IMSO 2006 Khoa học Quốc tế - Thực nghiệm

Thí nghiệm I — Bí mật của màu sắc

I. Mở đầu

Quan sát lá và cỏ: chúng có màu xanh lục. Vì sao dưới cùng một nguồn sáng, vật này đỏ còn vật khác xanh lam? Dưới ánh nắng, cỏ xanh, mái nhà nâu và giấy trắng. Trong thí nghiệm này, em khảo sát các màu sắc.

II. Dụng cụ

Ba nguồn sáng màu xanh lam, xanh lục và đỏ; ba màn (tấm) màu xanh lam, xanh lục và đỏ; một pin mặt trời; các pin điện; đồng hồ vạn năng đã chỉnh để đo dòng điện; giá đỡ; thước.

III. Phương pháp

Dùng pin mặt trời làm bộ phát hiện các ánh sáng màu. Thực hiện dưới sự giám sát của giáo viên, dùng đúng điện áp thấp quy định; không nối tắt pin điện.

III.1 Xác định màu ánh sáng có năng lượng cao nhất

Đề nguồn nói rằng pin mặt trời tạo dòng điện khi nhận ánh sáng và dùng dòng điện đo được để biểu thị năng lượng ánh sáng nhận vào: năng lượng lớn hơn tạo dòng điện lớn hơn. Lắp dụng cụ theo Hình 1. (Lời giải sẽ làm rõ giới hạn của cách diễn giải đơn giản này.)


**1.** Dùng nguồn sáng xanh lam và pin 6 vôn.

**2.** Đặt nguồn sáng cách pin mặt trời 10 cm.

**3.** Điều chỉnh để vệt sáng tập trung tại tâm pin mặt trời.

**4.** Ghi dòng điện trên đồng hồ, đơn vị microampe.

**5.** Lặp lại bước 2–4 với nguồn xanh lục và đỏ.

**6.** Hoàn thành Bảng 1 (9 điểm).

| Màu ánh sáng | Dòng điện (microampe) |
| --- | --- |
| Xanh lam | ____ |
| Xanh lục | ____ |
| Đỏ | ____ |

Bước 7. Màu nào có năng lượng cao nhất? Giải thích. (4 điểm)

III.2 Xác định màu được vật có màu phản xạ

Lắp dụng cụ theo Hình 2 để đo ánh sáng phản xạ từ màn màu khi chiếu một màu ánh sáng xác định vào màn.


**1.** Cố định vị trí pin mặt trời.

**2.** Chọn nguồn xanh lam và pin 9 vôn.

**3.** Đặt màn xanh lam vào vị trí.

**4.** Ghi dòng điện.

**5.** Lặp lại bước 3–4 với hai tấm còn lại.

**6.** Lặp lại bước 2–5 với hai nguồn sáng còn lại.

**7.** Hoàn thành Bảng 2 (18 điểm).

| Màu ánh sáng | Màu tấm | Dòng điện (microampe) |
| --- | --- | --- |
| Xanh lam | Xanh lam | ____ |
| Xanh lam | Xanh lục | ____ |
| Xanh lam | Đỏ | ____ |
| Xanh lục | Xanh lam | ____ |
| Xanh lục | Xanh lục | ____ |
| Xanh lục | Đỏ | ____ |
| Đỏ | Xanh lam | ____ |
| Đỏ | Xanh lục | ____ |
| Đỏ | Đỏ | ____ |

Bước 8. Từ bảng, xác định màu ánh sáng được từng tấm màu phản xạ. Giải thích. (4 điểm)

III.3 Xác định cách mắc các mảnh pin mặt trời

Đề nguồn mô hình hóa một mảnh pin mặt trời bằng một pin điện nối tiếp với công tắc (Hình 3). Chiếu sáng tương ứng với đóng công tắc để dòng điện chạy; che kín bằng vật đục tương ứng với mở công tắc nên không có dòng điện. Cho hệ gồm bốn mảnh pin mắc theo một cách chưa biết. Hãy xác định cách mắc.

Lắp dụng cụ theo Hình 1.

**1.** Chọn nguồn xanh lam và pin 3 vôn.

**2.** Che các mảnh theo chín tổ hợp trong Bảng 3 nguyên gốc bên dưới. Ghi dòng điện từng lần.

**3.** Hoàn thành Bảng 3 (18 điểm). Đen là mảnh bị che, xám là mảnh không bị che. Bảng ghi bằng chữ tương đương dưới đây đánh số mảnh 1–4 từ trái sang phải; hình gốc là căn cứ chính.

| Các mảnh bị che | Dòng điện (microampe) |
| --- | --- |
| 1 | ____ |
| 2 | ____ |
| 3 | ____ |
| 4 | ____ |
| 1 và 2 | ____ |
| 1 và 3 | ____ |
| 2 và 3 | ____ |
| 2 và 4 | ____ |
| 3 và 4 | ____ |

Bước 4. Từ Bảng 3, vẽ cách mắc các mảnh (nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp). Coi dòng điện dưới 0,5 microampe là không có dòng điện. Đánh số các mảnh theo hình đánh số nguyên gốc. (10 điểm)

IV. Thiết kế tấm pin mặt trời

Chiếu ánh sáng xanh lam vào pin mặt trời ở khoảng cách 15 cm. Ghi dòng điện: ____ microampe.

a. Tính số mảnh pin mặt trời cần để tạo dòng điện 10 microampe. (5 điểm)
b. Tính tổng diện tích các mảnh cần dùng. (5 điểm)

Các hình gốc được giữ theo thứ tự: Hình 1, Hình 2, Hình 3, Bảng 3 và hình đánh số. Các chữ số trên đồng hồ trong tranh chỉ minh họa, không phải số đo được đề cho.



Chú thích hình: Batteries: pin điện; light source: nguồn sáng; electric current measuring device: dụng cụ đo dòng điện; solar cell: pin mặt trời; 10 cm: khoảng cách 10 cm.



Chú thích hình: Colored plate: tấm màu; batteries: pin điện; light source: nguồn sáng; solar cell: pin mặt trời; electric current measuring device: dụng cụ đo dòng điện.



Chú thích hình: Solar cell: pin mặt trời; equals to: tương đương; switch: công tắc; battery: pin điện.



Chú thích hình: Combination of covered and uncovered pieces: tổ hợp mảnh bị che và không bị che; electric current: dòng điện (microampe); black: bị che; gray: không bị che.



Chú thích hình: Piece numbering: đánh số các mảnh từ 1 đến 4.

Thí nghiệm II — Hô hấp ở người

Lưu ý an toàn (biên soạn): Không hít hoặc hút qua dụng cụ chứa nước vôi trong; không tự thực hiện thí nghiệm khi không có người giám sát. Các chỉ dẫn lịch sử nối miệng với dụng cụ bên dưới được giữ để bảo toàn đề nguồn, không phải quy trình được khuyến nghị. Giáo viên nên dùng các mẫu khí thu riêng, đưa khí một chiều có kiểm soát và có bộ phận chống chảy ngược để biểu diễn; tránh tiếp xúc với mắt/da và dùng bảo hộ thích hợp. Bố trí đó là điều chỉnh vì an toàn, không phải dụng cụ hoặc quan sát nguyên gốc. Không được bịa kết quả quan sát.

Vật liệu: nước vôi trong, Ca(OH)₂.

Dụng cụ: 2 ống nghiệm, 2 nút cao su, 1 ống nhựa dạng T hoặc Y, 1 bơm tiêm, 1 giá ống nghiệm, 1 đồng hồ hoặc đồng hồ bấm giờ.

Quy trình lịch sử (chỉ để nghiên cứu đề): Lắp dụng cụ như hình bên dưới. (15 điểm)

Mã số trong hình gốc: 1 = miệng; 2 và 3 = không khí bên ngoài; 4 = khoảng khí trong ống nghiệm A; 5 = khoảng khí trong ống nghiệm B; 6 = nước vôi trong A; 7 = nước vôi trong B.

Chuẩn bị ống nghiệm và đặt lên giá. Dùng bơm tiêm cho khoảng 20 ml nước vôi trong vào mỗi ống. Đề nguồn ghi: “KHÔNG THÁO NẮP BƠM TIÊM.” Đậy miệng ống nghiệm bằng nút cao su. Chỉ dẫn về bơm tiêm chưa rõ này được giữ nguyên ý, không được xem là hướng dẫn vận hành an toàn; giáo viên phải chọn dụng cụ phù hợp.


**1.** Quan sát trạng thái ban đầu của nước vôi trong trước khi hít và thổi. Ghi A: ____; B: ____. (2 điểm)

**2.** Đề lịch sử yêu cầu hít qua ống T “mạnh hết sức”, 4–5 lần. Quan sát và ghi A: ____; B: ____. (2 điểm) Không thực hiện chỉ dẫn này; dùng điều chỉnh an toàn có giám sát nêu trên.

**3.** Đề lịch sử yêu cầu thở ra (thổi) qua ống T “mạnh hết sức”, 4–5 lần. Quan sát và ghi A: ____; B: ____. (2 điểm) Thay bằng điều chỉnh an toàn có giám sát.

**4.** So sánh nước vôi trong ở hai ống trước và sau khi hít và thổi. Ghi A: ____; B: ____. (4 điểm)

Trả lời:

**1.** Viết đường đi của không khí khi hít vào, chỉ dùng mã số trong bố trí gốc. (6 điểm)

**2.** Viết đường đi của không khí khi thở ra, chỉ dùng các mã số đó. (6 điểm)

**3.** Theo các đường đi này, trạng thái nước vôi trong ở A và B sẽ khác nhau. Giải thích sự khác nhau. (6 điểm)

**4.** Nếu các biến đổi là do sự hòa trộn hoặc phản ứng giữa nước vôi trong và khí cacbon đioxit, em kết luận gì? (6 điểm)

Hình dụng cụ nguyên gốc dưới đây chỉ được giữ để giải thích các câu hỏi lịch sử.



Chú thích hình: Plastic T-pipe: ống nhựa chữ T; inhale and blow: hít và thổi (chỉ dẫn lịch sử, không thực hiện); rubber stopper: nút cao su; plastic pipe: ống nhựa; test tube: ống nghiệm; lime water: nước vôi trong. Mã 1–7 đã dịch đầy đủ trong đề.