ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP 12 THANH HÓA

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HOÁ
ĐỀ CHÍNH THỨC
Số báo danh
...................

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học 2015 - 2016
Môn thi: VẬT LÍ
Lớp 9 THCS
Ngày thi: 11 tháng 03 năm 2016
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề này có 05 câu, gồm 02 trang

Câu 1. (4,0 điểm)
Một xe tốc hành chuyển động với vận tốc không đổi đi ngang qua một đèn tín hiệu bên đường
mất thời gian t0 = 8 s, sau đó nó liên tiếp vượt qua hai tầu điện có cùng chiều dài và mất thời gian
là t1 = 20 s và t2 = 15 s. Hỏi tầu điện thứ nhất vượt qua tầu điện thứ hai trong thời gian bao lâu,
biết rằng vận tốc của nó gấp 1,5 lần tầu điện thứ hai.
Câu 2. (4,0 điểm)
Có một số chai sữa hoàn toàn giống nhau, đều đang ở nhiệt độ t x0 C. Người ta thả từng chai lần
lượt vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra rồi thả chai khác vào.
Nhiệt độ nước ban đầu trong bình là t 0 = 360C, chai thứ nhất khi lấy ra có nhiệt độ t 1 = 330C, chai
thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ t2 = 30,50C. Bỏ qua sự hao phí do tỏa nhiệt ra môi trường.
a. Tìm nhiệt độ tx.
b. Đến chai thứ bao nhiêu thì khi lấy ra nhiệt độ nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C.
Câu 3. (5,0 điểm)
1. Cho mạch điện như hình vẽ 1. Nguồn điện có hiệu
●U ●
điện thế không đổi U = 21 V; biến trở có RNM = 4,5  ,
R1

R1 = 3 Ω, bóng đèn có điện trở không đổi RĐ = 4,5 Ω,
P
ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể.
R2
Đ
a. Khi khóa K đóng, con chạy C của biến trở ở vị trí
C
điểm N, thì ampe kế chỉ 4 A. Tìm giá trị của R2.
N
M
b. Xác định giá trị của đoạn biến trở RX (từ M tới C) để
đèn tối nhất khi khóa K mở.
A
K
c. Khi khóa K mở, dịch con chạy C từ M đến N thì độ
sáng của đèn thay đổi thế nào ? Giải thích ?
Hình 1
2. Có 2016 điểm trong không gian. Cứ hai điểm bất kì
trong số điểm đó, được nối với nhau bằng một điện trở có
giá trị R = 2016 Ω. Một nguồn điện có hiệu điện thế 12 V được mắc vào hai điểm trong mạch. Bỏ
qua điện trở dây nối. Tìm công suất tỏa nhiệt trong mạch điện này.
Câu 4. (4,0 điểm)
Chiếu một chùm sáng song song tới một thấu kính hội tụ
tiêu cự 20 cm. Chùm sáng này song song với trục chính
của thấu kính. Phía sau thấu kính đặt một gương phẳng
A
vuông góc với trục chính của thấu kính tại điểm A, mặt Hình 2
phản xạ của gương quay về phía thấu kính và cách thấu
kính 15 cm (Hình 2). Trong khoảng từ thấu kính tới
gương, người ta quan sát thấy có một điểm rất sáng.

A
a. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất Hình 3
sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó đến thấu
kính.
b. Quay gương tại A đến vị trí gương hợp với trục chính của thấu kính một góc 45 0 (Hình 3). Vẽ
đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó
đến thấu kính.

1


c. Giữ gương luôn hợp với trục chính một góc 45 0 (Hình 3). Dịch chuyển gương trong khoảng
từ thấu kính đến tiêu điểm F’ sau thấu kính (theo chiều truyền ánh sáng). Xác định quỹ tích các
điểm rất sáng quan sát được trong trường hợp này.
Câu 5. (3,0 điểm)
Hãy trình bày phương án xác định (gần đúng) khối lượng riêng của một vật nhỏ bằng kim loại.
Dụng cụ gồm:
- Vật cần xác định khối lượng riêng.
- Lực kế.
- Ca đựng nước có thể nhúng chìm hoàn toàn vật.
- Một số sợi dây nhỏ mềm có thể bỏ qua khối lượng.
Coi rằng khối lượng riêng của không khí là D1 và khối lượng riêng của nước là D2 đã biết.
----------------------------------HÕT------------------------------------Giám thị coi thi không giải thích gì thêm

2


SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HÓA
-------------------------------ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC

(Đáp án gồm 03 trang)

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học 2015-2016
Môn thi: Vật lí. Lớp 9.THCS
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi)

CÂU

HD GIẢI CHI TIẾT

ĐIỂM

Câu 1
4,0 đ

Gọi chiều dài, vận tốc của xe tốc hành, tàu điện thứ nhất và tàu điện thứ hai lần lượt là
l0, l1, l2 và v0, v1, v2
- Ta có l1 = l2 và v1 = 1,5v2.
- Khi đi ngang qua đèn tín hiệu: l0 = v0t0
(1)
- Khi vượt qua tàu thứ nhất:
l0 + l1 = (v0 – v1).t1
(2)
- Khi vượt qua tàu thứ hai:
l0 + l2 = (v0 – v2).t2
(3)

0,5

-Tàu điện thứ nhất vượt qua tàu thứ hai hết thời gian t: l1 + l2 = (v1 – v2).t
l1 + l 2
2l2
=
Suy ra: t =
(4)
v1 - v 2
0,5v2

0,5

- Từ (2) và (3) ta có: (v0 – v1)t1 = (v0 – v2)t2 .hay (v0 – 1,5v2)20 = (v0 – v2).15
Suy ra : v0 = 3v2 ; Thay v0 vào (1) và (3), ta được l2 = 6v2.

0,5
0,5

2.6v 2
= 24 s
0,5v 2
- Gọi q1 là nhiệt lượng tỏa ra của nước trong bình khi nó giảm nhiệt độ đi 10C;
- Gọi q2 là nhiệt lượng thu vào của chai sữa khi nó tăng lên 10C.
Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ nhất là:
q1(t0 – t1) = q2 (t1 – tx)
(1)
- Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ 2 là:
q1 (t1 – t2) = q2 (t2 – tx)
(2)
- Chia (1) và (2) rồi thay số với t0 = 360C, t1 = 330C, t2 = 30,50C ta được: tx = 180C
q2 1

- Thay tx = 180C vào (1) và (2) � =
q1 5
- Thay l2 vào (4) ta được: t =

Câu 2
4,0đ

0,5

q1.t 0 + q 2 .t x
q1
= tx +
.(t 0 - t x )
(3)
q1 + q 2
q1 +q 2
- Tương tự khi lấy chai thứ hai ra, do vai trò của t0 bây giờ là t1 ta có:
q1
t2 = tx +
.(t1 - t x )
(4).
q1 + q 2

- Từ phương trình (1) suy ra: t1 =

0,5

0,5

0,5

0,5
0,5
0,5

0,5

2

� q �
- Thay (3) vào (4) => t 2 = t x + � 1 �.(t 0 - t x ) .
�q1 + q 2 �

0,5
n

� q �
- Tổng quát: Chai thứ n khi lấy ra nhiệt độ: t n = t x + � 1 �.(t 0 - t x )
�q1 + q 2 �
n
�
�
q2 1
�5 �
=
�
t
=
18
+

.(36 - 18) � 26 � n  5
- Theo điều kiện: tn < 26 C và
�n
�
�
q1 5
�6 �
�
�
Vậy: đến chai thứ 5 thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C

0,5

0

3

0,5


Câu 3
5,0đ
1.
3,0đ

1. a.- Khi K đóng và con chạy ở đầu N thì toàn bộ biến trở MN mắc song song với
ampe kế. Khi đó mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1.
- Lúc này ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính
U 21
Rtm   5,25 (1)

I
4
Rđ .R2
4,5.R2
 R1 
 3 (2)
- Mặt khác: Rtm 
Rđ  R2
4,5  R2
- Từ (1) và (2) giải ra: R2 = 4,5 Ω
b. - Gọi điện trở của phần biến trở từ M tới
con chạy là RX, như vậy điện trở của đoạn
từ C đến N là R - RX. Khi K mở mạch
điện thành:
R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]}

U
Đ
P

0,5

R1

R-RX

RX
C

N

0,5

M

R2
- Điện trở toàn mạch:
Rtm 

( R  R X  Rđ ) R2
 R X2  6 R X  81
 R X  R1 
R  R X  Rđ  R2
13,5  R X

0,5

U (13,5  R X )
U

Rtm  R X2  6 R X  81
U (13,5  R X ) (9  R X ).4,5
4,5U (9  R X )
.

UPC = I.RPC =
2
 R X  6 R X  81 13,5  R X
 R X2  6 R X  81
Cường độ dòng điện ở mạch chính: I 

U PC
4,5U

(3)
2
9  R X  R X  6 R X  81
Đèn tối nhất khi Iđ nhỏ nhất. Mẫu của biểu thức trong vế phải của (3) là một tam thức
bậc hai mà hệ số của RX2 âm. Do đó mẫu đạt giá trị lớn nhất khi:
4,5.U
6
R X 
3 hoặc phân tích: Iđ =
để RX = 3 
2.( 1)
90  (R x  3) 2
Cường độ dòng điện chạy qua đèn: I đ 

Vậy khi Rx = 3Ω thì Iđ nhỏ nhất, đèn tối nhất.
c. Theo kết quả câu trên, ta thấy: Khi K mở, nếu dịch chuyển con chạy từ M tới vị trí
ứng với RX = 3 Ω thì đèn tối dần đi, nếu tiếp tục dịch chuyển con chạy từ vị trí đó tới
N thì đèn sẽ sáng dần lên.
2. Mạch điện được vẽ như hình bên.
C1
2.
1,5 đ

Ngoài hai điểm A, B nối với các cực của
nguồn điện thì còn lại là 2014 điểm từ C1
đến C2014 mà giữa chúng từng đôi một

được nối với điện trở R. Do tính chất của
mạch cầu nên không có dòng điện chạy
qua các điện trở này và có thể bỏ qua các
điện trở đó trong mạch. Khi đó mạch AB
gồm 2015 mạch mắc song song, trong đó
có 2014 mạch nhánh có điện trở 2R và
một nhánh có điện trở R.

R

0,5

0,5
0,5

R

A

B

C2014
+ U -

4

0,5

0,5

Điện trở của mạch AB là: R AB

2R
.R
2R
2014


 2
2R
 R 2016
2014

0,5

U2
 72W
Công suất: P 
R AB
Câu 4.
4,0 đ

0,5

a. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng
cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính.
S
K

F'

F"
O

X

0,5

A
M

L

L
M
� F ' ��
� F ''
+ Sơ đồ tạo ảnh S�� ��
+ Chùm sáng song song với trục chính, sau khi qua thấu kính hội tụ cho chùm
tia ló hội tụ tại tiêu điểm F’ của thấu kính hội tụ. F’ lại trở thành vật của gương
M. Và qua M, F’ cho ảnh F’’ đối xứng với vật F' qua mặt gương M. Ở đây vật
F' ở sau gương (vật ảo) nên ảnh F" ở trước gương (ảnh thật).
+ Vậy các tia ló ra sau thấu kính L, thay vì hội tụ tại tiêu điểm ảnh F' thì đã bị
phản xạ ở gương M và hội tụ tại F" hình đối xứng của F' qua gương M.
Ta có: AF"=AF' . Vậy OF''  OA  OF''  OA  AF'  15  (20  15)  10 cm

5

0,5

b. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng
cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính.
B

S

A

O
S1

K1

F’

I1

0,5
F1

z

F2

M

+Tia tới S1I1 cho tia ló I1K1 kéo dài đi qua tiêu điểm F'; nó phản xạ ở mặt gương
và cho tia phản xạ tại K1.

+Tia tới SO truyền thẳng tới A, cho tia phản xạ tại A (Vẽ trên hình).
0
0
+ Ta có �OAF1  2.45  90 suy ra AF1 song song với thấu kính.

0,5

+ Khoảng cách từ F1 đến thấu kính bằng 15 cm.

0,5

c. Xác định quỹ tích các điểm rất sáng quan sát được.
-Hình vẽ
+ Ta có F1 đối xứng với F’ qua gương và gương nghiêng góc 45 0 so với trục
'
0
chính nên �OF F1  45 .
+Khi dịch chuyển gương tới B thì ảnh cuối cùng F2 và �OF’F2 = 450.
+ Vậy quĩ tích các điểm sáng quan sát được là đoạn thẳng F'M, vuông góc với
mặt phản xạ của gương; nó cũng tạo với trục chính OF' một góc 45 0, với M nằm
trên mặt phẳng thấu kính.
Câu 6
3,0 đ

Bước 1: Treo vật vào lực kế.
Đo số chỉ của lực kế khi vật ở trong không khí (P1)
Nhúng chìm vật trong nước. Đọc số chỉ của lực kế khi vật bị nhúng chìm (P2)
Bước 2: Thiết lập phương trình:
Gọi thể tích của vật là V, lực đẩy Acsimet khi vật ngoài không khí là PA1 và khi vật ở
trong nước là FA2

Khi vật trong không khí: P1 = P - FA1 = P - 10D1V
(1)
Khi vật được nhúng chìm trong nước: P2 = P - FA2 = P - 10D2V (2)

6

0,5
0,5
0,5

0,5

0,5


Từ (1) và (2); V 

P1  P2
10(D2  D1 )

Từ (1) và (3): P  P1  10D1V 
Khối lượng của vật: m 
Khối lượng riêng: D 

(3)
P1D2  P2 D1
D 2  D1

P P1D 2  P2 D1


10 10(D 2  D1 )

m P1D2  P2 D1

V
P1  P2

0,5
0,5

0,5
0,5

---------------------------------HẾT--------------------------------Chú ý: Học sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.

7