SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP NĂM HỌC 2015-2016 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu (2 điểm) Hai đoàn tàu chạy song song ngược chiều gần coi E2 đường thẳng với vận tốc v = 10 m/s so với mặt đất Lúc t = 0, có hai nhân viên, nhân viên A đứng tàu E1 nhân viên B đứng tàu E , họ đứng ngang điểm cuối toa tàu (Hình vẽ 1) Ngay sau họ bắt đầu phía điểm đầu toa tàu đứng với vận tốc u = m/s so với toa tàu, đến đầu A B toa hai đổi hướng, cuối toa với vận tốc u = m/s, đến cuối toa hai lại đổi hướng trở lại với vận tốc cũ, trình lặp lặp lại Biết khoảng cách điểm đầu điểm cuối toa tàu ℓ = 12m Đến thời điểm t = ∆t khoảng cách hai nhân viên 384 m Xét so với mặt đất, chọn chiều dương chiều chuyển động tàu E1 gốc tọa độ vị trí hai nhân E1 viên lúc t=0 a) Vẽ đồ thị tọa độ theo thời gian hai nhân viên hệ trục tọa độ Hình khoảng thời gian ∆t b) Vẽ đồ thị vận tốc theo thời gian hai nhân viên hệ trục tọa độ khoảng thời gian ∆t Câu (2 điểm) Một bình hình lăng trụ đứng Hình Đáy bình hở, đáy bình kín có dạng hình chữ nhật kích thước a=30 cm b=20 cm, chiều cao bình h=25 cm Một mặt bên nghiêng góc α = 600 so với đáy dưới, mặt bên lại vuông góc với đáy Bình đặt h sàn nằm ngang đáy tiếp xúc với sàn Người ta đổ chất lỏng có trọng lượng riêng d=10 N/dm đầy tới miệng bình, cho áp suất khí α b P0 = 105 N/m a a) Xác định lực chất lỏng tác dụng lên mặt bên nghiêng góc α so với đáy Hình b) Tính lực chất lỏng tác dụng lên đáy bình Giải thích lực lại lớn trọng lượng khối chất lỏng bình Đ1 Câu (2,5 điểm) Cho mạch điện Hình Hiệu điện U = 12V, giá trị định mức bóng đèn sau: đèn Đ1: 3V–1,5W; đèn Đ2: 6V – 3W; đèn Đ3: 6V – 6W Rx biến trở Rx Đ2 Đ3 a) Có thể điều chỉnh Rx từ giá trị lớn sau giảm dần để ba đèn sáng bình thường không? Tại sao? + b) Mắc thêm điện trở R1 vào mạch Hỏi phải mắc R1 vào U Hình vị trí chọn giá trị R1, Rx để ba đèn sáng bình thường? Câu (2,5 điểm) Máy ảnh có vật kính thấu kính hội tụ mỏng, dùng để chụp ảnh vật đặt vuông góc với trục chính, cách vật kính 168 cm phim thu ảnh rõ nét nhỏ vật 20 lần a) Tính tiêu cự thấu kính khoảng cách từ vật kính đến phim b) Dùng máy ảnh để chụp ảnh biển quảng cáo hình chữ nhật có chiều dài a = 90 cm chiều rộng b = 10 cm Phim có dạng hình chữ nhật với chiều dài m = 3,6 cm chiều rộng n = 2,4 cm Để chụp ảnh đầy đủ, rõ nét với chiều dài chiều rộng ảnh lớn tốt, người thợ ảnh thử chụp theo hai cách: Cách 1: Điều chỉnh để thu ảnh có cạnh song song tương ứng với cạnh phim Cách 2: Điều chỉnh để thu ảnh có đỉnh nằm cạnh phim Trong hai cách trên, cách thu ảnh có chiều dài chiều rộng lớn hơn? Tính chiều dài chiều rộng ảnh Biết trục vật kính vuông góc với biển quảng cáo Câu (1 điểm) Nêu phương án thực nghiệm xác định điện trở ampe kế Dụng cụ gồm: nguồn điện có hiệu điện không đổi (nhưng giá trị); ampe kế cần xác định điện trở R A ; điện trở R biết giá trị; biến trở chạy R b có điện trở toàn phần lớn R ; hai công tắc điện K1 K2; số dây dẫn đủ dùng Các công tắc điện dây dẫn có điện trở không đáng kể ===Hết=== Họ tên thí sinh: Số báo danh: Cán coi thi không giải thích thêm HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP NĂM HỌC 2015 – 2016 Môn: Vật Lý (4 trang) SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC Câu (2đ) Nội dung Thời gian người hết chiều dài toa t1 = 12 = = 6s u Khi chiều đoàn tàu, vận tốc người so với đất là: v + u = 12 m/s nên t1 s1 = (v+u)t1 = 72m, khoảng cách hai người xa thêm 144m Trong t1 người ngược chiều đoàn tàu nên có vận tốc so với đất v – u = m/s nên quãng đường s2 = (v – u)t1 = 48m hai người xa thêm 2.48 = 96m Trong t1 tiếp theo, khoảng cách hai người tăng thêm 144m Vậy 3t1 khoảng cách hai người 144 + 96 + 144 = 384m v (m/s) X(m) 192 12 120 t1 2t1 3t1 t t 12 18 -72 -8 -12 -120 Hình (2đ) 72 -192 Hình + Đồ thị nét đậm nhân viên A, đồ thị nét mảnh nhân viên B Ghi chú: Học sinh không thích đầy đủ đồ thị trừ 0,25 a) Áp suất tác dụng lên thành bình tăng từ P0 đến P0 + dh nên áp suất trung bình dh Ptb = P0 + bh sin α + Áp lực tác dụng lên mặt có độ lớn: bh dh bh F1 = Ptb = ( P0 + ) = 5846 N sin α sin α + Mặt bên nghiêng góc α có diện tích có phương vuông góc với mặt b) Áp suất điểm đáy bình P0 + dh, lực tác dụng lên đáy bình là: F = ( P0 + dh) ab = 6150 N + Trọng lượng chất lỏng bình abh P = dV = d ( abh − cotα ) = 114 N + P < F hai nguyên nhân sau: - Trên mặt chất lỏng có lực khí tác dụng có độ lớn F2 = P0 ( a − h cot α )b - Thành bên nghiêng góc α tác dụng lên chất lỏng tác dụng lên đáy thành phần lực theo phương vuông góc với đáy có độ lớn là: dh bh dbh F1.cos α = (P0 + ) cos α = P0bh.cot α + cot α sin α + Ta thấy: P + F2 + F1cos α = P0ab + dhab = F a) Phải tính điện trở r cường độ dòng điện định mức bóng đèn công thức: r = (2,5đ) U P I = P U + Thay U1, U2, U3 P1, P2, P3 vào hai công thức - Với đèn 1: r1 = Ω I1 = 0,5A - Với đèn 2: r2 = 12 Ω I2 = 0,5A - Với đèn 3: r3 = Ω I3 = 1A + Theo sơ đồ đề điều chỉnh Rx từ giá trị lớn giảm xuống giá trị cho đèn Đ1 sáng bình thường cường độ dòng điện mạch I = I1 = 0,5A = I2 < I3 Vậy cường độ dòng điện hai mạch rẽ Đ2 Đ3 phải nhỏ dòng điện mạch I: I’2 < I I’3 < I hay I’2 < 0,5A I’3 < 0,5A + Dòng điện qua Đ2 Đ3 nhỏ dòng điện định mức I2 = 0,5A I3 = 1A Vậy đèn Đ2 Đ3 tối mức bình thường nên điều chỉnh Rx để đèn sáng bình thường b) Phải mắc R1 song song với đèn Đ1 để R1 gánh bớt dòng điện cho Đ1 bảo đảm cường độ dòng điện qua Đ1 0,5A = I1 để Đ1 sáng bình thường Khi ba đèn sáng bình thường dòng điện qua R1 I I = I2 + I3 – I1 = 0,5 + – 0,5 = 1A Vậy có hai cách mắc R1: mắc A B mắc A M * Mắc R1 A B thì: U U R1 = AB = = = 3Ω I I Đ3 + Tính Rx: UBN = UMN – (UMA + UAB) = U U2) = 12 – (6 + 3) = 3V U BN Rx = = = 2Ω I + I 0,5 + * Mắc R’1 A N thì: UAN = UMN – UMA = 12 – = 6V U R’1 = AN = = 6Ω I M + A Đ1 B Rx Đ2 – ( U1 + N - R1 Đ3 M + A Đ1 B Đ2 Rx N - R1 + Tính Rx: ta có UBN = 3V(như trường hợp a) U Vậy Rx = BN = = 6Ω I1 0,5 + Tóm lại - Nếu mắc R1 A B R1 = Ω Rx = Ω - Nếu mắc R1 A N R’1 = Ω R’x = Ω a) Độ phóng đại thấu kính (2,5đ) d' df f k =− =− = d (d − f )d f − d kd − 20.168 = = cm suy ra: f = k − − 20 − Khỏang cách từ vật kính đến phim d ' = d = 8, cm k b) * Theo cách 1: m 3, n 2, + Ta có k1 = = = 0, 04 k2 = = = 0, 24 a 90 b 10 + Để ảnh đầy đủ phim phải chọn k1 = 0, 04 Chiều dài ảnh a’ = m = 3,6 cm Chiều rộng ảnh b / = k1.b = 0, 04.10 = 0, 4cm *Theo cách 2: A e A’ + Đặt ABCD ảnh biển quảng cáo f phim A’B’C’D’ A’B’ = C’D’ = g mm; B’C’ = D’A’ = n = 24 mm D + Để ảnh đầy đủ phim, có chiều rộng lớn đỉnh ABCD phải nằm cạnh phim hình vẽ B’ m = 36 E G G D’ AB G a 90 =9 = = = BC g b 10 + Vì ∆ABB ' ~ ∆DAA' ⇒ F B g C dài, chiều C’ AB BB' B' A G E F (1) = = ⇒9= = = DA AA' A' D g e f Trong E = BB’ = DD’; e = AA’ = CC’; F = AB’ = CD’; f = DA’ = BC’; G = AB’ = CD; g = DA = BC; Từ (1) suy ra: E = 9e F = 9f G = 9g Trong hình vẽ: A’B’ = 36 mm = e + F = e + 9f (2) D’A’ = 24 mm = f + E = 9e + f (3) + Giải hệ (2) (3) ta e = 2,25 mm F = 36 – 2,25 = 33,75 mm Và E = 9e = 9.2,25 = 20,25 mm + Xét tam giác vuông B’AB ta có: E + F = 20,25 + 33,75 = 39,36 mm = 3,936 cm G 3, 936 g= = = 0, 437 cm 9 + Theo cách độ dài G ảnh biển quảng cáo 3,936 cm lớn độ dài m = 3,6 cm ảnh chụp theo cách độ rộng ảnh g = 0, 437 cm lớn độ rộng ảnh cách G= b / = 0, 4cm Vậy chụp ảnh theo cách thu ảnh có chiều dài chiều rộng lớn (1đ) Bố trí mạch điện hình vẽ (hoặc mô tả + A K1 U - cách mắc) R0 K2 Rb - Bước 1: Chỉ đóng K1: số ampe kế I1 Ta có: U = I1(RA + R0) (1) - Bước 2: Chỉ đóng K2 dịch chuyển chạy để ampe kế I1 Khi phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị R0 - Bước 3: Giữ nguyên vị trí chạy biến trở bước đóng K1 K2, số ampe kế I2   R0    - Ta có: U = I  R A + - Giải hệ phương trình (1) (2), ta tìm được: R A = (2) (2I1 - I )R 2(I - I1 ) Ghi chú: Nếu học sinh làm theo cách dùng giá trị biến trở để tính điện trở ampe kế không cho điểm *Học sinh giải theo cách khác, cho điểm tối đa tương ứng ==Hết== ...HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP NĂM HỌC 2015 – 2016 Môn: Vật Lý (4 trang) SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC Câu (2đ) Nội dung Thời gian người hết chiều... suy ra: E = 9e F = 9f G = 9g Trong hình vẽ: A’B’ = 36 mm = e + F = e + 9f (2) D’A’ = 24 mm = f + E = 9e + f (3) + Giải hệ (2) (3) ta e = 2,25 mm F = 36 – 2,25 = 33,75 mm Và E = 9e = 9. 2,25 = 20,25... tam giác vuông B’AB ta có: E + F = 20,25 + 33,75 = 39, 36 mm = 3 ,93 6 cm G 3, 93 6 g= = = 0, 437 cm 9 + Theo cách độ dài G ảnh biển quảng cáo 3 ,93 6 cm lớn độ dài m = 3,6 cm ảnh chụp theo cách độ