trở cụm 2,3,4 : R2,3,4 R2 R3,4 90 I 2,3,4 I 3,4 Dòng điện qua cụm 2,3,4 : Hiệu điện hai đầu R4 : 15 R4 105R4 90.15 15(7 R4 90) 15 R4 15 R4 15 R4 U 90 6(15 R4 ) R2,3,4 15(7 R4 90) / 15 R4 R4 90 U U 3,4 I 3,4 R3,4 6(15 R4 ) 15 R4 90 R4 R4 90 (15 R4 ) R4 90 U 90 R4 / R4 90 R4 I A I R3 15 R4 90 (2) Dòng điện qua ampe kế : Dòng qua ampe kế hai trường hợp nên ta có : IA1 = IA2 R 45 54 R4 R 27 R4 810 0 36 R4 R4 90 R4 18(loai ) Vậy điều chỉnh R4 = 45 thì dòng điện qua ampe kế hai trường hợp là c Xét trường hợp K đóng, mạch điện sau : ((R3 // R4) nt R2) // R1 R4 6.45 I A I A R4 90 7.45 90 Dòng điện qua ampe kế lúc này: Rtd Điện trở toàn mạch : R2,3,4 R1 405 R2,3,4 R1 13 I Dòng điện qua mạch chính : U4 U 90 26 A Rtd 405 / 13 90 R4 90.45 10V R4 90 7.45 90 Hiệu điện hai đâì R4 : U I4 A R4 Dòng điện qua R : 26 A 9 Xét mạch gốc nút B : A A Vậy R4 = 45 K đóng thì số ampe kế là và dòng qua khóa K là Bài 7: (1 điểm): Một nam châm hình chữa U khép I I K I I K I I kín bới sắt Cầm nam châm giơ lên cao, sắt không bị rơi Nhưng cho sắt chạm vào Sắt (7) nam châm hình vẽ thì sắt bị rơi xuống Giải thích vì ? Giải Do sắt là vật liệu dẫn từ nên đưa lại gần nam châm hình vẽ thì hai sắt bị nhiễm từ và trở thành hai nam châm cùng dấu, đó chúng đẩy nên sắt bị rơi (Nhưng trên thực tế sắt hai đầu cực nên bị nhiễm từ thì từ trường nó mạnh sắt 2, mặt khác sắt nối tắt hai đầu nam châm nên từ trường qua sắt giảm Do đó lực hút nam châm với sắt yếu với sắt 1, nên sắt rơi không phải sắt rơi) - HẾT - (8)