PHÒNG GD & ĐT THANH OAI ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN LỚP TRƯỜNG THCS CỰ KHÊ MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC: 2015 - 2016 Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu (4 điểm) Dùng lực kế để đo trọng lượng vật nhôm nhúng chìm nước, ta thu kết 175N Tính trọng lượng vật không khí Cho biết trọng lượng riêng nhôm 27000N/ m , nước 10 000N/m Câu (4 điểm) Một bình hình trụ có bán kính đáy R = 20cm đặt thẳng đứng chứa nước nhiệt độ t = 20 c Người ta thả cầu nhôm có bán kính R = 10cm nhiệt độ t = 40 c vào bình cân mực nước bình ngập cầu Cho khối lượng riêng nước D = 1000kg/m nhôm D = 2700kg/m , nhiệt dung riêng nước C = 4200J/kg.K nhôm C = 880J/kg.K Bỏ qua trao đổi nhiệt với bình với môi trường a Tìm nhiệt độ nước cân nhiệt b Đổ thêm dầu nhiệt độ t = 15 c vào bình cho vừa đủ ngập cầu Biết khối lượng riêng nhiệt dung riêng dầu D = 800kg/m C = 2800J/kg.K Xác định: Nhiệt độ hệ cân nhiệt? Áp lực cầu lên đáy bình? Câu (6,0 điểm) Cho điện trở có giá trị R 0, mắc với theo cách khác Lần lượt nối đoạn mạch vào nguồn điện không đổi mắc nối tiếp với điện trở r Khi điện trở mắc nối tiếp (cách 1), điện trở mắc song song (cách 2) cường độ dòng điện qua điện trở 0,2A a Xác định cường độ dòng điện qua điện trở R cách mắc lại b Trong cách mắc trên, cách mắc tiêu thụ điện nhất? Nhiều nhất? c Cần điện trở R0 mắc chúng vào nguồn điện không đổi có điện trở r nói để cường độ dòng điện qua điện trở R 0,1A? Câu (6,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện U có hiệu điện không đổi 21V; R = 4,5Ω, R = 3Ω, bóng đèn có điện trở không đổi R Đ = 4,5Ω Ampe kế dây nối có điện trở không đáng kể a Khi khóa K đóng, chạy C biến trở vị trí điểm N, ampe kế 4A Tìm giá trị R2 U R1 R2 P Đ N C R X M K A b Xác định giá trị đoạn biến trở R X ( từ M tới C) để đèn tốiR khóa K mở c Khi khóa K mở, dịch chạy C từ M đến N độ sáng đèn thay đổi nào? Giải thích -HẾT PHÒNG GD & ĐT THANH OAI HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI LỚP TRƯỜNG THCS CỰ KHÊ MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC: 2015 - 2016 Câu Nội dung Câu Gọi V thể tích vật nhôm, P trọng lượng không (4đ) khí, P1 trọng lượng vật đo nước, d1 d2 trọng lượng riêng nhôm nước (0,5điểm) Ở không khí, trọng lượng vật : P =d1.V ( 0,5điểm ) Khi nhúng vật chìm vào nước,thể tích lượng nước bị chiếm chỗ V Lực đẩy Ác si mét nước tác dụng vào vật có chiều ngược với P độ lớn F = d2.V (0,5điểm) Do đó, trọng lượng vật đo nước : P1= P – F = d1.V – d2.V = (d1 –d2).V (0,5điểm) P Suy V = d − d d P (0,5điểm) 27000.175 1 P =d1.V = d − d = 27000 − 10000 ≈ 278 N (0,5điểm) Câu a) Nhiệt độ nước cân nhiệt: (2đ) - Khối lượng nước bình là: 0,75đ m = V D = ( π R 12 R - π R 32 ).D ≈ 10,467 (kg) π R 32 D = 11,304 (kg) 0,75đ - Phương trình cân nhiệt: c m ( t - t ) = c m ( t - t ) (0,5điểm) 0,5đ - Khối lượng cầu là: m = V D = c1 m1t1 + c m2 t Suy ra: t = c m + c m 1 2 b) (2đ) = 23,7 c - Thể tích dầu nước nên khối lượng dầu là: m1 D3 m3= D = 8,37 (kg) - Tương tự trên, nhiệt độ hệ cân nhiệt là: tx = 0,5đ c1 m1t1 + c m2 t + c3 m3t ≈ 21 c c1 m1 + c m2 + c3 m3 - Áp lực cầu lên đáy bình là: F = P2- FA= 10.m2 - π R 32 ( D + D ).10 ≈ 75,4(N) 0,75đ 0,75đ Câu a) Các cách mắc lại gồm: (3,5 Cách 1: [(R0//R0)ntR0]nt r ; Cách 2: [(R0 nt R0)//R0]nt r đ) Theo ta có cđdđ mạch mắc nối tiếp: U R1 Int = r + 3R = 0,2 A (1) R3 R2 0,5đ r 0,5đ Cđdđ mạch mắc song song: R1 U = 3.0,2 = 0,6 A Iss = r + R0 (2) r + R0 = ⇒ r = R0 Từ (1) (2) ta có: r + R0 r R2 R3 0,25đ Đem giá trị r thay vào (1) ⇒ U = 0,8R0 0,25đ Với cách mắc 3: [(R0//R0)ntR0]nt r ⇔ [(R1//R2)ntR3]nt r (đặt R1 = R2 = R3 1đ = R0) U Cđdđ qua R3: I3 = r + R + R0 = 0,8 R0 = 0,32 A 2,5 R0 R1 R3 Do R1 = R2 nên I1 = I2 = I3 = 0,16 A R2 Với cách mắc 4: Cđdđ mạch I4 = r 0,8 R0 U = = 0,48 A 2.R0 R0 R0 r+ R0 1đ R2 R1 r R3 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R0: 2.R R0 U12 = I 3R U1 = 0,32 R0 ⇒ cđdđ qua mạch nối tiếp là: 0,32 R0 I/1 = I/2 = R = R = 0,16 A ⇒ cđdđ qua điện trở lại I/3 = 0 0,32A b) Ta nhận thấy U không đổi ⇒ công suất tiêu thụ mạch P = U.I (0,5đ) nhỏ I mạch nhỏ ⇒ cách mắc tiêu thụ điện cách mắc tiêu thụ điện lớn c) Giả sử mạch điện gồm n dãy song song, dãy có m điện trở giống r r r r r n m 0,5đ 0,5đ (2,0 đ) R0 ( với m ; n ∈ N ) (H.vẽ) Cường độ dòng điện mạch I= U 0,8 = m m r + R0 + n n Để cđdđ qua điện trở R0 0,1A ta phải có: I= 1đ 0,8 = 0,1n ⇒ m m+n=8 1+ n Ta có trường hợp sau: m n Số đ.trở R0 12 15 16 15 12 Theo bảng ta cần điện trở R0 có cách mắc chúng - dãy song song, dãy điện trở - dãy gồm điện trở mắc nối tiếp Câu a) Khi K đóng chạy đầu N toàn biến trở MN mắc song (2,0 song với ampe kế Khi mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1 đ) Lúc ampe kế đo cường độ dòng điện mạch 0,5đ 0,5đ 0,5đ U 21 = = 5,25Ω (1) I Rđ R2 4,5.R2 Mặt khác: Rtm = R + R + R1 = 4,5 + R + (2) đ 2 Rtm = 0,5đ Từ (1) (2) giải ra: R2 = 4,5Ω b) Gọi điện trở phần biến trở từ M tới chạy RX, điện 3,25đ trở đoạn từ C đến N R - RX U R1 Khi K mở mạch điện thành: R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]} Đ R-RX R 0,5đ 0,5đ X P C N R2 M ( R − R X + Rđ ) R2 − R X2 + R X + 81 R = + R + R = Điện trở toàn mạch: tm X R − R X + Rđ + R2 13,5 − R X U U (13,5 − R ) X Cường độ dòng điện mạch chính: I = R = − R X + R X + 81 tm 0,5đ 0,5đ U (13,5 − R ) (9 − R ).4,5 4,5U (9 − R ) 0,5đ X X X UPC = I.RPC = − R + R + 81 13,5 − R = − R + R + 81 X X X X X U 4,5U PC Cường độ dòng điện chạy qua đèn: I đ = − R = − R + R + 81 (3) X X X Đèn tối Iđ nhỏ Mẫu biểu thức vế phải (3) tam thức bậc hai mà hệ số RX âm Do mẫu đạt giá trị lớn khi: RX = − 0,5đ 0,5đ 4,5.U = 3Ω phân tích: I d = để RX = Ω 2.(−1) 90 − (Rx − 3) Vậy Rx = 3Ω Iđ nhỏ nhất, đèn tối c) Theo kết câu trên, ta thấy: Khi K mở, dịch chuyển chạy 0,75đ từ M tới vị trí ứng với RX = 3Ω đèn tối dần đi, tiếp tục dịch chuyển chạy từ vị trí tới N đèn sáng dần lên Ban giám hiệu PHT Vũ Thị Hồng Thắm 0,25đ 0,75đ Người duyệt đề Người đề / đáp án Trịnh Văn Đông Nguyễn Thị Hảo ... sáng đèn thay đổi nào? Giải thích -HẾT PHÒNG GD & ĐT THANH OAI HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI LỚP TRƯỜNG THCS CỰ KHÊ MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC: 2015 - 2016 Câu Nội dung Câu Gọi V thể tích vật. .. đi, tiếp tục dịch chuyển chạy từ vị trí tới N đèn sáng dần lên Ban giám hiệu PHT Vũ Thị Hồng Thắm 0,25đ 0,75đ Người duyệt đề Người đề / đáp án Trịnh Văn Đông Nguyễn Thị Hảo ... lượng không (4đ) khí, P1 trọng lượng vật đo nước, d1 d2 trọng lượng riêng nhôm nước (0,5điểm) Ở không khí, trọng lượng vật : P =d1.V ( 0,5điểm ) Khi nhúng vật chìm vào nước,thể tích lượng nước bị