UBND Tỉnh thừa thiên Huế Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh sở giáo dục và đào tạo Lớp 9 THCS năm học 2004-2005 Môn: Vật lý (Vòng 2) Đề chính thức Thời gian: 120 phút (Không kể thời gian giao đề) Bài 1: (5 điểm) Người ta muốn làm một điện trở tiêu thụ một công suất 1000W khi hiệu điện thế ở hai đầu dây là 100V. Tiết diện tròn của dây dẫn được định với điều kiện là hợp kim sắt-kền dùng để làm dây chịu được một mật độ dòng điện lớn nhất là 5A mỗi milimet vuông. Tính đường kính, chiều dài và khối lượng nhỏ nhất của dây cần dùng? Biết rằng một dây sắt-kền tiết diện tròn đường kính 1 mm dài 1 km có điện trở 1000 và khối lượng 6,36 kg. Bài 2: (5 điểm) Có 3 điện trở giá trị lần lượt bằng R; 2R; 3R mắc nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế U không đổi. Dùng một vôn-kế (điện trở R V ) để đo lần lượt hiệu điện thế giữa 2 đầu điện trở R và 2R thì được các trị số U 1 = 40,6 V và U 2 = 72,5 V. Nếu mắc vôn-kế này vào 2 đầu điện trở 3R thì vôn-kế này chỉ bao nhiêu? Bài 3: (5 điểm) Cho các sơ đồ mắc biến trở sau (hình a; b). Giá trị tối đa của biến trở và của điện trở đều bằng R. Đối với mỗi sơ đồ, hãy khảo sát sự biến thiên của điện trở toàn mạch theo x (x là phần điện trở nằm bên phải của biến trở). Vẽ các đường biểu diễn trên cùng một hệ toạ độ (trục tung : điện trở toàn phần; trục hoành : x). Bài 4: (5 điểm) Có một hộp kín với 2 đầu dây dẫn ló ra ngoài, bên trong hộp có chứa ba điện trở loại 1; 2 và 3 . Với một ắcquy 2V; một ampe-kế (giới hạn đo thích hợp) và các dây dẫn, hãy xác định bằng thực nghiệm để tìm sơ đồ thực của mạch điện trong hộp. _____________________ R 2 R 3 R U V x x H×nh b H×nh a B C A B C A Hướng dẫn chấm Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh Lớp 9 THCS năm học 2004-2005 Môn: Vật lý (Vòng 2) Bài 1: a/ Đường kính của dâv (1 đ): Cường độ dòng điện qua điện trở: I = P/U = 1000/100 = 10 (A) 0,5 đ Mật độ cực đại của dòng điện là 5A/mm 2 nên tiết diện nhỏ nhất của dây: S = 10/5 = 2 mm 2 . Gọi d là đường kính của dây: S = 4 d 2 => d = 4 4.2 1,6 3,14 S mm 0,5 đ b/ Chiều dài của dây (2 đ): Điện trở của dây: R = U 2 / P = 100 2 / 1000 = 10 ( ) 0,5 đ Đối với dây 10 : R = l/S Đối với dây 1000: R' = l'/S' 0,5 đ Lập tỷ số: 2 2 1 ' ' 10 4 25,6 1,6 ' ' ' 1000 1000 4 R l S l S l l m R S l l S 1,0 đ c/ Khối lượng của dây (2 đ): Gọi m, V và D là khối lượng, thể tích và khối lượng riêng của dây điện trở. Ta có: 2 2 'S S 'R R 'S S 'S S 'R R 'S S 'l l 'S'l Sl 'V V D'V DV 'm m 1,5 đ Vậy m = 2 64 6360 412,8 100 g 0,5 đ Bài 2: Gọi I 1 là cường độ dòng điện trong mạch chính ở lần đo thứ nhất. Ta có: U = U 1 + I 1 (2R + 3R) (1) 0.5 đ Với I 1 = V 11 R U R U . Thay vào (1): U = U 1 + ( V 11 R U R U )(2R + 3R) U = 6U 1 + 5U 1 V R R (2) 1,0 đ Làm tương tự với lần đo thứ hai: U = U 2 + I 2 (R + 3R) Với I 2 = V 22 R U R2 U => U = 3U 2 + 4U 2 V R R (3) 1,0 đ Với lần đo thứ ba: U = U 3 + I 3 (R + 2R). Trong đó: I 3 = V 33 R U R3 U Thế vào ta được: U = 2U 3 + 3U 3 V R R (4) 0,5 đ R 2 R 3 R U V Từ (2) và (3) ta có: 6U 1 + 5U 1 V R R = 3U 2 + 4U 2 V R R 0,5 đ => V R R = 3,0 87 1,26 U5U4 U3U6 12 21 (5) 0,5 đ => U = 304,5(V) . Thay vào (4) => U 3 = 105 (V) 1,0 đ Bài 3: Gọi y a và y b lần lượt là điện trở toàn phần của mạch điện trong sơ đồ hình a và hình b. Ta có: y a = x R 1 R xR xR (1) 1,0đ và y b = xx R 1 x)xR( x)xR( 2 (2) 1,0đ Lập bảng giá trị sau: 1,5 đ x 0 R/4 R/2 3R/4 R y a 0 R/5 R/3 3R/7 R/2 y b 0 3R/16 R/4 3R/16 0 Bài 4: Ba điện trở này có thể mắc với nhau theo các sơ đồ sau: (vẽ và tính R 4đ, mỗi sơ đồ đúng cho 0,5 đ) a) R 1 = 6 b) R 2 =11/3 c) R 3 =11/4 d) R 4 =11/5 e) R 5 =3/2 f) R 6 = 4/3 g) R 7 =5/6 h) R 8 =6/11 Mắc hộp kín vào mạch điện theo sơ đồ bên Với U = 2V. Đọc số chỉ của A-kế là I. => R n = U/I = 2/I. So sánh giá trị của R n với giá trị ở các sơ đồ trên suy ra mạch điện trong hộp. 1,0 đ __________________________ Hộp kín A U =2V y R/2 R/4 6 4 2 -2 -4 -6 -5 5 10 0 R/2 R x §å thÞ 1,5 ® . Tỉnh thừa thi n Huế Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh sở giáo dục và đào tạo Lớp 9 THCS năm học 2004-2005 Môn: Vật lý (Vòng 2) Đề chính thức Thời gian: 120 phút (Không kể thời gian giao đề) Bài 1:. và các dây dẫn, hãy xác định bằng thực nghiệm để tìm sơ đồ thực của mạch điện trong hộp. _____________________ R 2 R 3 R U V x x H×nh b H×nh a B C A B C A Hướng dẫn chấm Kỳ thi chọn học sinh giỏi. R U V x x H×nh b H×nh a B C A B C A Hướng dẫn chấm Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh Lớp 9 THCS năm học 2004-2005 Môn: Vật lý (Vòng 2) Bài 1: a/ Đường kính của dâv (1 đ): Cường độ dòng điện qua điện trở: