HSG Vat lý 9 2005-2006

Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi trong nước thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm.. Dây nối từ bộ bóng đèn đến nguồn điện có điện trở là R=1Ω a Tì

PHÒNG GIÁO DỤC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI

TRƯỜNG THCS MÔN: VẬT LÝ- NĂM HỌC 2005-2006

 (Thời gian:90 phút(Không kể thời gian giao đề)

Bài 1:(3.0điểm)

Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi trong nước thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm

a)Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước sẽ cao bao nhiêu ?(Biết khối lượng riêng của nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm3 ; D2 = 0,8g/cm3

b)Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh, biết thanh có chiều dài

l = 20cm ; tiết diện S’ = 10cm2

Bài 2:(2,0diểm)

Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng m2 = 300g thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi ?(Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là c1 = 4200J/kg.K ; c2 = 880J/kg.K Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn

Bài 3:(2,5điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ

U1=180V ; R1=2000Ω ; R2=3000Ω

a) Khi mắc vôn kế có điện trở Rv song

song với R1, vôn kế chỉ U1 = 60V.Hãy xác

định cườngđộ dòng điện qua các điện trở R1

và R2

b) Nếu mắc vôn kế song song với điện

trở R2, vôn kế chỉ bao nhiêu ?

Bài

4 : (2,5điểm)

Dùng nguồn điện có hiệu điện thế không

đổi U0 = 32V để thắp sáng một bộ bóng đèn

cùng loại (2,5V-1,25W).Dây nối trong bộ đèn

có điện trở không đáng kể Dây nối từ bộ bóng

đèn đến nguồn điện có điện trở là R=1Ω

a) Tìm công suất tối đa mà bộ bóng có

thể tiêu thụ

b) Tìm cách ghép bóng để chúng sáng

bình thường

M

U

A

B

R2

C

R1 V

RV

R

PHÒNG GIÁO DỤC ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI

TRƯỜNG THCS MÔN: VẬT LÝ- NĂM HỌC 2005-2006

 (Thời gian:90 phút(Không kể thời gian giao đề)

Bài 1:

a) Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l Ta có trọng lượng của thanh:

P = 10.D2.S’.l Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần chìm trong nước :

V = ( S – S’).h

Lực đẩy Acsimet tác dụng vào thanh : F1 = 10.D1(S – S’).h

Từ đó chiều cao cột nước trong bình là: H’ = H +∆h =H + h

D

D

2 1

b) Lực tác dụng vào thanh lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 và lực tác dụng F Do thanh cân bằng nên :

F = F2 - P = 10.D1.Vo – 10.D2.S’.l

F = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N (0,5đ)

Từ pt(*) suy ra :

2 1

2 1 S' 3 S' 30cm h

l D

D







=

Do đó khi thanh đi vào nước thêm 1 đoạn x có thể tích ∆V = x.S’ thì nước dâng thêm một đoạn:

2 ' 2 '

x S

V S S

V

−

∆

=

H

h

l P

F1

S

’

H

h P

F2

S

’ F l

Do thanh cân bằng nên: P = F1

⇒ 10.D2.S’.l = 10.D1.(S – S’).h

S

S S D

D

'

' 2

= (*) (0,5đ)

Khi thanh chìm hoàn toàn trong nước, nước dâng lên một

lượng bằng thể tích thanh

Gọi Vo là thể tích thanh Ta có : Vo = S’.l

Thay (*) vào ta được:

h S S D

D

2

1

Lúc đó mực nước dâng lên 1 đoạn ∆h ( so với khi chưa

thả thanh vào)

h D

D S S

V

1

0 =

−

=

∆ (0,5đ)

Mặt khác nước dâng thêm so với lúc đầu:

cm h D

D h

2







 −

=

−

2x = ⇒x= Vậy thanh đợc di chuyển thêm một đoạn: x +x x x cm

3

8 4

2

3

2 = = ⇒ = (0,5đ)

Và lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F = 0,4 N nên công thực hiện được:

J x

F

A 10 2 5 , 33 10 3

3

8 4 , 0 2

1 2

=

=

Bài 2:

Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun, ta có:

Q1 = (m1 c1 +m2c2)∆t ; Q2=(2m1c1 +m2c2) ∆t (0,5đ)

(m1, m2 là khối lượng nước và ấm trong hai lần đun đầu)

Mặt khác, do nhiệt toả ra một cách đều đặn nghĩa là thời gian đun càng lâu thì nhiệt toả ra càng lớn Do đó:

Q1 = kt1 ; Q2 = kt2 ; (k là hệ số tỉ lệ nào đó)

Ta suy ra:

kt1 = (m1c1 +m2c2)∆t ; kt2 = (2m1c1 +m2c2)∆t (0,5đ)

Lập tỷ số ta được :

= 1

2

t

t

2 2 1 1

1 1 2

2 1 1

2 2 1

2

c m c m

c m c

m c m

c m c m

+ +

= +

+

hay: t2 = ( 1+

2 2 1 1

1 1

c m c m

c m

+ ) t1 (0,5đ)

Vậy : t2 =(1+42004200+0,3.880 ).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút (0,5đ) Bài 3:

+ −

a)Cường độ dòng điện qua R1 (Hình vẽ)

I1 = 0 , 03 ( )

2000

60 1

R

U

=

= (0,5đ)

Cường độ dòng điện qua R2 là:

3000

60 180 2

A R

U

U AB

=

−

=

−

(0,5đ)

b)trước hết ta tính RV :

Hình vẽ câu a ta có:

I2 = IV + I1

Hay : IV = I2 – I1 = 0,04 - 0,03 = 0,01 (A)

vậy : RV = 6000 ( )

01 , 0

60

V

I

U

(0,5đ)

V

R1

IV

U

V

A I1 R1 B R2 C

U

Ta có : UBC = I.RBC = BC

BC

R R

U

.

R1+ = 2

2

2

2 1

.

R R R R

R R

U

V V

V

V + +

+ (0,5đ) Thay số vào ta được : UAC = 90V (0,5đ)

Vậy vôn kế chỉ 90V

Bài 4:

a)Gọi I là dòng điện qua R, công suất của bộ đèn là :

P = U.I – RI2 = 32.I – I2 hay : I2 – 32I + P = 0 (0,5đ)

Hàm số trên có cực đại khi P = 256W

Vậy công suất lớn nhất của bộ đèn là Pmax = 256W (0,5đ)

b)Gọi m là số dãy đèn, n là số đèn trong một dãy:

*Giải theo công suất :

Khi các đèn sáng bình thường : I d = 0 , 5 (A) và I = m I d = 0 , 5m (0,5đ)

Từ đó : U0 I = RI2 + 1,25m.n Hay 32 0,5m = 1 (0,5)2 = 1,25m.n

⇒64 = m + 5n ; m, n nguyên dương (1) (0,5đ) Giải phương trình (1) ta có 12 nghiệm sau : (0,5đ)

*Giải theo phương trình thế :U0 =UAB + IR

với : UAB = 2,5n ; IR = 0,5m.1 = 0,5m

Ta được phương trình (1) đã biết 64 = 5n + m

*Giải theo phương trình dòng điện :

RAB =

m

n m

nR d 5

= Và I = m.I d = 0,5m Mặt khác : I = m n

m m

n R

R

U

AB 5

32 5

1

32 0

+

= +

= +

Hay : 0,5m = m32+m5n ⇔64 = 5n + m