Bài 2 4 điểm : Người ta dẫn nước từ thác cao 10m vào tua bin của một trạm thủy điện đặt ở chân thác để làm quay tua bin.. Mỗi phút có 15m3 nước chảy qua tua bin.. Vận tốc của nước khi qu
Trang 1TRƯỜNG THCS MỸ HÒA ĐỀ THI ĐỀ XUẤT CHỌN HS GIỎI LỚP 9 CẤP HUYỆN
Môn : Vật Lý- năm học 2010 – 2011 Thời gian làm bài: 150 phút(không kể thời gian phát đề)
**********
Bài 1 (4 điểm) : Một chiếc xe phải đi từ A đến B trong một thời gian quy định là t Nếu khi xe
chuyển động từ A đến B với vận tốc v1 = 48km/h, xe sẽ đến B sớm hơn 18 phút so với thời gian quy định Nếu khi xe chuyển động từ A đến B với vận tốc v2 = 12km/h, xe sẽ đến B trễ 27 phút so với thời gian quy định
a) Tìm chiều dài quãng đường AB và thời gian quy định t
b) Để xe chuyển động từ A đến B đúng thời gian quy định t, xe chuyển động từ A đến C (trên AB) với vận tốc v1 = 48km/h rồi tiếp tục chuyển động từ C đến B với vân tốc v2 = 12km/h Tìm chiều dài quãng đường AC
Bài 2 (4 điểm) : Người ta dẫn nước từ thác cao 10m vào tua bin của một trạm thủy điện đặt ở chân
thác để làm quay tua bin Mỗi phút có 15m3 nước chảy qua tua bin Vận tốc của nước khi qua khỏi
tua bin là 4m/s Tính vận tốc của nước khi xuống đến chân thác và công suất của tua bin
Bài 3 (4 điểm) :a) Rót vào một khối nước đá khối lượng m1 = 2kg, một lượng nước m2 = 1kg ở nhiệt
độ t2 = 10oC Khi có cân bằng nhiệt nước đá tăng thêm m = 50g Xác định nhiệt độ ban đầu của nước đá Cho nhiệt dung riêng của nước đá là C1 = 2000J/kg.K, của nước là C2 = 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá λ= 3,4.105J/kg.Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với các dụng cụ thí nghiệm
b) Sau đó người ta cho hơi nước sôi vào bình trong một thời gian và sau khi thiết lập cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước là 50oC Tìm lượng hơi nước đã dẫn vào Cho nhiệt hóa hơi của nước
là L = 2,3.106J/kg
Bài 4 (4 điểm): Hai gương phẳng (G1) và (G2) đặt nghiêng với nhau một góc α Một điểm sáng S nằm cách cạnh chung O của hai gương một khoảng R Hãy tìm cách dịch chuyển điểm sáng S sao cho khoảng cách giữa hai ảnh ảo đầu tiên của S qua các gương (G1) va (G2) là không đổi
Bài 5 (4 điểm) : Mạch điện như hình vẽ trong đó UAB = 9V
a) K mở, công suất tiêu thụ các điện trở R1, R2, R3 bằng nhau
và bằng 1,5V Tính R1, R2, R3
b) K đóng; tính công suất tiêu thụ của mỗi điện trở lúc bây giờ
-//*-*// -C
D
R 1 .
R
2
R
3
K
B
Trang 2ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HS GIỎI LỚP 9 Môn : Vật Lý năm học 2010 – 2011
Thời gian làm bài: 150 phút(không kể thời gian phát đề)
**********
Bài 1 : (4 điểm)
a) Xác định thời gian xe chuyển động từ A đến B lần 1 :
t1 = 48
1
AB v
Thời gian xe chuyển động từ A đến B lần 2
t2 = 12
2
AB v
AB
Thiết lập phương trình t1 +
60
18 = t2 -
60
27
(0,5 điểm) ⇒
60
27 2 60
18
48 + = AB−
AB
(0,5 điểm)
Vậy thời gian quy định là :
t = t1 + = + = + =
60
18 48
12 60
18 60
18
1
v
AB
b) Thời gian quy định là t =
2 2 1 2
1 2 1
) 1 1 (
v
AB v
v
AC v
AC AB v
AC v
BC v
AC
+
−
=
− +
=
⇔0,45 = AC.
16
Bài 2 : (4 điểm)
- Tính khối lượng nước chảy qua tua bin trong 1 giây :
t
DV
250 60
15
- Xác định thế năng của lượng nước đókhi ở đỉnh cao h của thác :
- Khi rơi xuống chân thác (h = 0) lượng nước đó có vận tốc v1và động năng là W1 :
Wt =
2
.v12 m
Theo định luật bảo toàn cơ năng :
m.g.h =
2
2 1
v m
(0,25 điểm) Vận tốc của nước khi xuống đến chân thác là :
v1 = 2g.h ⇒ v1 = 2g.h = 2.9,8.10 =14m/s (1 điểm)
Khi nước chảy qua tua bin làm cho tua bin quay và truyền cho tua bin một phần động năng,
Trang 3bởi vậy khi ra khỏi tua bin nước chỉ còn vận tốc v2 và động năng
2
.v22 m
(0,25 điểm) Năng lượng mà tua bin thu được trong 1 giây :
W =
2
.v12 m
- 2
.v22 m
= (196 16) 22500
2
250 ) (
2
2 2
2
v
m
Năng lượng tua bin thu được bằng tổng số công mà tua bin có thể sinh ra được :
Vậy công suất của tua bin là :
P = = = =
1
22500
t
W t
A
22500W = 22,5 kW (0,5 điểm)
Bài 3 (4 điểm)
a) Do lượng nước đá tăng thêm nhưng nhỏ hơn lượng nước rót vào nên khi nhiệt độ cuối cùng
t3 = 0oC
Gọi nhiệt độ ban đầu của nước đá là t1
- Nhiệt lượng nước đá nhận để tăng nhiệt độ từ t1 đến t3 = 0oC
Q1 = m1.c1(t3 - t1) = m1.c1(0 – t1) = -m1.c1.t1 (0,5điểm)
-Nhiệt lượng của nước tỏa ra để giảm nhiệt độ từ t2 = 10oC đến t3 = 0oC
Q2 = m2.c2.(t2 – t3) = m2.c2 t2 (0,5điểm)
Nhiệt lượng một phần nước m’ tỏa ra để đông đặc ở 0oC
Q3 = m’.λ (0,25điểm) Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:
Q1 = Q2 + Q3 hay -m1.c1.t1 = m2.c2 t2 + m’.λ (0,25điểm)
1 1
2 2 2 1
'
c m
m t c m
⇒
=
22000
10 4 , 3 05 , 0 10 4200
= - 14,75oC (0,5điểm) b) Lượng nước đá ở 0oC là
m1’ = m1 + m’ = 2 + 0,05 = 2,05kg (0,25điểm) Nhiệt lượng vào để chảy hoàn toàn ở 0oC
Q1 = m’.λ (0,25điểm) Nhiệt lượng toàn bộ nước ở 0oC(m1+m2) nhận vào để tăng nhiệt độ lên đến t4 = 50oC
Q2 = (m1 + m2).c2.(t4 – t3) = (m1 + m2)c2.t4 (0,25điểm) Nhiệt lượng hơi nước sôi 100oC tỏa ra khi ngưng tụ hoàn toàn ở 100oC :
Q3 = m.L (m là khối lượng nước sôi) (0,25điểm) Nhiệt lượng nước ở t5 = 100oC tỏa ra để giảm đến t4 = 50oC
Q4 = m.c2(t5 – t4) (0,25điểm) Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có
Trang 4Q1 + Q2 = Q3 + Q4 (0,25điểm)
hay m’.λ + (m1 + m2)c2.t4 = m.L + m.c2(t5 – t4) (0,25điểm) ⇒ m =
) 50 100 (
4200 10
3 , 2
50 4200 )
1 2 ( 10 4 , 3 05 , 2 )
(
) (
'
6 5 4
5 2
4 2 2 1 1
− +
+ +
=
− +
+ +
t t c L
t c m m
= 0,528kg = 528g (0,25điểm)
- Xác định 2 góc tạo bởi 2 ảnh ảo S1S2 + Góc chắn bởi góc S1SS2 = 2α
+ Góc ở tâm S1OS2 = 360o - 2α
(1 điểm)
- Khoảng cách giữa S1 và S2
S1S2 = 2Hs1 = 2R.sin(HOS1) (0,5 điểm)
S1S2 = 2R.sin(
2
2
360o − α
) ⇒ S1S2 = 2R.sin(180o - α )
Muốn S1S2 không đổi thì phải dịch chuyển S sao cho R không đổi nghĩa là S phải dịch chuyể trên mặt trụ bán kính R có trục trùng với cạch chung của 2 gương
Bài 5 (4 điểm) :
a) Ta có : P = P1 +P2 +P3 = 3P1 = 3.1,5 = 4,5W
⇒ I = 0,5 1
9
5 , 4
I A U
P1 = I12.R1 ⇒ R1 = = =6Ω
5 , 0
5 , 1
2 1
1
I P
Vậy R1 = 6Ω
P2 = P3 mà U2 = U3 ⇒ R2 = R3 ⇒I2 = I3 = I 0,25A
2
5 , 0 2
P2 = I22.R2 ⇒ = = =24Ω
25 , 0
5 , 1
2 2
2
2 2
I
P
Vậy R2 = R3 = 24Ω
b) Khi K đóng dòng không qua R1 ⇒ P1’ = 0
U2’ = U3’ = U = 9V
Do đó : P2’ = P3’ = W
R
U
375 , 3 24
92 2
2
=
= Vậy P2 = P3 = 3,375W
S R
S 1
S
2
O H
(G 1 ) (G
2 )