Đề thi chọn đội tuyển học sinh giỏi (Lần 1) năm học 2017-2018 môn Vật lý - PGD&ĐT huyện Thạch Thành (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn đội tuyển học sinh giỏi (Lần 1) năm học 2017-2018 môn Vật lý - PGD&ĐT huyện Thạch Thành (Có đáp án)

1. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HS GIỎI (lần 1) HUYỆN THẠCH THÀNH Năm học: 2017 - 2018 MÔN: VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC Ngày thi: 23/10/2017 (Đề thi gồm 1 trang) Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1 : (5,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có hiệu + U - điện thế không đổi U = 12V. Hai bóng đèn giống nhau, trên mỗi đèn có ghi : 6V- 3W. Đ1 Thanh dẫn AB dài, đồng chất, tiết diện đều. Vị trí A N B nối các bóng đèn với thanh là M và N có thể di chuyển M được dọc theo thanh sao cho AM luôn bằng BN. Khi thay đổi vị trí của M và N trên thanh thì thấy Đ xảy ra hai trường hợp các đèn đều sáng bình thường và 2 công suất tiêu thụ trên mạch ngoài trong hai trường hợp bằng nhau. Tìm điển trở toàn phần của thanh AB. Câu 2: (4,0 điểm) Một nhiệt lượng kế ban đầu không chứa gì, có nhiệt độ t 0. Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 5 0C. Lần thứ hai, đổ thêm một ca nước nóng như trên vào thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 3 0C nữa. Hỏi nếu lần thứ ba đổ thêm vào cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm bao nhiêu độ nữa ? Câu 3: (4,0 điểm) Hai gương phẳng AB và CD đặt song song cách nhau một đoạn a = 10cm và có mặt A B phản xạ hướng vào nhau. Điểm sáng S đặt cách đều 2 S M gương, mắt người quan sát đặt tại M cách đều hai C D gương như hình vẽ. Biết AB = CD = 70cm; SM = 80cm a. Nêu cách vẽ và vẽ đường đi của tia sáng từ S đến M sau khi phản xạ trên gương AB hai lần và trên gương CD một lần? b. Xác định số ảnh của S mà người quan sát thấy được? Câu 4: (5,0 điểm): Một bình thông nhau có hai nhánh hình trụ thẳng đứng 1 và 2 có tiết diện 2 2 ngang tương ứng là S1 = 20 cm và S2 = 30 cm . Trong bình có chứa nước với khối lượng riêng 3 2 là D0 = 1000 kg/m . Thả vào nhánh 2 một khối hình trụ đặc có diện tích đáy là S 3 = 10 cm , độ cao h = 10 cm và làm bằng vật liệu có khối lượng riêng là D = 900 kg/m3. Khi cân bằng thì trục đối xứng của khối hình trụ hướng thẳng đứng. a) Tìm chiều dài của phần khối hình trụ ngập trong nước. 3 b) Đổ thêm dầu có khối lượng riêng D 1 = 800 kg/m vào nhánh 2. Tìm khối lượng dầu tối thiểu cần đổ vào để toàn bộ khối hình trụ bị ngập trong dầu và nước. c) Tìm độ dâng lên của mực nước ở nhánh 1 so với khi chưa thả khối hình trụ và đổ thêm lượng dầu nói trên. Câu 5 : (2,0 điểm) Trình bày phương án xác định khối lượng riêng của một chất lỏng với các dụng cụ: Một bình thủy tinh rỗng, nước (đã biết khối lượng riêng D n), chất lỏng cần xác định khối lượng riêng, cân đồng hồ có giới hạn đo và độ chia nhỏ nhất phù hợp. Hết Họ tên thí sinh: , sbd Chữ ký giám thị số 1: , GT số 2,
2. ĐÁP ÁN KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI LẦN 1 Môn : Vật lý Câu Nội dung Điểm Gọi R là điện trở của thanh AB. Khi thay đổi vị trí M và N trên thanh AB thì có hai trường hợp các Đ1 0,25 đèn sáng bình thường. N * Trường hợp 1: M và N trùng nhau tại trung điểm B A M R 0.75 của thanh. Khi đó, RAM = RNB = . 2 Đ2 Công suất tiêu thụ trên toàn mạch trong trường hợp này là : 0,75 4U 2 đ P =2P + P = 2P + (1). 1 đ R đ R Ở đây Pđ, Uđ là công suất và hiệu điện thế định mức của đèn (Pđ = 3W; Uđ =6V) 1 * Trường hợp 2: M và N ở hai vị trí sao cho AM = NB > AB . 0,25 2 (5,0đ) Lúc này ta có mạch cầu cân bằng 0.75 Rđ x x Rđ RAM RNB ; (Rđ : điện trở của đèn). x Rđ Công suất tiêu thụ trên toàn mạch trong Đ1 trường hợp này là: M X 2U 2 0.75 đ P2 = 2Pđ+PAN+PNB = 2Pđ + A B RAM X 2U 2 N đ Đ2 = 2Pđ + = 4Pđ (2) RNB Mặt khác, theo đề bài ta có : P2 = P1 (3). 0.75 Từ (1), (2), (3) ta tìm được : R = 24. Vậy điện trở của thanh AB là 24 0,75
3. * Gọi nhiệt dung của NLK và nước nóng trong ca lần lượt là q , q k n 0.25 * Nhiệt độ ban đầu của NLK, nước nóng lần lượt là tk, tn. *Phương trình cân bằng nhiệt sau lần 1 là: qk t1= qn (tn – t1) , với t1 = tk + t1 q t t k n k 1 (1) 0,75 qn t1 * Phương trình cân bằng nhiệt cho lần 2 là : (qk + qn). t2 = qn (tn –t2) , với t2 = t1 + t2 = tk + t1 + t2 0,75 qk tn tk t1 2 2 (2) qn t2 t2 (4,0đ) o qk Từ (1) và (2) suy ra : tn – tk = 20 C và 3 qn 0,5 *Phương trình cân bằng nhiệt cho lần 3 là : (qk + 2qn). t3 = 5qn (tn –t3) , với t3 = t2 + t3 = tk + t1 + t2 + t3 q t t t t 0,75 k 5. n k 5 1 5 2 7 (3) qn t3 t3 t3 o qk o 0,75 Thay tn – tk = 20 C và 3 vào (3) ta được : t3 = 6 C qn Vậy : Khi đổ thêm 5 ca nước nóng vào NLK thì nhiệt độ của NLK tăng 0,25 thêm 6oC. a. Vẽ hình: S 1 I1 K 0,5 S M 3 Nêu cách vẽ: (4,0đ) - Lấy S đối xứng với S qua AB 1 0,5 - Lấy S2 đối xứng với S1 qua CD - Lấy S3 đối xứng với S2 qua AB - Nối S3 với M cắt AB ở K, nối S2 với K cắt CD ở I2 và nối S1 với I2 0,5 cắt AB ở I1 - Nối S , I1 , I2 , K , M và đánh dấu mũi tên ta được đường đi của tia 0,5 sáng từ S tới M sau khi phản xạ trên gương AB hai lần và trên gương CD một lần. : S -> I1 -> I2 -> K -> M
4. .b. Xét ánh sáng đi từ S tới AB trước ta có sự tạo ảnh như sau: Sn SS1 S2 S3 Sn Ta có: SS1 = a 0, 5 SS2 = 2a S1 A K B SS3 = 3a S M . SSn = na C D 0, 5 Mắt nhìn thấy ảnh Sn khi ánh sáng phản xạ trên AB S2 tại K đi vào mắt và AK AB. 0,25 SnSM : Sn AK a na 0,5 S A AK 70 7 n 2 suy ra n = 4 Sn S SM na 80 8 Xét ánh sáng đi từ S tới CD trước ta có kết quả tương tự. Vậy mắt đặt tại M nhìn thấy 2n = 8 ảnh của S 0,25 a. Gọi h1 là chiều cao phần khối trụ chìm trong nước 0,25 Khối trụ nổi, lực Acsimet cân bằng với trọng lực tác dụng lên vật 0,75 P = FA S3h1D0.10 S3hD.10 D 900 0,5 h1 h 10 9cm D0 1000 4 b. Đổ thêm dầu vào nhánh 2 sao cho toàn bộ khối trụ bị ngập trong nước và 0,25 (5,0đ) dầu. Khi đó chiều cao phần khối trụ ngập trong nước là h2. Lực đẩy Acsimet tổng cộng của nước (F A1) và dầu (FA2) bằng trọng lượng của khối trụ: F F P A1 A2 0,75 S3h2D0.10 S3 (h h2 )D1.10 S3hD.10 0,5 D D 1 9 0 0 8 0 0 h 2 ( D 0 D 1 ) h ( D D 1 ) h 2 h 1 0 5 cm D 0 D 1 1 0 0 0 8 0 0
5. Khối lượng dầu tối thiểu cần đổ thêm là: 0,5 m1 = (h h2)(S2 S3) D1 = 0,05.(30.10 4 10.10 4).800 = 0,08 kg = 80 g c. Trong bình thông nhau, độ tăng áp suất P lên đáy bằng trọng lượng của phần thêm vào nén lên tiết diện ngang của hai ống: 0,75 m1 m 10 P (với m = h.S3.D là khối lượng hình trụ ) S1 S2 Độ tăng thêm của mực nước trong nhánh 1: P h.D .10 0 0,75 4 m1 hS3D 0,08 0,1.10.10 .900 h 4 0,034m 3,4cm D0 S1 S2 50.10 .1000 Bước 1: Dùng cân để cân khối lượng của lọ thủy tinh: m 0,5 Bước 2: Đổ đầy nước vào lọ, cân khối lượng của lọ và nước: M 0,5 Khi đó khối lượng của nước là: m1 = M- m Thể tích của lọ Vl bằng thể tích của nước Vn Vl = Vn = m1/D = (M-m)/D 5 Bước 3: Đổ hết nước trong lọ ra, đổ đầy chất lỏng vào lọ, dùng cân để cân khối 0,5 (2,0đ) lượng của lọ và chất lỏng : M’ Khối lượng của chất lỏng là: m2 = M’ –m. Thể tích của chất lỏng V =Vl Suy ra V = Vn m /D =(M -m)/D 2 o 1 0,5 Do =(M2 -m)D/(M1 -m) Chú ý: Nếu thí sinh giải theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa - - - Hết - - -