TRƯỜNG THCS NGUYỄN TRỰC - TTKB ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2013 – 2014 MÔN: VẬT LÝ Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu I: (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên. Biết R 1 = R 2 = R 3 = 12 Ω ; R 4 = 4 Ω, U AB = 36V. a . Tìm số chỉ của vôn kế? b. Nếu thay vôn kế bằng ampe kế, tìm số chỉ của ampe kế? (Vôn kế và ampe kế lí tưởng) Câu II: (4 điểm) Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ bên. U MN = 3V, các điện trở đều là R (bằng nhau). a. Nếu mắc vôn kế có điện trở rất lớn vào PQ thì số chỉ của vôn kế là bao nhiêu? b. Nếu mắc vào PQ một ampe có điện trở không đáng kể thì số chỉ của ampe là 50mA. Tìm R? Câu III: (5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên. Biết R 1 = 4 Ω , bóng đèn Đ loại: 6V – 3W, R 2 là một biến trở. Hiệu điện thế U AB = 10 V (không đổi). a. Xác định R 2 để đèn sáng bình thường. b. Xác định R 2 để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch mắc song song đạt cực đại. Tìm giá trị đó. Câu IV: (4 điểm) Người ta dùng một máy bơm loại 220V – 200W để đưa 1m 3 nước lên độ cao 10m. Biết máy bơm được cắm vào ổ lấy điện có hiệu điện thế 220V, nước có trọng lượng riêng 10000N/m 3 và máy bơm có hiệu suất 90%. a. Tính điện trở của máy bơm và cường độ dòng điện chạy qua máy bơm khi đó. b. Tính thời gian để máy bơm thực hiện công việc trên c. Mỗi ngày dùng máy bơm trên để hút 4m 3 nước lên độ cao 10m. Tính số tiền điện phải trả trong 30 ngày, biết một số điện giá 1500 đồng. Câu V: (3 điểm) Có một số điện trở loại 1Ω - 2A. a. Hỏi phải dùng ít nhất bao nhiêu điện trở trên để mắc thành mạch có điện trở Ω b. Tính hiệu điện thế tối đa có thể mắc vào mạch điện ở câu a M N P Q 2 R M 1 R § N A B ĐÁP ÁN MÔN LÝ Câu 1: 4 điểm a. – Vẽ được mạch điện tương đương [R1 // (R2 nt R3)] 0,25 điểm - Tính được R 23 = 24Ω; R 123 = 8 Ω 0,25 điểm - Vì mạch gồm R 4 nt R 123 => U 123 =U m – U 4 = 24V 0,5 điểm - Vì R 1 //R 23 => U 23 = U 123 = 24V - Vì R 2 nt R 3 => U 3 = = 12V 0,5 điểm - Số chỉ vôn kế: U v = U MB = U 3 + U 4 = 24V 0,5 điểm b. Thay vôn kế bằng ampe kế có điện trở rất nhỏ -> M trùng B, ta có mạch điện tương đương: [R 1 nt (R 3 // R 4 )] // R 2 , Biểu diễn đúng chiều dòng điện trong mạch chính 0,5 điểm - R 3 //R 4 => R 34 = 3Ω - Vì mạch gồm R 123 //R 2 => U 134 = U 2 = U m = 36V => cường độ dòng điện chạy qua R 2 : I 2 = 3A 0,5 điểm - Vì R 1 nt R 34 => U 34 = = 7,2V 0,25 điểm - Vì R 3 //R 4 => U 3 = U 34 = 7,2V - Cường độ dòng điện chạy qua R 3 : I 3 = 0,6A 0,25 điểm - Xét tại nút M, áp dụng định lý nút ta có: I A = I 2 + I 3 = 3,6A - Vậy số chỉ ampe kế là 3,6A 0,5 điểm HS làm cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa Câu 2: 4 điểm a. - Khi U MN = 3V => mạch tương đương gồm 2 điện trở R mắc nối tiếp 0,5 điểm - Khi mắc vôn kế có điện trở rất lớn vào P, Q thì vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai điểm HN => U v = U PQ = U HN (1) 0,5 điểm - Vì các điện trở giống nhau => U HN = U MH = U MN / 2 = 1,5V (2) - Từ (1) và (2) => số chỉ vôn kế: U v = 1,5V 0,5 điểm b. Nếu mắc vào PQ một ampe kế có điện trở không đáng kể => P, Q, N trùng nhau => mạch điện tương đương: R nt (R // R) 0,5 điểm - Khi đó số chỉ ampe kế: I A = I H1N = 50mA = 0,05A 0,25 điểm - Tính được: R HN = R/2 (Ω) 0,25 điểm - Vì mạch gồm R HN nt R MH => U HN = = 1V 0,5 điểm - Nên số chỉ của ampe kế: I A = I H1N = => R = 20Ω 1 điểm M N P Q H H M 1 P, Q, N 2 HS làm cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa Câu 3 5 điểm a. - Đèn sáng bình thường => - Đ = 3W => - I Đ = 0,5A - U Đ = 6V - R Đ = 12Ω 0,5 điểm - Vì Đ // R 2 => U 2 = U 2Đ = U Đ = 6V - Vì R 1 nt R 2,Đ => U 1 = U m – U 2Đ = 4V 0,5 điểm - Cường độ dòng điện chạy qua R 1 : I 1 = 1A - Vì R 2 nt R 2Đ => I 2Đ = I 2 + I Đ = I 1 => I 2 = 0,5A 0,5 điểm - Vậy giá trị của R 2 để đèn sang bình thường: R 2 = 12Ω 0,5 điểm b. – Gọi giá trị của R 2 để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch song song đạt cực đại là R 2 ’ (Ω, R 2 ’ > 0) - Vì R 2 ’ //Đ => R 2’Đ = (Ω) (1) - Vì R 1 nt R 2’Đ => R m = 4 + R 2’Đ 0,5 điểm => Các cường độ dòng điện: I 1 = I 2’Đ = I m = (A) 0,5 điểm - Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch song song: 2’Đ = .R 2’Đ = 0,5 điểm - Thấy: 2’Đ = = 6,25 W (AD BĐT cô si cho 2 số dương 4 và R 2’Đ ) 0,5 điểm - Dấu bằng xảy ra <=> R 2’Đ = 4 Ω <=> R 2’Đ = 6Ω 0,5 điểm - Vậy công suất trên đoạn mạch song song đạt cực đại bằng 6,25W khi giá trị của biến trở R 2 ’ = 6Ω 0,5 điểm HS làm cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa Câu IV 4 điểm a. - Vì máy bơm được cắm vào ổ lấy điện có hiệu điện thế U= 220V nên nó hoạt động bình thường => cường độ dòng điện chạy qua máy bơm là: I = /U 0,91A 0,5 điểm - Vì hiệu suất của máy bơm là 90% nên có 10% là công suất hao phí do tỏa nhiệt => Công suất tỏa nhiệt của máy bơm: hp = 10%. = 20W 0,5 điểm - Vậy điện trở của máy bơm là: R = hp /I 2 24,15Ω 0,5 điểm - Công suất có ích của máy bơm dùng để bơm nước: i = 90%. = 180W 0,25 điểm - Công thực hiện được để đưa 1m 3 nước lên độ cao h = 10m là A = P.h = V.d.h = 100000J 0,25 điểm - Giải thích điện năng tiêu thụ có ích có giá trị chính bằng A = 100000J => thời gian bơm nước: t = A/ i 555,56 (s) 0,5 điểm c. Theo câu a, thời gian máy bơm hoạt động để bơm được 4m 3 nước là t’ = 4.t = 2222,24 (s) 0,6173 (h) 0,5 điểm - Điện năng máy bơm tiêu thụ trong một ngày: A 1 = . t’ 0,12346 kWh - Điện năng tiêu thụ trong 30 ngày: A = 30. A 1 = 3,7038 kWh 0,5 điểm - Vậy số tiền phải trả là: 3,7038 . 1500 = 5555,7 đồng 0,5 điểm HS làm cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa Câu V 3 điểm - Vì R = 1Ω > R m = 3/5 Ω, nên để số điện trở là ít nhất thì phải mắc 1 điện trở R song song với cụm điện trở X -> vẽ hình và tính được R X = 1,5 Ω 0,5 điểm - Vì R = 1 Ω < R X = 1,5 Ω nên… mắc 1 điện trở R nối tiếp với cụm Y => vẽ hình và tính được R Y = 0,5 Ω 0,5 điểm - Vì R = 1 Ω < 2.R Y nên… mắc 1 điện trở R song song với 1 điện trở R => vẽ hình => Kết luận 1 điểm b. Theo câu a, ta có - Ta có U m = U R = I R . R = I R (V) 0,5 điểm - Vì I R lớn nhất bằng 2A -> U m lớn nhất bằng 2V - Vậy hiệu điện thế lớn nhất có thể mắc vào mạch là: 2V 0,5 điểm HS không nêu lí do vì số điện trở ít nhất, trừ 0,25 điểm mỗi lần. . TRƯỜNG THCS NGUYỄN TRỰC - TTKB ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2013 – 2014 MÔN: VẬT LÝ Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu I: (4 điểm) Cho mạch điện như hình. hoạt động bình thường => cường độ dòng điện chạy qua máy bơm là: I = /U 0 ,91 A 0,5 điểm - Vì hiệu suất của máy bơm là 90 % nên có 10% là công suất hao phí do tỏa nhiệt => Công suất tỏa nhiệt. lấy điện có hiệu điện thế 220V, nước có trọng lượng riêng 10000N/m 3 và máy bơm có hiệu suất 90 %. a. Tính điện trở của máy bơm và cường độ dòng điện chạy qua máy bơm khi đó. b. Tính thời gian