Tính chiều cao cột dầu trong nhánh B và độ chênh lệch của 2 mực nước trong bình?. Hãy xác định độ chênh lệch giữa hai mức nước trong hai nhánh của bìnhb. Gọi h1 là chiều cao cột dầu, h2
Trang 1PHÒNG GD&ĐT TÂN KỲ
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN VÒNG 1 NĂM HỌC 2010-2011
Môn: Vật Lý
Thời gian: 120 phút(Không kể thời gian chép đề)
Câu 1: (5 điểm)
Một bình thông nhau dạng chữ u như hình bên Mỗi nhánh có
dạng hình trụ Diện tích tiết diện 2 nhánh A và B lần lượt là;
100 cm2, 200 cm2 Người ta đổ nước vào bình sao cho
khoảng cách từ miệng bình đến mặt nước là 33 cm Sau đó đổ
dầu đầy dầu vào nhánh B Biết trọng lượng riêng của nước là
10000 N/m3, dầu là 8000 N/m3
a Tính chiều cao cột dầu trong nhánh B và độ chênh lệch của
2 mực nước trong bình?
b Người ta thả một viên bi có thể tích 100 cm3, khối lượng riêng là 5000 kg/m3 vào
một nhánh của bình Hãy xác định độ chênh lệch giữa hai mức nước trong hai
nhánh của bình?
Câu 2: (5điểm): Em hãy vẽ sơ đồ và mô tả chuyển động
của hai xe ô tô trong đồ thị sau Trong đó:
đường là đồ thị chuyển động của ô tô 1
đường là đồ thị chuyển động của ô tô 2
Xác định rõ vận tốc của các ô tô trong từng đoạn đường
Vị trí và thời điểm gặp nhau?
Câu 3(4,5 điểm): Người ta đổ nước sôi vào một chiếc cốc đồng đựng bột Sắt ở
nhiệt độ môi trường là 200C Hãy xác định nhiệt độ khi cân bằng Biết nhiệt dung
riêng của Sắt, Đồng, Nước lần lượt là: 460J/kg.K,380J/kg.K, 4200J/kg.K và Tỷ lệ
về khối lượng Sắt: Đồng: Nước là 1 : 3 : 5 Nhiệt lượng toả ra bị mất mát 10% cho
môi trường
Câu 4(5,5 điểm):
Cho mạch điện như hình bên:
Hiệu điện thế 2 đầu AB được giữ không đổi Ampe
kế, dây nối có điện trở không đáng kể
- Khi K1 mở, K2 đóng Vôn kế chỉ 12 vôn; Am pe kế
chỉ 0,5(A)
- Khi K1 đóng, K2 mở Đèn sáng bình thường Vôn kế
chỉ 9 vôn Am pe kế chỉ 1(A)
a Giá trị định mức của đèn?
b Hãy xác định giá trị điện trở R?
c.Tìm số chỉ của Am pe kế khi : K1, K2đều mở và K1, K2đều đóng
d Khi K1, K2đều mở đèn sáng như thế nào? Công suất của đèn trong trường hợp
đó?
Bỏ qua sự phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ
K2
K1
M
A(+
)
B(-)
Đ
X
A
V
3 4 5 6 7 8 9 t (giờ)
Trang 2ĐÁP ÁN
Câu 1: 5 điểm
a
3
0,25 điểm
Lấy điểm B nằm trên mặt phân cách giữa Nước và dầu, điểm A trong
nước ở nhánh A ngang với điểm B
Gọi h1 là chiều cao cột dầu, h2 là chiều cao cột nước từ điểm A đến mặt
thoáng
Theo tính chất của bình thông nhau: PA = PB (*)
0,25 điểm
PA = dnước h2 ; PB = ddầu h1 (**) 0,25 điểm Gọi ∆ 1 là khoảng cách từ mức nước ban đầu trong nhánh B đến mặt
phân cách giữa nước và rượu ∆ 2 là khoảng cách từ mức nước ban
đầu trong nhánh B đến mặt thoáng chất lỏng
Thể tích nước tụt xuống trong nhánh B, đúng bằng thể tích nước dâng
lên trong nhánh A Mà SB = 200 cm2 = 2SA => ∆ 2= 2.∆ 1
0,25 điểm
0,25 điểm
Ta có: h1 = h0 + ∆ 1
h2 = ∆ 1 + ∆ 2 = ∆ 1 +2.∆ 1 = 3.∆ 1
Thay vào (*)và (**) Tacó: dnước 3.∆ 1 = ddầu (h0 + ∆ 1)
0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm Thay số: 10000 3 ∆ 1 = 8000 (33 + ∆ 1)
Giải ra ta được: ∆ 1 = 12 cm.
0,25 điểm 0,25 điểm Chiều cao cột dầu là: h1 = h0 + ∆ 1 = 33 + 12 = 45 cm.
Độ chênh lệch giữa 2 mực nước: h2 = 3.∆ 1 = 3.12 = 36 cm.
0,25 điểm 0,25 điểm b
2 đ
Khi: Viên bi được thả vào nhánh B.do có trọng lượng riêng lớn hơn
dầu nên viên bi chìm Nó sẽ chiếm chỗ trong dầu làm cho dầu dâng lên
và tràn ra khỏi bình Thể tích dầu bị chiếm chỗ đúng bằng thể tích viên
bi chiều cao cột dầu còn lại sau khi bi đã chìm vào nước là
45-(100/200)=44,5 cm
0,25 điểm
Gọi độ chênh lệch của hai mực nước bây giờ là h'
Ta có h' d nước = 44,5 d dầu => h' = 44,5 8000/10000 =
35,6 cm
Sau đó nó chìm trong nước làm cho mực nước trong cả hai nhánh sẽ
dâng lên
0,25 điểm
Khi: Viên bi được thả vào nhánh A.do có trọng lượng riêng lớn hơn
nước nên viên bi chìm Nó sẽ chiếm chỗ trong nước làm cho nước
dâng lên và đẩy dầu trong nhánh B ra khỏi bình Trọng lượng nước bị
chiếm chỗ đúng bằng trọng lượng của viên bi
Vnước cc = 100 cm3
Mực nước dâng lên trong nhánh A do bổ viên bi vào là: y = 100/100 =
1 cm
0,25 điểm
0,25 điểm
Áp suất tại điểm A trong nhánh A tăng đẩy nước sang nhánh B Do đó 0,5 điểm
Ban đầu
Trang 3dầu trong nhánh B sẽ tràn ra ngoài một phần đến khi cân bằng giả sử
chiều cao cột dầu là h1', chiều cao cột nước trong nhánh A đến điểm A’
ngang mặt phân cách giữa nước và dầu là h2'
dnước h2' = ddầu h1' thay số rút gọn ta có: 5 h2' = 4 h1' (***)
Gọi x là mức nước tụt xuống trong nhánh A thì mực nước dâng lên
trong nhánh B là x/2
Khi đó:
h2' = h2 + y -3x/2 = 36 + 1 - 3x/2
h1' = h1 - x/2 = 45 - x/2
Thay vào (***) Ta giải được: x ≈ 0,9 cm
=> h2' = 36 + 1 - 3x/2 ≈ 35,64 cm Giảm gần 0,36 cm
0,25 điểm
0,25 điểm
Câu 2: 5 điểm
Lúc 3 giờ ô tô 1 khởi hành đi về B đến C lúc 4 giờ nó dừng lại một giờ
sau đó nó tiếp tục đi về A và đến A lúc 9 giờ
0,25 điểm
Lúc 4 giờ ô tô 2 bắt đầu khởi hành Từ A đi đến B Đển B lúc 7 giờ và
nó lập tức quay lại đi về A cùng lúc ô tô 1 đến A
0,25 điểm
Vận tốc của ô tô 1 trên đoạn đường từ B đến C là
v1a = (120 -80)/(4-3) = 40 km/h
0,5 điểm
Vận tốc của ô tô 1 trên đoạn đường từ C đến A là
v1b = 80/(9 - 5) = 20 km/h
0,5 điểm
Vận tốc của ô tô 2 trên đoạn đường từ A đến B là
v2a = 120/(7 - 4) = 40 km/h
0,5 điểm
Vận tốc của ô tô 1 trên đoạn đường từ C đến A là
v2b = 120/(9 - 7) = 60 km/h
0,5 điểm
Qua đồ thị ta thấy: Hai xe gặp nhau 2 lần 0,25 điểm Lần 1 trên đoạn đường AC Gọi thời gian từ khi xe 2 xuất phát đến lần
gặp nhau là t Ta có: t v2a +(1+t) v1b = AC
0,5 điểm
=> t 40 + (t -1) 20 = 80
Giải ra được t = 1 giờ 40 phút
0,5 điểm
Lúc gặp nhau là 4 + 1giờ 40 phút = 5 giờ 40 phút 0,25 điểm
Vị trí gặp nhau cách A là:
S = t v2a = 5/3 40 = 200/3 km ≈66,7 km 0,25 điểm
Câu 3: (4,5 điểm)
Gọi khối lượng, nhiệt dung riêng,nhiệt độ của Sắt, Cốc đồng, Nước
lần lượt là: m1,m2,m3; c1,c2,c3;t1,t2,t3.
0,25 điểm
Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là t, Nhiệt lượng mát mát cho môi trường
là Q'
0,25 điểm
Theo bài ra ta có: m2 = 3.m1; m3 = 5.m1 0,5 điểm
Nhiệt lượng bột sắt thu vào khi tăng nhiệt độ từ nhiệt độ tới t là:
Q1= m1.c1.(t - t1) = m1.460.(t - 20)
(1)
0,5 điểm
Nhiệt lượng cốc đồng thu vào khi tăng nhiệt độ từ nhiệt độ tới t là:
Q2= m2.c2.(t - t2) = m2.380.(t - 20) = 3.m1.380.(t - 20) 0,5 điểm
Trang 4(2)
Nhiệt lượng nước toả ra khi hạ nhiệt độ xuống t là:
Q3= m3.c3.(t3-t) = m3.4200.(100 - t) = 5.m1.4200.(100-t)
(3)
0,5 điểm
Vì có 10% nhiệt lượng toả ra mất mát cho môi trường nên ta có:
Q1 + Q2 = (100% - 10%).Q3 = 90%.Q3
0,5 điểm
=> m1.460.(t - 20) + 3.m1.380.(t - 20) = 90%
<=> 46.(t - 20) + 3.38.(t - 20) = 90% 5.420.(100-t) 0,25 điểm
<=> 46.t - 920 +114 t - 2280 = 189000 - 1890.t 0,25 điểm
<=> 2050.t = 192200 => t = 192200/2050 C =
Câu 4: 5,5 điểm
a
2đ
Khi K2 đóng, K1mở Mạch điện nt chỉ còn Vôn kế mắc trực tiếp với
nguồn vì Đoạn mạch NP bị khoá K2 nối tắt
0,25 điểm Khi đó UAB = UV = 12 V;IV = I = 0,5 A 0,25 điểm Theo công thức: I = ⇒ = ⇒ = = =24Ω
5 , 0
12
V
V V
I
U R I
U R R
Khi K2 mở, K1 đóng Mạch điện: (R // Vôn kế) nối tiếp với Đèn 0,25 điểm
UV = 9V => UMN = 9V; UĐ = UAB - UMN = 12 - 9 = 3V 0,25 điểm
PĐ =UĐ * IĐ mà IĐ = I = 1A
=> PĐ = 3 * 1 = 3W
0,25 điểm 0,25 điểm
Vì đèn sáng bình thường nên UĐ,PĐ bằng U,P định mức của đèn
Vậy giá trị định mức của đèn là: 3V - 3W
0,25 điểm
b
1 đ
Khi K2 mở, K1 đóng : UĐ = UV = 9 V
IV = 0 , 375 A
24
9
=
=
V
V
R
U
0,25 điểm 0,25 điểm
R = = =14 , 4Ω
625 , 0
9
R
R
I
c
1,5
Khi K1, K2 đều đóng: Đèn bị nối tắt
Mạch điện chỉ còn: R // Vôn kế
0,25 điểm
RTĐ = + = + =9Ω
24 4 , 14
24 4 , 14
V
V
R R
R
I = U/RTĐ = 12/9 =4/3A ≈ 1 , 33A Am pe kế chỉ gần bằng 1,33A 0,25 điểm Khi Khi K1, K2 đều mở: Vôn kế nối tiếp với đèn
RĐèn = Pđèn 2/Uđèn = 32/3 = 3Ω
Rtoàn mạch = Rđèn + RV = 3 + 24 = 27Ω
0,25 điểm 0,25 điểm
I = U/Rtoàn mạch = 12 / 27 =4/9 A ≈ 0 , 44A Am pe kế chỉ ≈ 0,44 A 0,25 điểm
d
1đ
Khi Khi K1, K2 đều mở: Vôn kế nối tiếp với đèn
Uđèn = Iđèn Rđèn = 4/9 3 ≈ 1 , 33V 0,25 điểm
Hiệu điện thế thực tế nhỏ hơn nhiều so với HĐT định mức nên đèn
sáng rất yếu
0,25 điểm
Pđèn = Uđèn I đèn = 4/3 4/9 ≈ 0 , 59W 0,5 điểm
Trang 5Chú ý: Học sinh có thể giải bằng các cách khác Nếu đúng vẫn cho điểm tối đa Nếu sai đơn vị, ký hiệu, giám thị căn cứ để trừ nhưng không trừ quá nhiều