Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 thcs năm học 2009 - 2010 môn: Vật lí thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề)

Së Gi¸o dôc - §µo t¹o
®Ò chÝnh thøc
Th¸i B×nh
§Ò thi chän häc sinh giái líp 9 THCS n¨m häc 2009-2010
M«n: VËt lÝ
Thêi gian lµm bµi: 150 phót (kh«ng kÓ thêi gian giao ®Ò)
·
·
+
B
R1
C
A1
R2
R4
R3
·
·
U
M
N
Hình 1
_
Bài 1. (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ 1. Hiệu điện thế UMN = 22V, R1 = 40W, R2 = 70W, R3 = 60W, R4 là dây hợp kim dài 10m, tiết diện tròn đường kính 0,2mm. Ampe kế A1 có điện trở nhỏ không đáng kể chỉ 0,3A. Cho p = 3,14.
1) Tính điện trở suất của dây hợp kim làm điện trở R4.
2) Mắc ampe kế A2 (có điện trở nhỏ không đáng kể) vào hai điểm B và C. Xác định độ lớn và chiều của dòng điện qua ampe kế A2.
Hình 2
·
·
_
M
r
N
Đ2
A
D
O
+
U
C
Đ1
Hình 4
Bài 2. (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ 2. Biết UMN không đổi, r = 1W, đèn Đ1 loại 6V-3W, đèn Đ2 loại 12V-16W. Biến trở được làm từ một vòng dây đồng chất, tiết diện đều và uốn thành một vòng tròn tâm O, tiếp điểm A cố định, thanh kim loại CD (có điện trở không đáng kể) tiếp giáp với vòng dây tại hai điểm C, D và có thể quay xung quanh tâm O. Quay thanh CD đến vị trí sao cho góc AOD = j = 90o thì đèn Đ1 sáng bình thường và công suất tiêu thụ trên toàn biến trở đạt giá trị cực đại.
1) Tính điện trở của dây làm biến trở và hiệu điện thế UMN. Đèn Đ2 sáng như thế nào?
2) Khảo sát độ sáng của các đèn khi quay thanh CD.
(Điện trở của các bóng đèn không thay đổi). 
V1
V2
V3
+
-
R
R
R
U
Bài 3. (3 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ 3. Các điện trở R có trị số bằng nhau, các vôn kế giống nhau. Vôn kế V1 chỉ U1 = 45,1V; vôn kế V2 chỉ U2 = 33V. Hỏi vôn kế V3 chỉ U3 bằng bao nhiêu?
Bài 4. (2 điểm) Một vật sáng AB có dạng đoạn thẳng nhỏ đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự f, quang tâm O, A nằm trên trục chính. Thấu kính cho ảnh A’B’. Gọi OA = d, OA’ = d’. Thiết lập công thức liên hệ giữa d, d’ và f trong trường hợp A’B’ là ảnh thật, A’B’ là ảnh ảo.
·
·
·
O
Hình 3
Bài 5. (4 điểm) Một thấu kính hội tụ L, quang tâm O, trục chính Ox, tiêu cự f tạo ảnh thật của một vật sáng A1B1 vuông góc với Ox (A1 nằm trên Ox). Dịch chuyển A1 trên Ox và A1B1 song song với chính nó, tới vị trí A2B2 thì thu được ảnh ngược chiều với ảnh . Trên hình vẽ 4 chỉ cho ba điểm , O và .
1) Hãy vẽ trục chính Ox và các tiêu điểm của thấu kính L.
2) Cho ; A1A2 = 12cm và = 54cm, hãy tính tiêu cự f của thấu kính L. 
 Bài 6. (3 điểm) Hệ hai thấu kính hội tụ O1, O2 có cùng trục chính, đặt cách nhau một khoảng l = 30cm. Đặt một vật AB trước và cách thấu kính O1 một khoảng 15cm, thấu kính O1 cho ảnh thật A1B1 trong khoảng O1O2, hệ hai thấu kính cho ảnh A2B2 trên màn M đặt cách thấu kính O2 một khoảng 12cm.
Giữ vật cố định, hoán vị hai thấu kính, khi đó thấu kính O2 cho ảnh thật A1B1 trong khoảng O1O2 , dịch màn M lại gần thấu kính O1 một khoảng 2cm thì thu được ảnh A2B2 của hệ.
Xác định tiêu cự f1, f2 của hai thấu kính và vẽ ảnh A2B2 trong hai trường hợp trên. 
--- HÕt ---
Hä vµ tªn thÝ sinh:.................................................................. Sè b¸o danh:................
ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC MÔN VẬT LÍ
1
(Gồm 04 trang)
Bài
Nội dung
Điểm
Bài 1
(4 điểm)
1) Tính điện trở suất của dây hợp kim (2 điểm)
R12 = R1 + R2 = 110W ® I12 = 
I34 = IMN – I12 = 0,1A
R34 = R3 + R4 = ® R4 = 160W
0,5
0,5
0,5
0,5
2) Cường độ và chiều của dòng điện qua A2 (2 điểm)
R13 =; R24 =
U1 = U13 = UMN 
U2 = U24 = UMN – U13 »14,865V
I1 = ; I2 = 
I2 > I1 vậy dòng điện qua A2 có chiều từ C đến B.
Độ lớn IA2 = I2 – I1 = 0,034A 
0,5
0,25
0,25
0,5
0,5
Bài 2
(4 điểm)
1) Tính điện trở của dây biến trở, UMN và độ sáng của đèn Đ2. (3 điểm)
- Điện trở của đèn Đ1: R1 = 12W, cường độ dòng điện định mức của Đ1: Iđm1 = 0,5A.
- Điện trở của đèn Đ2: R2 = 9W
- Đoạn mạch MN gồm: r nt [R2 // (R1 nt Rb)]
Rb = (1) (cung DC bị nối tắt, không có dòng điện qua)
- R1b = R1 + Rb = 12 + Rb R2.1b = 
RMN = R2.1b + r = 
I2.1b = IMN = 
U1b = U2.1b = I2.1b.R2.1b = 
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Ib = I1 = I1b = (2)
Pb = 
Pb cực đại cực tiểu 
ÞRAC = RAD = 25,8W Þ điện trở của dây làm biến trở là R = 4RAC = 103,2W
- Đèn Đ1 sáng bình thường nên I1 = Iđm1 = 0,5A thay vào (2) ta được UMN » 14,3V
- U2 = U1b = I1b R1b = 12,45V Þ U2 > Uđm2 đèn Đ2 sáng hơn mức bình thường.
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
2) khảo sát độ sáng của các đèn khi dịch chuyển thanh CD. (1 điểm)
- Từ biểu thức Rb = lập luận để thấy Rb có giá trị cực đại khi RAC = RAD tức khi thanh CD vuông góc với OA (trường hợp đang xét).
 Þ khi quay CD thì điện trở Rb sẽ giảm.
- Rb = 0 khi C º A hoặc D º A sau đó tiếp tục quay thì Rb lại tăng dần đến khi CD vuông góc với OA thì Rb đạt cực đại.
- Khi Rb giảm.
Rb + R1 = R1b giảm Þ tăng Þ tăng ÞR2.1b giảm Þ r + R2.1b = RMN giảm Þ cường độ dòng điện mạch chính Ir tăng Þ Ur = Ir.r tăng Þ U2 giảm và đèn Đ2 tối dần.
I2 giảm Þ I1 = Ir – I2 tăng Þ đèn Đ1 sáng dần lên.
- Khi Rb tăng, tương tự ta có Đ2 sáng dần lên và Đ1 tối dần đi.
0,25
0,25
0,25
0,25
Bài 3
(3 điểm)
V1
V2
V3
+
-
R
R
R
U
D
C
B
A
+ UAC = UAB - UCD = 12,1V
+ RCD = 
+ 
Þ11 (loại)
U3 = UCD = 27,5V.
0,5
0,5
0,5
1,0
0,5
Bài 4
(2 điểm)
2
+ Vẽ hình trường hợp ảnh thật
+ Thiết lập công thức 
+ Vẽ hình trường hợp ảnh ảo.
+ Thiết lập công thức 
0,5
0,5
0,5
0,5
Bài 5
(4 điểm)
1) Vẽ trục chính Ox và các tiêu điểm F. (1 điểm)
A2
B2
A1
O
F’
I
X
B1
+ Từ B1’ và B2’ kẻ hai đường thẳng đứng, kẻ Ox vuông góc với hai đường trên, cắt hai đường trên ở A1’ và A2’. Ox là trục chính của thấu kính. Dựng thấu kính L vuông góc với Ox ở O.
+ Nối B1’B2’ cắt TK tại I và trục chính tại F’; từ I kẻ Ia song song với trục chính. Nối B1’O cắt Ia ở B1, kẻ B1A1 ^Ox.
+ Kẻ B2’O cắt Ia tại B2, kẻ B2A2^Ox.
Dựa vào đường đi của các tia sáng đặt biệt qua TKHT, dẽ dàng lập luận được F’là tiêu điểm của TK, tiêu điểm F được lấy đối xứng với F’ qua O.
- Vẽ đúng cho 0,5 điểm
- Lập luận đúng cho 0,5 điểm
1,0
3
2) Tính tiêu cự của TK (3 điểm)
+ DOA2’B2’ ~ DOA2B2 Þ 
+ DOA1’B1’ ~ DOA1B1 Þ Þ d1d2’ = 2d1’d2 (1)
+ Áp dụng công thức của bài 4: 
Þ Þ d1’d2’(d1 – d2) = d1d2 (d2’ + d1’) (2)
+ Giả thiết: d1 – d2 = 12 (3)
 d2’ + d1’ = 54 
Thay (3) vào (2) ta được 2d1’d2’= 9 d1d2 (4)
Chia vế với vế của (1) và (4) với nhau ta được: kết hợp với (1) 
Ta có d2’ = 3d2. Vậy:
 = Þ Þ d1 = 20cm, d2 = 8cm.
=
Þ f = 12cm.
0,5
0,5
1,0
1,0
Bài 6
(3 điểm)
+ Xác định tiêu cự của các TK (2 điểm)
Ta có: d1’ + d2 = 30
Từ công thức của bài 4 ta có: 
 Þ180f1 + 210f2 – 19f1f2 = 1800 (1)
Khi hoán vị hai TK, tương tự ta có:
 Þ 120f1 + 90f2 – 11f1f2 = 900 (2)
Từ (1) và (2) ta có: f1f2 = 30f2 – 180 (3)
Thay (3) vào (2) Þ f1 = 2f2 – 9 (4)
Thay (4) vào (3) ta tìm được 
Giải ra: f2 = 7,5cm và f2’ = 12cm thay vào (4) tìm được f1 = 6cm và f1’ = 15cm.
Lập luận để loại cặp nghiệm f1’ = 15cm và f2’ = 12cm.
Tiêu cự của hai TK là: f1 = 6cm, f2 = 7,5cm.
+ Vẽ ảnh trong mỗi trường hợp. (1 điểm)
0,5
0,5
1,0
1,0
Chú ý:
- Học sinh giải cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa của ý đó.
4
- Điểm toàn bài không làm tròn.