Đề khảo sát chọn đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý

phòng gd- đt Vĩnh Tường Đề khảo sát chọn đội tuyển HSG Năm học 2007 – 2008 . Môn : Vật Lý Thời gian 150 phút (Không kể thời gian phát đề) Câu 1:(2 điểm) R R + U - R r r V2 V1 Hai bến A và B ở cùng một phía bờ sông. Một ca nô xuất phát từ bến A, chuyển động liên tục qua lại giữa A và B với vận tốc so với dòng nước là v1 = 30 km/h. Cùng thời điểm ca nô xuất phát, một xuồng máy bắt đầu chạy từ bến B theo chiều tới bến A với vận tốc so với dòng nước là v2 = 9 km/h. Trong thời gian xuồng máy chạy từ B đến A thì ca nô chạy liên tục không nghỉ được 4 lần khoảng cách từ A đến B và về A cùng lúc với xuồng máy. Hãy tính vận tốc và hướng chảy của dòng nước. Giả thiết chế độ hoạt động của ca nô và xuồng máy là không đổi ; bỏ qua thời gian ca nô đổi hướng khi đến A và B; chuyển động của ca nô và xuồng máy đều là những chuyển động thẳng đều . Câu 2 : (2 điểm) Cho mạch điện như hình bên . Hiệu điện thế U không đổi và U = 15 V, các điện trở R = 15 r; điện trở các dây nối nhỏ không đáng kể. Hai vôn kế V1 và V2 giống nhau có điện trở hữu hạn và điện trở mỗi vôn kế là RV ; vôn kế V1 chỉ 14 V . Tính số chỉ của vôn kế V2 . Câu 3: (1,5 điểm) 0 40 30 20 t0C N(giọt) 200 500 Trong một bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa m0 = 100g nước ở nhiệt độ t0 = 200C . Người ta nhỏ đều đặn các giọt nước nóng vào nước đựng trong bình nhiệt lượng kế. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nhiệt độ nước trong bình nhiệt lượng kế vào số giọt nước nóng nhỏ vào bình được biểu diễn ở đồ thị hình bên . Hãy xác định nhiệt độ của nước nóng và khối lượng của mỗi giọt nước . Giả thiết rằng khối lượng của các giọt nước nóng là như nhau và sự cân bằng nhiệt được thiết lập ngay sau khi giọt nước nhỏ xuống ; bỏ qua sự mất mát nhiệt do trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh và với nhiệt lượng kế khi nhỏ nước nóng . Câu 4: (1,5 điểm) Từ một hiệu điện thế U1 = 2500V, điện năng được truyền bằng dây dẫn điện đến nơi tiêu thụ. Biết điện trở dây dẫn là R = 10 và công suất của nguồn điện là 100kW. Hãy tính : Công suất hao phí trên đường dây tải điện . Hiệu điện thế nơi tiêu thụ . Nếu cần giảm công suất hao phí đi 4 lần thì phải tăng hiệu điện thế của hai cực nguồn điện lên mấy lần? Câu5 : (2,0 điểm) Một vật phẳng nhỏ AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ sao cho điểm B của vật nằm trên trục chính của thấu kính và cách quang tâm của thấu kính một khoảng OB = a. Người ta nhận thấy rằng, nếu dịch chuyển vật đi một khoảng b = 5cm lại gần hoặc ra xa thấu kính thì đều được ảnh của vật có độ cao bằng 3 lần vật, trong đó một ảnh cùng chiều và một ảnh ngược chiều với vật . Dùng cách vẽ đường đi của các tia sáng từ vật đến ảnh của nó qua thấu kính, hãy tính khoảng cách a và tiêu cự của thấu kính . Câu 6: (1,0 điểm) Treo một vật kim loại vào một lực kế . Trong không khí lực kế chỉ P1 ; khi nhúng vật vào nước lực kế chỉ P2. Cho biết khối lượng riêng của không khí là D1, khối lượng riêng của nước là D2. Tính khối lượng và khối lượng riêng của vật kim loại đó . ....................................Hết................................. phòng gd- đt Vĩnh Tường hưỡng dẫn chấm đề khảo sát chọn đội tuyển HSG Năm học 2007-2008 . Môn : Vật Lý Thời gian 150 phút (Không kể thời gian phát đề) yêu cầu nội dung Biểu điểm Câu 1 2,0 điểm Gọi quãng đường từ A đên B có chiều dài là s (km). Giả sử dòng nước có chiều từ A đến B và vận tốc của dòng nước đối với bờ là v0 . Do vậy vận tốc của canô đối với bờ khi đi từ A về B là v1+v0 và khi canô chuyển động từ B về A là v1-v0 ; vận tố của xuồng máy đối vớ bờ là v2-v0 (Điều kiện v0 : v0<v1 và v0< v2) 0,25 điểm Thời gian xuồng máy đi từ bến B về bến A là t1 = 0,25 điểm Thời gian canô chuyển động từ A về B có 2 lần xuôi dòng và 2 lần ngược dòng là t2 = 2(+) 0,25 điểm Vì canô cùng xuất phát và dến A cùng lúc với xuồng máy nên ta có t1 = t2 hay = 2(+) (1) 0,25 điểm Biến đổi (1) ta được phương trình với ẩn v0 là : v02 - 120v0 + 180 = 0 (2) 0,5 điểm Giải phương trình (2) ta được hai nghiệm : v01 1,5km/h ; v02 118,5km/h 0,25 điểm Biện luận : Ta lấy nghiệm v0 = v01 = 1,5km/h vì nếu v0=v02 = 118,5km/h thì cả canô và xuồng máy không tghể chuyển động trên sông được . (Chú ý : nếu HS giả thiết chiều dòng nước từ B đến A thì KQ tìm ra sẽ được 2 nghiệm âm) Do đó chiều dòng nước từ A đến B 0,25 điểm Câu 2 2,0 điểm Kí hiệu cường độ dòng điện , các điểm A,B,C trên đoạn mạch điện như hình vẽ B A I I2 I1 C R R + U - R r r V2 V1 Ta có : U = I r + U1 = I r + I1Rv U – I r = I1Rv = 14 Do đó I = 0,25 điểm Ta lại có I = I1 + I2 = + Biến đổi ta được : = + = ; Thay r = ta có : = 16- 11RRV – 42R2 = 0 (*) 0,50 điểm Giải phương trình (*) ta được RV1 = 2R và RV2 = - ; Ta loại nghiệm RV= - vì RV= - < 0, do vậy RV = 2R 0,25 điểm Ta có = = 2 = = (1) 0,25 điểm Mặt khác ta lại có = = = Suy ra (2) 0,25 điểm Từ (1) và (2) ta có UAB = 6V và UV2 = 4 V 0,50 điểm Câu 3: 1,5 điểm Giả sử khối lượng mỗi giọt nước là m, nhiệt độ là tx , nhiệt dung riêng của nước là c. Từ đồ thị ta thấy khi nhỏ được 200 giọt nước thì nhiệt độ trung bình của nước trong bình nhiệt lượng kế là 300C , Khi nhỏ 500 giọt nước thì nhiệt độ trung bình của nhiệt lượng kế là 400C do đó : Khi nhỏ 200 giọt nước nóng với t1 là nhiệt độ cân bằng ta có phương trình cân bằng nhiệt : 200mc(tx-t1) = m0c(t1- t0) t1= (1) 0,50 điểm Khi nhỏ 500 giọt nước nóng với t2 là nhiệt độ cân bằng ta có phương trình cân bằng nhiệt : 500mc(tx-t2) = m0c(t2- t0) t2= (2) 0,50 điểm Biến đổi từ (1) 200mtx + m0t0 = 30(200m + m0) (1’) từ (2) 500mtx + m0t0 = 40(500m + m0) (2’) Nhân vế (1’) với 5, nhân vế (2’) với 2 ta có : 3m0t0 = 70m0 – 10 000m .Do đó m = Thay m vào vào (1’) ta tính được tx = 800C 0,50 điểm Câu 4: 1,5 điểm ta tính được cường độ dòng điện trên đường dây I = P/U = 40 A Do đó công suất hao phí trên đường dây là =16KW 0,25 điểm Hiệu điện thế bị giảm trên đường dây là : = 400V 0,25 điểm Hiệu điện thế ở nơi tiêu thụ : U’ = U - = 21000V 0,25 điểm Trước khi tăng hiệu điện thế ở hai cực của máy phát, công suất dòng điện là : ; Sau khi tăng hiệu điện thế công suất dòng điện là : Theo yêu cầu Do đó U2= 2U1= 5000V. Vậy giảm hao phí đi 2 lần thì phải tăng hiệu điện thế ở hai cực máy phát lên 2 lần 0,75 điểm Câu 5 2,0 điểm Kí hiệu của vật khi tiến lại gần thấu kính là A1B1 và khi ra xa thấu kính là A2B2 . Vẽ đường đi của các tia sáng để tạo ảnh của vật ứng với các vị trí đặt vật , ta được các ảnh và như hình vẽ I F A1 A2 1 B2 B1 O 0,50 điểm ( phải có cả hình vẽ đúng và kí hiệu) Xét hai tam giác đồng dạng OA1B1 và ta có : (1) 0,25 điểm Xét hai tam giác đồng dạng OA2B2 và ta có : (2) 0,25 điểm Xét hai tam giác đồng dạng FOI và ta có : Kí hiệu OF = f ta suy ra Vậy và Thay các giá trị này vào (1) và (2) ta được : và 0,50 điểm Do vậy B1B2 = 2f/3 = 10 cm f = 15 cm Vậy tiêu điểm F nằm cách thấu kính 15 cm 0,25 điểm Điểm B nằm cách đều B1 và B2 một khoảng cách 5 cm. Thay f = 15cm vào biểu thức trên ta được OB1 = 10 cm. Vậy OB = a = 10 + 5 = 15 cm Suy ra điểm B nằm trùng với tiêu điểm thấu kính . 0,25 điểm Câu 6 1 điiểm Giả sử thể tích của vật là V; trọng lượng của vậtg là P, lực đẩy Acsimettacs dịng lên vật của không khí và của nước là FA1 và FA2 : -Só chỉ của lực kế khi đặt vật trong không khí là :P1 = P - FA1 = P – 10D1V (1) -Só chỉ của lực kế khi nhúng chìm vật trong nước là:P2 = P - FA2 = P – 10D2V (2) 0,25 điểm Từ (1) và (2) suy ra V = 0,25 điểm Từ (1) ta tính được P = F1 + 10D1V = , Do đó ta có khối lượng của vật là m = 0,25 điểm Khối lượng riêng của vật là D = 0,25 điểm Chú ý : Học sinh làm theo các cách khác với cáh trình bày trong hưỡng dẫn chấm nếu đúng vẫn cho điểm tối đa từng phần và cả bài theo phân phối điểm tương ứng từng phần và cả bài theo hưỡng dẫn chấm . Nếu học sinh sai sót đơn vị dưới 3 lỗi thì trừ 0,25 điểm toàn bài , nếu sai từ 4 lỗi trở lên thì trừ toàn bài 0,50 điểm Nếu học sinh sai về hiện tượng vật lý thì có thể trừ một nửa số điểm của toàn bài .