Kì thi: Học sinh giỏi lớp 9 cấp tỉnh - Môn thi: Vật lí

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Kì thi: Học sinh giỏi lớp 9 cấp tỉnh. Môn thi: Vật lí. Thời gian làm bài 150 phút không kể giao đề. Họ và tên: Đinh Tiến Khuê Chức vụ: Giáo viên. Đơn vị: Trường THCS Mộc Mam. NỘI DUNG ĐỀ THI: Hình 1 A S N B K + - Câu 1: (2,0 điểm) Treo thanh nam châm gần một ống dây (Hình 1). Đóng khóa K. Hiện tượng gì xảy ra với thanh nam châm? Giải thích hiện tượng. Câu 2: (4,0 điểm) Cho sơ đồ mạch điện như hình 2. Đèn Đ (6V – 3W), các điện trở có giá trị R1 = 6 Ω, R2 = 15 Ω, R3 = 6 Ω. Bỏ qua điện trở của ampe kế và các dây nối. Đặt vào hai đầu đoạn mạch A, B hiệu điện thế không đổi UAB. a) Biết rằng đèn Đ sáng bình thường. Xác định hiệu điện thế UAB và số chỉ của ampe kế A. b) Thay ampe kế bằng vôn kế có điện trở vô cùng lớn thì số chỉ của vôn kế bằng bao nhiêu. A Đ B R1 R2 R3 Hình 2 + _ P N M A Câu 3. (4,0 điểm) Một vật sáng AB đặt trước thấu kính phân kì cho ảnh cao 0,8cm. Giữ nguyên vị trí vật thay thấu kính phân kì bằng thấu kính hội tụ cùng độ lớn tiêu cự và cũng đặt ở vị trí cũ thì thu được ảnh thật cao 4cm, khi đó khoảng cách giữa hai ảnh là 72cm. Tìm tiêu cự của mỗi thấu kính và chiều cao của vật. Câu 4: (5,0 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình 3. Thanh kim loại MN đồng chất, tiết diện đều, có điện trở R =16, có chiều dài L. Con chạy C chia thanh MN thành 2 phần, đoạn MC có chiều dài a, đặt x = . Biết R1= 2, hiệu điện thế UAB = 12V không đổi, điện trở của các dây nối là không đáng kể. a) Tìm biểu thức cường độ dòng điện I chạy qua R1 theo x. Với các giá trị nào của x thì I đạt giá trị lớn nhất, nhỏ nhất. Tìm các giá trị đó? b) Tìm biểu thức công suất toả nhiệt P trên thanh MN theo x. Với giá trị nào của x thì P đạt giá trị lớn nhất? R1 + - B M N C Hình 3 A Câu 5: (2,5 điểm) Trên hình vẽ () là trục chính của thấu kính, AB là vật sáng đặt trước thấu kính cách thấu kính 40cm, A’B’ là ảnh của AB qua thấu kính và cách thấu kính một khoảng 15cm. Thấu kính đã cho là thấu kính gì? Bằng cách vẽ hãy xác định quang tâm, tiêu điểm của thấu kính đã cho? b) Bằng kiến thức hình học hãy tính tiêu cự của thấu kính? Câu 6: (2,5 điểm) Để truyền tải điện từ một nhà máy thủy điện đến khu dân cư người ta dùng một đường dây có tổng chiều dài là 10km, có đường kính là 4mm, điện trở suất là 1,57.10-8Ω.m. Hiệu điện thế sử dụng của khu dân cư là 220V, công suất tiêu thụ của cả khu dân cư là 1,1kW. Hãy tính : a) Điện trở của đường dây truyền tải điện và công suất hao phí trên đường dây. b) Hiệu điện thế và công suất điện tại nhà máy thủy điện. ---------------------------------HẾT-------------------------------- HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP TỈNH MÔN: VẬT LÍ I) HƯỚNG DẪN CHUNG. +) Thí sinh làm bài theo cách riêng nhưng đáp ứng được yêu cầu cơ bản vẫn cho đủ số điểm. +) Sau khi cộng điểm toàn bài, điểm tổng của bài để lẻ đến 0,25 điểm. II) ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM. Câu 1: (2 điểm) Ống dây đẩy nam cham và dây treo bị lệch sang phải - Giải thích: + Khi đóng mạch dòng điện chạy qua các vòng dây có chiều từ trên xuống( HS vẽ hình biểu diễn chiều dòng điện) + Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định được chiều đường sức từ trong lòng ống dây hướng từ A sang B nên đầu A là cực nam, đầu B là cực bắc của ống dây + Cực bắc của ống dây gần cực bắc của nam châm vĩnh cửu nên chúng đẩy nhau 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu2: (4 điểm) a) Vì ampe kế có điện trở rất nhỏ nên gộp A với N, P với B, IĐ R2 R3 I2 R1 I3 I1 RĐ Hình 2.1 ta được mạch hình 2.1 {R2 // (R1 nt [RĐ // R3])} - Cường độ D Đ định mức của đèn: Điện trở của đèn . +) Điện trở tương đương của đoạn mạch: +) R13Đ = R1 + R3Đ = 10 () - Vì đèn sáng bình thường nên U3 = UĐ =Uđm= 6 V và IĐ = Iđm = 0,5 (A). +) Cường độ dòng điện chạy qua R3: +) Cường độ dòng điện chạy qua R1: I1 = I3 + IĐ = 1,5A.= I13D +) Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch: U = U2 = U13Đ = I13DR13Đ = 1,5.10 = 15 (V). +) Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính: +) Quay về sơ đồ gốc Số chỉ của ampe kế IA = I – I3 = 1,5 (A). b) Khi thay ampe kế bằng vôn kế có điện trở vô cùng lớn thì mạch điện trở thành Đ R1 R3 2 RĐ R2 NnR2 V R1 // (R2 nt RĐ) nt R3 (hình 2.2) - Tính các điện trở: Hình 2.2 +) R2Đ = R2 + RĐ = 27(Ω). +) +) Rtđ = R3 + R12Đ = - Cường độ dòng điện mạch chính =I3 =I12Đ +) UMP = I 12Đ .R12Đ = 6,75 (V). +) Cường độ dòng điện qua R2 và đèn: Số chỉ của vôn kế UV = UĐ + U3 = 11,25 (V). 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 3: (4 điểm) 0,5 - OAB ~ có: (1) - có: , do AB = OI nên, (2) - Khi thay thấu kính phân kì bằng thấu kính hội tụ: nên (3) Chia 2 vế (1) cho (3) được: . Theo đề bài Xét có: Mà OI = AB Thế (4) vào (2) : . Giải phương trình tìm được: f = 20 (cm), OA = và 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 4 (5 điểm) R1 RMC RCN A B Vẽ lại mạch điện 0,5 a + Phần biến trở giữa M và C; giữa C và N: RMC= R = Rx; RCN= R= R(1-x) 0,5 + Điện trở tương đương của RMC và RCN là R0= R(1-x)x 0,5 + Điện trở toàn mạch Rtm= R0+R1= R1 + R(1-x)x (1) 0,5 + Cường độ dòng điện qua R1 là I = 0 x1 (2) 0,5 + Từ (2) ta thấy I đạt giá trị cực đại khi mẫu số nhỏ nhất x=0; x=1 Imax= 6(A) 0,5 + I đạt giá trị cực tiểu khi mẫu số đạt giá trị cực đại: R1 + R(1-x)x = 2+16x-16x2 có giá lớn nhất (Hàm bậc 2 có hệ số a âm nên nó có giá trị cực đại khi x= -b/2a=1/2) => I= Imin= 2 (A) 0,5 b + Công suất toả nhiệt trên thanh MN P= I2R0= (3) 0,5 + Biến đổi biểu thức (3) ta có: P= (4) + Áp dụng bất đẳng thức Côsi cho mẫu số của biểu thức (4) ta có: P = Pmax khi R1= R(1-x)x (5) + Thay số và giải phương trình (5) ta có 0,5 0,25 0,25 5 (2,5điểm) V ^ I . F/ . F O a) Ảnh A’B’ của AB là ảnh ảo vì A’B’ và AB nằm về cùng một phía đối với trục chính. Ảnh A’B’ là ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật AB nên thấu kính đã cho là thấu kính phân kì. + Xác định quang tâm O, F, F’ (hình vẽ) -Nối BB’ cắt trục chính tại O thì O là quang tâm của thấu kính. -Dựng thấu kính phân kì tại O vuông góc với trục chính. - Kẻ BI song song với trục chính cắt thấu kính tại I, nối IB’ cắt trục chính tại F’ thì F’ là tiêu điểm của thấu kính. Tiêu điểm còn lại là F đối xứng với F’ qua O. b) Xét hai tam giác đồng dạng: D OAB ~ D OA’B’ - Ta có: (1) Vì: D F’OI ~ D F’A’B’Ta có: (2) Mà AB = OI (3) Từ (1) ,(2) và (3) suy ra: = OF’=24cm Vậy tiêu cự của thấu kính là f = OF = OF’ = 24cm. 0, 25 0, 25 0, 25 0, 25 0, 5 0,25 0, 25 0,25 0,25 6 (2,5 điểm) a) - Tiết diện của dây dẫn là S = 0,25 - Điện trở của dây dẫn là 0,5 - Cường độ dòng điện trên đường dây bằng cường độ dòng điện tại nơi tiêu thụ và cường độ dòng điện tại nhà máy thủy điện là: Inguồn = Id = Itt = 0,5 - Công suất hao phí trên đường dây là: P hp = Id2.Rd = 52.12,5 = 312,5 (W) 0,25 b) - Công suất tại nhà máy thủy điện là P nguồn = P tiêu thụ  + P hp = 1100 + 312,5 = 1412,5 (W) 0,5 - Hiệu điện thế tại nhà máy thủy điện là P nguồn = I nguồn . Unguồn Unguồn = 0,5 …………………………… Hết……………………………..