SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP NĂM HỌC 2013 – 2014 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 150 phút (khơng kể thời gian giao đề) Bài 1: Một nguồn sáng điểm S đặt trục thấu kính hội tụ, cách thấu kính khoảng d Biết thấu kính có tiêu cự f = 20 cm đường kính rìa D = cm Một ảnh M đặt vng góc với trục thấu kính cách điểm sáng khoảng L = 50 cm cho thấu kính nằm điểm sáng a Với d = 45 cm, tìm đường kính vệt sáng b Giữ điểm sáng S cố định, di chuyển thấu kính theo phương trùng với trục khoảng điểm sáng S Tìm d để đường kính vệt sáng nhỏ xác định giá trị nhỏ Bài 2: Một người đứng quan sát chuyển động đám mây đen từ khoảng cách an tồn Từ lúc người nhìn thấy tia chớp phát từ đám mây, phải sau thời gian t1 = 20 s nghe thấy tiếng sấm tương ứng Tia chớp thứ hai xuất sau tia thứ khoảng thời gian T1 = phút sau khoảng thời gian t2 = 5s kể từ lúc nhìn thấy tia chớp thứ hai, nghe thấy tiếng sấm Tia chớp thứ ba xuất sau tia thứ hai khoảng thời gian T2 = phút sau khoảng thời gian t3 = 30 s kể từ lúc nhìn thấy tia chớp thứ ba, nghe thấy tiếng sấm Cho đám mây đen chuyển động không đổi chiều đường thẳng nằm ngang, với vận tốc không đổi Biết vận tốc âm khơng khí u = 330 m/s; vận tốc ánh sáng c = 3.108 m/s Tính khoảng cách ngắn từ đám mây đen đến người quan sát tính vận tốc đám mây đen Bài 3: Cho ba điện trở R1, R2 R3 = 16 Ω, điện trở chịu hiệu điện tối đa tương ứng U1 = U2 = V, U3 = 12 V Người ta ghép ba điện trở thành mạch điện AB hình vẽ, biết điện trở tương đương mạch RAB = Ω a Tính R1 R2 biết đổi chỗ R3 với R2 điện trở mạch ’ R AB = 7,5 Ω b Tính cơng suất lớn mà điện trở chịu c Mắc nối tiếp đoạn mạch AB với đoạn mạch BC gồm bóng đèn loại V – W Đặt vào hai đầu AC hiệu điện U = 16 V không đổi Tính số bóng đèn nhiều sử dụng để bóng sáng bình thường điện trở khơng bị hỏng Lúc đèn ghép với nhau? Bài 4: Trên hình vẽ ta có bình lớn có chứa hai chất lỏng khơng trộn lẫn vào có khối lượng riêng D1 = 1000 kg/m3 D2 = 800 kg/m3, mặt ngăn cách hai chất lỏng mặt phẳng nằm ngang Một khối trụ đồng có tiết diện S = 20 cm2 chiều cao h = 15 cm thả vào chất lỏng cho trục hình trụ thẳng đứng Khi cân chiều cao phần hình trụ chất lỏng bên h1 = 10 cm Xác định khối lượng riêng chất làm hình trụ Khi khối trụ vị trí cân bằng, dùng lực F có hướng thẳng đứng để ấn khối trụ xuống Quá trình diễn thật chậm cho thời điểm hình trụ ln trạng thái cân bằng, trục hình trụ thẳng đứng Kết thúc trình này, mặt hình trụ nằm mặt phân cách đoạn h2 = cm a Vẽ đồ thị phụ thuộc lực F vào qng đường dịch chuyển x hình trụ Tính giá trị F thời điểm hình trụ bắt đầu chìm hồn tồn chất lỏng bên b Dựa vào đồ thị, xác định công mà lực F thực từ lúc bắt đầu tác dụng đến lúc kết thúc trình Bài 5: Cho dụng cụ sau: + Hai khối trụ đồng chất, hình dạng kích thước bên ngồi giống hệt nhau, có khối lượng riêng nhỏ khối lượng riêng nước Một khối đặc, khối rỗng, lỗ rỗng có dạng hình trụ có trục trùng với trục khối trụ, chiều dài lỗ chiều dài khối trụ + Một thước đo thẳng; bình nước lớn, khối lượng riêng nước Dn biết; sợi dây mảnh Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng chất tạo nên khối trụ bán kính lỗ rỗng khối trụ rỗng -Hết Họ tên thí sinh: ………………………………………………………Số báo danh:…………………… Cán coi thi khơng giải thích thêm SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HSG LỚP CẤP TỈNH NĂM HỌC 2013-2014 (Đáp án có trang) Bài Bài (2đ) Nội dung Điểm L E M S O I S’ N F d d' a Với d = 45 cm Áp dụng công thức thấu kính ta tìm được: d’ = fd 20.45   36 cm (nếu học sinh không chứng minh cơng thức thấu kính , cho d  f 45  20 điểm bình thường) Xét hai tam giác đồng dạng Δ EFS’ Δ MNS’ ta có: D ' MN IS' d  d ' L 45  36  50 31      D EF OS' d' 36 36  D’  5,16 cm b Ta sử dụng công thức: D ' MN IS' d  d ' L    D EF OS' d' fd 20.d Thay d’ = ta được:  d  f d  20 20d 1000 d  50  d  50 D' d  50d  1000 d  20 d    20d 20 D 20d d  20 D ' 1000  50 Áp dụng bất đẳng thức Côsi ta được:  D 20  D’min = 3,97 cm Dấu xảy d = 1000  31,6 cm Bài (2đ) Ký hiệu A; B; C vị trí đám mây phát tia chớp tương ứng 1; 2; Gọi D vị trí người quan sát, S1; S2; S3 đường âm ánh sáng, ta có phương trình sau: S1 S  20   S1  6600 m c u S2 S    S2  1650 m c u A H S1 B C v S2 h S3 D S3 S  30   S3  9900 m c u Đặt S2 = a  S1 = 4a S3 = 6a Từ hình suy ra: AB = AH + HB Hay AB  S12  h  S22  h  180 v = 16a  h  a  h (1) Và BC = HC – HB = S32  h  S22  h  240 v = 36a  h  a  h (2) Từ (1) (2)  a  h  36a  h  16a  h Giải phương trình được: h = 0,9479 a, thay a = 1650 m  h = 1564,03 m  v  38,54 m/s Bài (2,5 đ) (R  R )R 16(R1  R )  8 R1  R  R R1  R  16  R1  R  16 Ω (*) a) R AB  R (R1  R ) R (R1  16)   7,5 R1  R  R 16  16 (1)  R (R  16)  7,5(16  16)  240 Từ (*)  R  (R  16)  32 (2) R ' AB  Từ (1) (2) ta thấy R2 (R1+16) nghiệm phương trình bậc x2 - Sx + p = suy x2 – 32x + 240 = phương trình có nghiệm x1 = 20 Ω x2 = 12 Ω Vậy R2= x2= 12  R1+16=20  R1=4  b) R1 R2 mắc nối tiếp nên I1 = I2  U1/U2 = R1/R2 = 2/6 U2max = V lúc U1 = V U3 = UAB = U1+U2 = V  U3max Vậy hiệu điện UABmax=8v Công suất lớn điện trở đạt Pmax=U2Abmax/RAB=8w c) RAB Rbộ đèn B A C U = 16 V B C Mỗi bóng có Rđ=U2đ/P=16  cường độ định mức Iđ = 0,25 A -Theo câu b ta tính cường độ dòng lớn mà điện trở chịu A Và đoạn AB có điện trở RAB =  mắc nối tiếp với bóng đèn hình vẽ - Ta có phương trình cơng suất: PBC = PAC – PAB = 16.I – 8.I2 (*) điều kiện I  1A  Từ (*) suy PBCmax =  =8W, lúc I = 1A 4a Vậy số bóng nhiều mắc 8/1=8 bóng Tính hiệu điện UBC = UAC – UAB = V Mà Uđ = V bóng mắc hình vẽ: có dãy mắc song song nhau, dãy có bóng mắc nối tiếp Bài Khi cân bằng: trọng lực hình trụ cân với lực đẩy Acsimét hai chất lỏng: D.S.h.10 = D1.S.(h – h1).10 + D2.S.h1.10 (2,5 đ) D  h  h1   D h1 1000.5  800.10   866,67 kg/m3 D= h 15 a Khi hình trụ dịch chuyển đoạn x Có hai giai đoạn: + Giai đoạn 1: hình trụ nằm hai khối chất lỏng Điều kiện cân cho hình trụ: F + D.S.h.10 = D1.S.(h – h1 + x).10 + D2.S.(h1 – x)10  F = (D1 – D2)S.10.x Nhìn vào biểu thức ta thấy đồ thị F theo x đoạn thẳng qua gốc toạ độ + Giai đoạn 2: hình trụ nằm hoàn toàn chất lỏng bên F + D.S.h.10 = D1.S.h.10  F = (1000 – 866,67).20.10-4.15.10-2.10  0,4 N Nhìn vào biểu thức ta thấy F khơng phụ thuộc vào x nên đồ thị F theo x đoạn thẳng song song với trục hoành F (N) 0,4 0,25 0,1 0,15 x (m)  Đồ thị của F theo x có dạng hình vẽ Bài (1 đ) b Cơng mà lực F thực diện tích hình thang A = 0,  0,15  0, 05 = 0,04 J - Bố trí thí nghiệm hình vẽ 0,5 0,25 hđ hr - Với khối đặc phần chìm có chiều cao hd, khối rỗng phần chìm có chiều cao hr Chiều cao vật h - Với khối đặc: P = FA 0,25 Trong đó: P = V.D.10 = π.R2.h.D.10 FA = v.Dn.10 = π.R2.hđ.Dn.10 h D  D d n h Như cần đo hđ h ta tìm D - Với khối rỗng: P’ = F’A Trong đó: P’ = V.D.10 = π.(R2 – r2).h.D.10 0,25 h F’A = v’.Dn.10 = π.R2.hr.Dn.10 = r π.R2.h.D.10 hd  r = R 1 hr hd - Quấn sợi dây quanh hình trụ thành vòng tròn  chu vi hình tròn 0,25 l chiều dài phần dây quấn l  R = Đo l ta tìm R 2 - Như đo hr, hd, l ta tìm r Chú ý:- Học sinh làm cách khác cho điểm tuyệt đối Sai chất vật lý mà đáp số khơng cho điểm phần -Học sinh viết thiếu viết sai đơn vị từ 1-2 lần trừ 0,25 điểm; từ lần trở lên trừ 0,5 điểm  ...SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HSG LỚP CẤP TỈNH NĂM HỌC 2013-2014 (Đáp án có trang) Bài Bài (2đ) Nội dung Điểm L E M S O I S’ N F... ta tìm r Chú ý:- Học sinh làm cách khác cho điểm tuyệt đối Sai chất vật lý mà đáp số không cho điểm phần -Học sinh viết thi u viết sai đơn vị từ 1-2 lần trừ 0,25 điểm; từ lần trở lên trừ 0,5 điểm... 240 v = 36a  h  a  h (2) Từ (1) (2)  a  h  36a  h  16a  h Giải phương trình được: h = 0 ,94 79 a, thay a = 1650 m  h = 1564,03 m  v  38,54 m/s Bài (2,5 đ) (R  R )R 16(R1  R )  8 R1