SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP NĂM HỌC 2017 - 2018 ĐỀ THI MƠN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 02 trang) Câu (2,0 điểm) Hai người chạy đua đoạn đường thẳng dài s = 200m Anh A chạy nửa đầu đoạn đường với vận tốc v1 = 4m/s, nửa sau với vận tốc v2 = 6m/s Anh B chạy nửa đầu thời gian chạy với vận tốc v1, nửa sau với vận tốc v2 Hỏi đến đích trước? Khi người đến đích người cịn cách đích bao xa? Câu (2,0 điểm) Cho gương phẳng cố định, điểm sáng S chuyển động đến gần gương phẳng đường thẳng vng góc với gương Gọi S ’ ảnh S qua gương Biết ban đầu S cách gương 3m, sau 2s kể từ lúc chuyển động khoảng cách S S ’ 4m Tính tốc độ chuyển động S gương tốc độ chuyển động S S’ Câu (2,0 điểm) Có hai bình cách nhiệt, bình chứa lít nước nhiệt độ 800C, bình hai chứa lít nước nhiệt độ 200C Người ta rót ca nước từ bình vào bình hai Khi bình hai cân nhiệt lại rót ca nước từ bình hai sang bình để lượng nước hai bình lúc đầu Nhiệt độ nước bình sau cân 740C Cho biết khối lượng riêng nước 1kg/lít Xác định khối lượng nước rót lần Câu (2,0 điểm) N N a) Trình bày hai cách tạo dịng điện xoay chiều giải thích S b) Một sắt hình trụ tích V = 10cm3 nằm cân dầu tác dụng nam châm thẳng Hình Tính độ lớn lực mà nam châm tác dụng lên sắt Biết trọng lượng riêng sắt 79000N/m3 dầu 8000N/m3 Câu (2,0 điểm) Một bếp điện có công suất tiêu thụ P = 1,1kW dùng mạng Hình điện có hiệu điện U = 120V Dây nối từ ổ cắm vào bếp điện có điện trở rd=1  a) Tính điện trở bếp điện b) Tính nhiệt lượng tỏa bếp điện sử dụng liên tục bếp điện thời gian 30 phút Câu (2,0 điểm) Cho mạch điện Hình 2, U = 24V, R =  , R  12 , R1 điện trở, Rb biến trở Vơn kế lí tưởng bỏ qua điện trở dây nối Người ta điều chỉnh biến trở để cơng suất đạt giá trị lớn vơn kế 12,6V Tính cơng suất lớn biến trở điện trở biến trở + R0 - U R2 V R1 Rb Hình Câu (2,0 điểm) Một dây dẫn, dòng điện có cường độ I1 = 1,4A qua nóng lên đến nhiệt độ t1  550 C ; dịng điện có cường độ I2=2,8A qua nóng lên đến nhiệt độ t  1600 C Coi nhiệt lượng tỏa môi trường xung quanh tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ dây môi trường Nhiệt độ môi trường không đổi Bỏ qua thay đổi điện trở dây theo nhiệt độ Tìm nhiệt độ dây dẫn có dịng điện cường độ I3 = 5,6A qua Câu (2,0 điểm) Trên mặt hộp có lắp ba bóng đèn (gồm bóng loại 1V-0,1W K bóng loại 6V-1,5W), khóa K hai chốt nối A, B Hình Nối hai B chốt A, B với nguồn điện có hiệu điện khơng đổi U = 6V thấy sau: A - Khi mở khóa K ba bóng đèn sáng Hình - Khi đóng khóa K có bóng đèn 6V-1,5W sáng Biết rằng, hiệu điện hai đầu bóng đèn nhỏ hiệu điện định mức bóng đèn khơng sáng Vẽ sơ đồ mạch điện hộp Câu (2,0 điểm) Cho mạch điện Hình 4a, vơn kế V 30V Nếu thay vôn kế ampe kế A mắc vào hai điểm M, N mạch điện M thấy 5A Coi vơn kế, ampe kế lí tưởng bỏ qua điện trở dây nối a) Xác định giá trị hiệu điện U0 điện trở R0 b) Mắc điện trở R1, biến trở R (điện trở toàn phần R), M vơn kế ampe kế vào hai điểm M, N mạch điện Hình 4b Khi di chuyển chạy C biến trở R ta thấy có vị trí mà ampe kế giá trị nhỏ 1A vơn kế 12V Xác định giá trị R1 R R0 + V R0 + - U0 N Hình 4a U0 - N R A C R1 Hình 4b V Câu 10 (2,0 điểm) Cho mạch điện Hình 5, điện trở R có giá trị vơn kế có điện trở Biết vôn kế V 1V, vôn kế V3 5V Tìm số vơn kế V2 V4 R A+ V4 B- R R V3 R R V2 V1 R Hình - Hết Thí sinh khơng sử dụng tài liệu Cán coi thi không giải thích thêm Họ tên thí sinh: SBD: SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP NĂM HỌC 2017 – 2018 HƯỚNG DẪN CHẤM MƠN: VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm gồm: 04 trang) * Thí sinh làm cách khác cho điểm tối đa * Thí sinh viết thiếu viết sai đơn vị từ hai lần trở lên trừ 0,5 điểm cho tồn Câu (2đ) Ý (2đ) (2đ) (2đ) a b Nội dung 100 100   41, 67 s Thời gian A hết đường chạy: tA= t Thời gian B hết đường chạy: B (4  6)  200m � t B  40s B đến trước, sớm 1,67s A cịn cách đích 1,67.6=10m Khoảng cách từ S đến gương sau s:  2v Khoảng cách S S’ sau s d  2(3  2v)  Vận tốc của S v  0,5 m/s Do S S’ chuyển động ngược chiều nên, tốc độ S S’ v /  2v  m / s Gọi khối lượng nước rót m, nhiệt độ bình sau cân nhiệt t1 Sau rót lần m.c.(80-t1)=2.c.(t1-20) (1) Sau rót lần (4-m).c.(80-74)=m.c.(74-t1) (2) Từ (1) có: 80m  mt1  2t1  40 Từ (2) có: 74m  mt1  24  6m Điểm 0,5 � 80m  40  (2  m) t1 � 80m  24  m t1 Suy (80 m  40) m  (2  m)(80 m  24) Vậy m  0,5kg Cách 1: Cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn kín Khi đưa nam châm quay liên tục số đường sức từ luân phiên tăng giảm Vậy dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây dòng điện xoay chiều Cách 2: Cho cuộn dây dẫn quay từ trường Trụ quay Cuộn dây quay từ vị trí sang số đường sức từ tăng Khi từ vị trí sang vị trí số đường sức từ giảm S - Khi cuộn dây quay liên tục số đường sức từ N luân phiên tăng giảm Vậy dòng điện xuất cuộn dây dòng điện xoay chiều 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 r u r Tác dụng vào sắt có lực: Trọng lực P , Lực đẩy Ác si mét FA , lực hút thành r nam châm F 0,5 Khi sắt cân bằng: F  FA  P 0,5 Suy : F  P  FA  (d t  d d ) V  0, 71N 5(2đ) a) U Cường độ dòng điện qua bếp I  R  r d 0,25 0,25 �U � P  R� � �rd  R � Thay số: 11R2-122R+11=0 Có hai nghiệm R=11  ; R= 0,25 0,25  11  loại thế, hiệu điện bếp điện U= pR  10V ) 11 Vậy điện trở bếp điện R=11  (R= b) Q=P.t=1980 kJ (2đ) (2đ) 0,5 0,5 - Mạch điện cấu trúc: R0ntR1nt(R2//Rb) + R0,1 = R0+R1=2+R1 R R b 12R b 24  12R1  (14  R1 ).R b � Rtđ = R0,1 + R2,b = + R2,b = = R2  Rb 12  R b 12  R b U.(12  R b ) - Cường độ mạch chính: Itm = = I1 (*) 12(R1  2)  (14  R ).R b U.12.R b Hiệu điện hai đầu biến trở: Ub = U2b = Itm.R2b = 12(R  2)  (14  R ).R b U 122.R b Vậy Công suất biến trở: P  (12.(R1  2)  (14  R1 ).R b ) Áp dụng bất đẳng thức côsi ta có: U 122.R b U P�  4.12.(R1  2).(14  R ).R b (R  2).(14  R ) 12(R  2) U P  Vậy max Khi Rb= (**) 14  R (R1  2).(14  R1 ) U.24.(R1  8) U.(R 8) Thay (**) vào (*) ta có: I1= = 2.12(R1  2).(14  R ) (R1  2).(14  R ) 24(R1  8).R  12, V - Ta có U1=Uv= I1.R1 => (R1  2).(14  R ) Giải được: R1 =  , thay vào (**) ta có Rb = 4,8  Pmax  10,8 (W) Khi nhiệt độ dây dẫn ổn định công suất điện dây dẫn công suất tỏa nhiệt môi trường: I R  k (t  t0 ) Khi dây có nhiệt độ t1 ta có RI1  k(t1  t ) (1) Khi dây có nhiệt độ t ta có RI  k(t  t ) (2) Khi dây có nhiệt độ t ta có RI3  k(t  t ) o (3) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 Lấy (1) chia cho (2) suy t =20 C 0,5 Lấy (2) chia cho (3) suy t =580 C (2đ) Để thỏa mãn điều kiện K mở bóng đèn sáng Khi K đóng đèn 6V sáng, linh kiện mắc theo hai sơ đồ hình sau: 0,25 A 1V 1V Hình 6V B A 6V 1V B Hình Với điều kiện đèn sáng hiệu điến hai đầu bóng đèn phải lớn 2/3 hiệu điện định mức bóng đèn, ta xét xem sơ đồ thỏa mãn U2 Điện trở bóng đèn 1V: R   10 P 62  24 Điện trở bóng đèn 6V là: R  1,5 Ở sơ đồ 1, K mở, hiệu điện hai đầu bóng đèn 6V U U  AB R  24  3, 27  6V nên bịng 6V-1,5W khơng sáng R AB 10  10  24 Sơ đồ không thỏa mãn Sơ đồ 2, Khi K mở hiệu điện hai đầu bóng đèn là:  1, 03V  1V Bóng 1V-0,1W U1   24 24  4,96V  6V Bóng 6V-1,5W U   24 Vậy sơ đồ thỏa mãn yêu cầu đề (2đ) a b Vơn kế có điện trở lớn nên U0=UV=30V U0  6 Thay vôn kế ampe kế: R  IA Đặt RMC=x suy RCN=R-x (0