Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2011-2012 - Sở giáo dục và đào tạo Hà Nam

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2011-2012 - Sở giáo dục và đào tạo Hà Nam

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH HÀ NAM LỚP 9 THCS NĂM 2011 Môn : VẬT LÍ ĐỀ THI CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút ( không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 06/04/2011 Bài 1. (5 điểm) Bốn điện trở R1, R2, R3, R4 được mắc vào đoạn mạch AB như hình 1. Đặt vào hai đầu của đoạn mạch một hiệu điện thế UAB = 9V. Biết R1 = R2 = R3 = 3 , R4 = 1. 1. Nối D và B bằng một vôn kế có điện trở rất lớn. Tính A C B cường độ + R R - dòng điện qua các điện trở và số chỉ của vôn kế. 1 4 R3 2. Tháo vôn kế đi, nối D và B bằng một ampe kế có điện D trở nhỏ không đáng kể. R2 Hình 1 a) Tính hiệu điện thế trên các điện trở. b) Tìm số chỉ của ampe kế và chiều dòng điện qua ampe kế. Bài 2.(6 điểm) Cho mạch điện như hình 2: Đặt vào hai đầu của đoạn mạch một hiệu điện thế UAB = 18V. Biến trở Rb có điện trở toàn phần RMN = 20 , R1 = 2 , đèn có điện trở R Ð = 2 , vôn kế có điện A D B trở rất lớn, ampe kế có điện trở nhỏ không đáng kể. V + - RĐ M 1. Điều chỉnh con chạy C để ampe kế chỉ 1A. C Rb a) Xác định vị trí con chạy C. R1 N b) Tìm số chỉ vôn kế khi đó. Hình 2 A c) Biết đèn sáng bình thường. Tìm công suất định mức của đèn. 2. Phải di chuyển con chạy C đến vị trí nào để công suất tiêu thụ trên biến trở đạt giá trị lớn nhất ? Giá trị lớn nhất ấy bằng bao nhiêu ? Cho biết độ sáng của đèn lúc này. 3. Biết đèn chịu được hiệu điện thế tối đa là 4,8V. Hỏi con chạy C chỉ được dịch chuyển trong khoảng nào của biến trở ? Bài 3. (6,5 điểm) Trên hình 3, vật sáng AB có dạng một đoạn thẳng đặt vuông góc với trục chính xy của thấu kính L1, A'B' là ảnh của AB tạo bởi thấu kính L1. Biết AB = 20cm, A'B' = 10cm, AA' = 54cm. B a) Thấu kính L1 là thấu kính gì ? Tại sao ? Bằng cách vẽ đường đi của tia / kính sáng, hãy xác định vị trí quang tâm O 1, các tiêu điểm chính F 1, F1 của thấu A’ A y L1. x B’ b) Bằng kiến thức hình học, hãy tính tiêu cự f1 của thấu kính L1. Hình 3 c) Giữ nguyên vị trí của vật AB và thấu kính L 1, đặt thêm một thấu kính phân kì L2 (có quang tâm O2) vào trong khoảng giữa vật và thấu kính L1 sao cho trục chính trùng nhau và khoảng cách O1O2 = 6cm. Biết ảnh A2B2 của AB tạo bởi hệ thấu kính là ảnh thật vàA2B2 0,8AB . Bằng kiến thức hình học, hãy tính tiêu cự f2 của thấu kính L2. Bài 4. (2,5 điểm) Có hai hộp kín, mỗi hộp có hai đầu dây ra ngoài. Trong một hộp có một bóng đèn pin, trong hộp còn lại có một điện trở. Hãy xác định bóng đèn pin nằm trong hộp nào. Dụng cụ: 1 nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi, 1 biến trở, 2 mili ampe kế, 1 mili vôn kế và các dây nối. HẾT (Giám thị coi thi không giải thích gì thêm ) Họ và tên thí sinh: Số BD:
2. HƯỚNG DẪN CHÂM THI HSG TỈNH MÔN VẬT LÝ NĂM 2011 Bài Nội dung ý 1(2,25điểm) + Do vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng qua vôn kế coi như bằng không.Mạch điện gồm R 2ntR3 / /R1 ntR 4 R .R R R R 6;R 1 23 2 R R R 3 Bài 1 23 2 3 123 R R AB 123 4 (5điể 1 23 m) UAB + I I4 3A R AB + UAC U1 IR123 6V ; UCB U4 3V U1 I 1 2A R1 UAC I2 I3 1A R 2 R3 UDC U3 I3R 3V, UDB U V UDC UCB 6V Vôn kế chỉ 6 vôn ý 2 (2,75 điểm) a(1,75 điểm) A C I B + R = 0 nên chập B với D mạch điện gồm : + - A R1 R4 I3 A R / /R ntR / /R 3 4 1 2 I2 UAB R3 + I1 I34 2,4A R134 U1 R1I1 7,2V; U3 U4 I34R34 1,8V U2 UAB 9V b(1điểm) U2 I2 3A; R 2 U3 I3 0,6A R3 +Tại nút D: I I2 I3 3,6A ; + Chiều dòng điện qua am pe kế từ D đến B Ý 1. (3 điểm) Bài 2 a( 2 điểm) + Mạch gồm : (RCM//RCN )ntR1ntRđ (6điể x(20 x) Đặt RCM = x thì RCN = 20 -x với 0 x 20 ; R m) CB 20 x(20 x) x2 20x 80 + R R R R 4 AB 1 d CB 20 20 UAB 18.20 + IAB 2 R AB x 20x 80 18.20 x(20 x) 18x(20 x) + U I R  CB AB CB x2 20x 80 20 x2 20x 80
3. UCB 18x(20 x) 1 18x + IA 2  2 R CN x 20x 80 20 x x 20x 80 18x + Ampe kế chỉ 1A 1 x2 2x 80 0 x2 20x 80 + Giải phương trình ta được x = 10 hoặc x = -8 (loại) + Vậy con chạy C ở chính giữa biến trở thì ampe kế chỉ 1A b( 0,5 điểm) 18.20 Với x = 10 ta có : I 2(A) ; U I R 2.2 4(V) AB 102 20.10 80 Ð AB Ð + Số chỉ của vôn kế là: UV UAB UÐ 18 4 14(V) 2 2 UÐ 4 c ( 0,5 điểm)+ Công suất định mức của đèn là: PÐ(đm) PÐ 8(W) R Ð 2 x(20 x) Ý 2(2 điểm)Đặt y R ; R R R R 4 y CB 20 AB Ð 1 CB UAB 18 + IAB Công suất tiêu thụ trên biến trở là: R AB y 4 2 2 2 18 18 + PCB IABR CB .y y 4 4 y y 4 + Áp dụng BĐT côsi ta có: y 2 4 4 y 2 18 + PCB 20,25 4 4 x2 20x x 14,5 + Dấu "=" xảy ra khi y y 4 4 y 20 x 5,5 + Vậy con chạy C ở vị trí sao cho R CM 5,5 hoặc R CM 14,5 thì công suất tiêu thụ trên biến trở đạt cực đại, giá trị cực đại bằng 20,25W. Cường độ dòng điện trong mạch lúc đó là: 18 18 + I 2,25(A) U I R 2,25.2 4,5(V) AB y 4 4 4 Ð AB Ð + Đèn sáng hơn bình thường Ý 3.(1 điểm) 18 36 + U I R  2 Ð AB Ð y 4 y 4 36 x2 20x + U 4,8(V) 4,8 y 3,5 3,5 Ð y 4 20 + x2 20x 70 0 4,5 x 15,5 + Vậy con chạy C chỉ được di chuyển trong khoảng sao cho điện trở của đoạn CM có giá trị từ 4,5 đến 15,5
4. Bài 3 Ý a(1,5 điểm) 6,5(đi + Vì ảnh ngược chiều vật là ảnh thật nên thấu kính là hội tụ ểm) + Nối B với B1 cắt trục chính tại O1 ( Tia qua quang tâm thì truyền thẳng) + Dựng thấu kính vuông góc với trục chính tại O1 + Từ B kẻ tia sáng song song với trục chính cắt thấu kính tại I .Nối I với B' cắt trục chính tại F / 1 (Tia song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm). + Kẻ B'K song song với trục chính, cắt thấu kính tại K, nối K với B cắt trục chính tại tiêu điểm F1. Ý b( 2,25 điểm) B  O1A ' A 'B' 10 1 + ABO1 ~ A 'B'O1 O1A AB 20 2 F1' A’ + O A 2.O A ' x 1 1 A F1 O1 y B' + O1A O1A ' 54cm + O1A 36(cm), O1A ' 18(cm) ' ' ' ' A 'B' A 'F1 O1A ' O1F1 + O1IF1  A 'B'F1 ' ' O1I O1F1 O1F1 ' O1A ' O1F1 A 'B' 1 18 f1 1 O1I AB (O1IBA là hình chữ nhật)+ ' + O1F1 AB 2 f1 2 f1 12(cm) Sơ đồ tạo ảnh: O2 O1 AB ' A B ' A B d d 1 1 d d 2 2 (L1) (L2) 1 1 2 2 B I + Ta có d1 = AO2 - O1O2= 36-6=30(cm) B1 K F1' A2 A A O A2B2 O1A2 F2 1 O2 1 + A2B2O1 ~ A1B1O1 B2 A1B1 O1A1 ' ' ' ' A2B2 A2F1 A2B2 O1A2 O1F1 O1KF1 ~ A2B2F1 ' ' O1K O1F1 A1B1 O1F1 ' ' ' O1A2 O1F1 O1A2 d2 12 d2 ' 12.d2 + ' d2 O1F1 O1A1 12 d2 d2 12 A1B1 O2A1 + ABO2 ~ A1B1O2 AB O2A A1B1 A1F2 A1B1 O2F2 O2A1 O2IF2 ~ A1B1F2 O2I O2F2 AB O2F2 ' ' ' O2F2 O2A1 O2A1 f2 d1 d1 d1 ' 30f2 + d1 O2F2 O2A f2 d1 30 30 f2 d' d' A B A B A B 12 f + Ta có 2  1 2 2  1 1 2 2 0,8  2 0,8 d2 d1 A1B1 AB AB d2 12 30 f2 ' ' ' 30f2 24f2 180 + d2 d1 O1O2 d1 6 d2 12 d1 6 6 30 f2 30 f2 12 f2 + Thay vào (4) ta được:  0,8 f2 20(cm) 24f2 180 30 f2 30 f2 Chú ý: Các đại lượng d1, d1', d2, d2', f1, f2 là các độ dài số học
5. Bài 4 + Để xác định hộp nào có chứa bóng đèn pin ta phải làm thí Hộp 1 (2,5 nghiệm nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện qua mA1 hai C điểm) hộp vào hiệu điện thế (Vẽ các đường đặc trưng Vôn - Am pe). mV + Mắc sơ đồ mạch điện như hình vẽ : mA2 Hộp 2 + Đo cường độ dòng điện qua các hộp và hiệu điện thế giữa hai đầu của mỗi hộp ứng với các vị trí khác nhau của con chạy C + Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện qua mỗi hộp vào hiệu điện thế giữa hai đầu của mỗi hộp I(A) + Kết quả : * Đường đặc trưng vôn - Am pe của điện trở là đường thẳng O U(V) * Đường đặc trưng vôn -Am pe của bóng đèn do sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ nên sẽ là một đường cong. + Từ đó sẽ xác định được trong hộp kín nào có chứa bóng đèn pin . * Chú ý : - Khi làm thí nghiệm điều chỉnh biến trở để hiệu điện thế thay đổi trong khoảng không quá lớn. - Nếu học sinh trình bày theo cách khác nhưng vẫn thể hiện được là xét quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế cho điểm tương tự