Phòng gd- ĐT vĩnh tờng Đề thi chọn học sinh giỏi lớp Năm học 2010- 2011 môn: Vật lý Thêi gian lµm bµi: 150 Câu 1: An có việc cần bưu điện An xe đạp với vận tốc 10 km/h chờ 12 phút có xe bt qua trước cửa nhà xe buýt bưu điện với vận tốc 35 km/h An nên chọn theo cách để đến nơi sớm hơn? Câu 2: Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm Người ta thả vào bình đồng chất, tiết diện cho nước mực nước dâng lên đoạn h = 8cm a Nếu nhấn chìm hồn tồn mực nước cao bao nhiêu? Biết khối lượng riêng nước D1 = 1g/cm3 ; D2 = 0,8g/cm3 b Tính cơng thực nhấn chìm hồn tồn thanh, biết có chiều dài l = 20cm ; tiết diện S’ = 10cm2 Câu 3: Hai bình cách nhiệt hình trụ giống nhau, bình thứ đựng nước nhiệt độ t 1= 50C, bình thứ hai đựng nước đá, tới độ cao h = 20 cm Người ta rót bình vào bình hai Khi có cân nhiệt mực nước bình dâng lên cao ∆h=0,3cm so với lúc vừa rót xong nước Xác định nhiệt độ ban đầu nước đá Biết nhiệt dung riêng nước nước đá c 1= 4200J/kg.K, c2 = 2100 J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.10 5J/kg, khối lượng riêng nước D1= 1000 kg/m3, nước đá D2= 900kg/m3 Câu 4: Một đĩa tròn tâm O1, bán kính R1=20cm, phát sáng, đặt song song với ảnh cách khoảng d = 136cm Một đĩa tròn khác tâm O 2, bán kính R2= 12cm, chắn sáng, đặt song song với đường nối O1O2 vuông góc với a Tìm vị trí đặt O2 để bóng đen có bán kính R=3cm Khi bán kính R’ đường giới hạn ngồi vùng nửa tối bao nhiêu? b Từ vị trí O xác định câu a, cần di chuyển đĩa chắn sáng để vừa vặn khơng bóng đen? Câu 5: a) Anh cảnh sát giao thông ngồi ôtô chạy đường thẳng dùng máy đo để đo vận tốc ơtơ chạy trước ơtơ chạy sau đó, ba xe chạy chiều Máy cho biết vận tốc xe phía trước xe phía sau tương ứng v1=7m/s v2=12m/s Biết vận tốc xe mặt đường V1=90km/h V2=72km/h Máy đo cho biết độ lớn vận tốc vật chuyển động máy Hãy xác định vận tốc xe cảnh sát mặt đường b) Một cốc hình trụ thành đáy mỏng có độ cao H thể tích V thả theo phương thẳng đứng mặt chất lỏng có khối lượng riêng D chứa thùng lớn đáy cốc ngập sâu vào chất lỏng khoảng h Nếu cho cốc chìm hồn tồn xuống đáy thùng (khơng khí khơng đọng lại cốc) lực mà đáy thùng tác dụng lên cốc bao nhiêu? Câu 6: Có ba bình cách nhiệt giống chứa lượng dầu nhiệt độ phòng Người ta thả vào bình thứ khối kim loại nung nóng chờ cân nhiệt lấy khối kim loại thả vào bình thứ hai Chờ cho bình thứ hai đạt tới trạng thái cân nhiệt khối kim loại lại lấy thả vào bình thứ ba Dầu bình thứ ba nâng lên độ dầu bình thứ hai tăng thêm 50C dầu bình thứ tăng thêm 200oC? Dầu khơng bị trào khỏi bình suốt q trình Câu 7:Có số chai sữa hồn toàn giống nhau, nhiệt độ tx Người ta thả chai vào bình cách nhiệt chứa nước, sau cân nhiệt lấy thả chai khác vào Nhiệt độ nước ban đầu bình t0 = 360C, chai thứ lấy có nhiệt độ t¬1 = 330C, chai thứ lấy có nhiệt độ t1 = 330C, chai thứ hai lấy có nhiệt độ t2 = 30,50C Bỏ qua hao phí tỏa nhiệt mơi trường a.Tìm nhiệt độ tx b Đến chai thứ lấy nhiệt độ nước bình bắt đầu nhỏ 260C PHỊNG GD VĨNH TƯỜNG Câu HƯỚNG DẪN CHẤM THI HSG LỚP MƠN VẬT LÍ Nội dung -Đổi 12phút = 1/5 h -Gọi quãng đường từ nhà đến bưu điện S(km), S>0 -Thời gian An xe đạp thời gian tổng cộng An chờ xe buýt tới bưu điện là: S t1 10 S t2 35 S �1 S � 5S 14 -Xét hiệu: t t1 t2 � � 10 �5 35 � 70 5S 14 � S 2,8 km theo cách -Ta có: t � 70 t � t1 t � S 2,8(km) xe buýt đến sớm t � t1 t � S 2,8(km) đến sớm -Gọi tiết diện chiều dài S’, l -Khi cân chịu tác dụng hai lực cân trọng lực lực đẩy Acsimet thể tích phần chìm thể tích nước dâng lên Ta có: P=F1 � 10D2 S’l =10D1(S-S’)h (1) -Khi nhấn chìm hồn tồn thể tích nước dâng lên thể tích S’l= (S-S’)h’ (2) D1.h 1.8 10(cm) Từ (1) (2) ta suy h ' thay số: h ' D2 0,8 Vậy mực nước cao là: H0= H+h’=15+10= 25 (cm) b -Từ (1) kiện đầu ta có S=3S’= 30cm2 -Khi chìm lực tác dụng vào lúc gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 lực tác dụng F Do cân nên : F = F2 - P = 10.D1.S’l – 10.D2.S’.l F = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N -Khi vào nước thêm đoạn x tích V = x.S’ nước dâng thêm đoạn y: V V x y S S ' 2S ' -Ta có phần chìm thanh cân là: Thang điểm hc=S’10lD2/10.D1S’=16cm -Phần 20-16=4cm x 3x 4 x cm 2 -Và chuyển động nên lực tác dụng tăng từ đến F = 0,4 N nên công thực được: 1 A F x 0,4 .10 5,33.10 J 2 -Vậy di chuyển thêm đoạn:x+ -Mực nước dâng lên chứng tỏ có lượng nước bị đông đặc thành nước đá -Giả sử nước bị đơng đặc thành nước đá hồn tồn chiều cao h1 Vì khối lượng nước ban đầu khối lượng nước đá đông đặc không đổi nên: Ta có: m1=m2 D1.S.h=D2.S.h1 h1= D1Sh/D2S=22,2 (cm) -Vậy mực nước dâng lên 22,2-20=2,2 (cm) >0,3 (cm) nên nước khơng đơng đặc hồn tồn, hỡn hợp tồn nước nước đá, nhiệt độ cân hệ 00C -Gọi x chiều cao lượng nước bị đơng đặc, sau đơng đặc có chiều cao là: x+ h khối lượng không thay đổi: S.x.D1= S(x+ h )D2 D h 2, 7(cm) Ta có: x D1 D2 -Khối lượng lượng nước bị đông đặc: mx=D1.x.S = 1000.2,7.S -Do bình cách nhiệt,ta có phương trình cân nhiệt sau: Qtỏa=Qthu c1S.h.D1(t1-0) + D1.S.x.3,4.10-5 = D2.S.h.c2.(0-t2) c1.h.D1(t1-0) + D1.x.3,4.10-5 = -D2.h.c2.t2 t2 = a) (1,25) -Do nguồn sáng lớn đặt trước vật chắn sáng nên tạo phía sau vùng tối vùng nửa tối ta thu bóng đen bóng nửa tối M R' A1 A2 R1 O2 O1 A O R I H B B1 B2 N OA=R: Bán kính bóng đen OM=R’: Bk đường giới hạn ngồi vùng nửa tối IO AO IO R AOI : A1O1 I � � IO1 A1O IO d R1 Thay số IO=24cm đó: IO1 IO OO1 160(cm) IO AO A2O2 I : A1O1 I � 2 Thay số IO2=96 cm IO1 A1O1 Vậy phải đặt O2 cách O1 đoạn: O1O2= IO1-IO2= 160-96=64cm HO1 O1 A1 20 Tính R’: Vì HA1O1 : HB2O2 � (1) HO2 O2 B2 12 Mặt khác ta có HO1+HO2= O1O2=64 cm (2) Từ (1) (2) ta có HO1= 40 cm ON OH HA1O1 : HNO � (3) O1 A1 O1 H Trong ON = R’; O1A1=R1=20cm;O1H=40 cm OH= OO1- O1H=96 cm Thay vào (3) ta R’=48cm B(0,75) Để vừa vặn bóng đen tâm đĩa chắn phải vị trí Hv 0,25 A1 A'2 O1 O'2 O2 O B'2 B1 O2’ hình: Dựa vào tam giác đồng dạng A1O1O A2’O2’O ta tính OO2’= 81,6 cm, O1O2’=OO1-OO2’=54,4cm Vậy phải dịch chuyển đĩa chắn sáng lại gần O1 đoạn: O2O’2=O1O2 - O1O2’=9,6 cm 0,25 0,25 a) b) a) Đổi đơn vị: V1 90km / h 25m / s; V2 72km / h 20m / s Máy đo độ lớn vận tốc máy (tức vận tốc chuyển động tương đối xe trước xe sau xe cảnh sát) nên rõ xe chuyển động xa dần hay gần lại dần xe cảnh sát Vì vậy, mỡi trường hợp ta phải xét hai khả năng: xa lại gần Gọi V0 vận tốc xe cảnh sát mặt đường * Xét chuyển động tương đối xe cảnh sát xe phía trước: - Nếu xe chuyển động xa nhau: V0 V1 v1 18m / s - Nếu xe chuyển động lại gần nhau: V0 V1 v1 32m / s * Xét chuyển động tương đối xe cảnh sát xe phía sau: - Nếu xe chuyển động xa nhau: V0 V2 v2 32m / s - Nếu xe chuyển động lại gần nhau: V0 V2 v2 8m / s Trong hai trường hợp V0 phép nhận giá trị Vậy vận tốc xe cảnh sát V0 32m / s 115,2km / h b) Gọi P trọng lượng cốc Khi cốc mặt chất lỏng, lực đẩy Acshimet tác dụng lên cốc là: FA 10 DSh , diện tích đáy cốc là: V S H h Khi cốc lực cân với trọng lượng cốc: P 10 DV H Khi cốc chìm xuống đáy bình, lực mà đáy bình tác dụng lên đáy cốc hiệu trọng lượng cốc lực đẩy Acshimet: F P FA Nhưng lực đẩy Acshimet không đáng kể (vì cốc có thành đáy mỏng, phần chất lỏng bị chiếm chỗ không đáng kể) Vậy lực mà cốc tác dụng lên đáy bình trọng lượng nó: h P 10 DV H -Giả sử nhiệt dung khối kim loại C, nhiệt dung mỡi bình có dầu Cb Gọi t0 nhiệt độ ban đầu dầu, nhiệt độ sau bình thứ nhất, thứ hai thứ ba t1, t2 t3 -Khi khối kim loại mang từ bình thứ sang bình thứ hai tỏa nhiệt lượng C (t1 t ) , bình thứ hai nhận nhiệt lượng Cb (t t0 ) nhiệt lượng phải nhau: C (t1 t ) Cb (t t0 ) (1) -Tương tự, viết phương trình truyền nhiệt mang khối kim loại từ bình thứ hai sang bình thứ ba: C (t t3 ) Cb (t3 t0 ) (2) -Ta nhận thấy: t1 t2 (t1 t0 ) (t2 t0 ) 20 15 ( C ) 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 a) -Giả sử nhiệt độ bình thứ ba tăng thêm lượng t t3 t0 Khi đó: t t3 (t2 t0 ) (t3 t0 ) 5 t (3) Giải hệ (1), (2) (3) ta nhận được: t 1,250 C - Gọi q1 nhiệt lượng tỏa nước bình giảm nhiệt độ 10 C; - Gọi q2 nhiệt lượng thu vào chai sữa tăng lên 10C Phương trình cân nhiệt bình với chai sữa thứ là: q1(t0 – t1) = q2 (t1 – tx) (1) - Phương trình cân nhiệt bình với chai sữa thứ là: q1 (t1 – t2) = q2 (t2 – tx) (2) - Chia (1) (2) thay số với t0 = 360C, t1 = 330C, t2 = 30,50C ta được: tx = 180C b) q2 = q1 q1.t + q t x q1 = tx + (t - t x ) - Từ phương trình (1) suy ra: t1 = q1 + q q1 +q - Thay tx = 180C vào (1) (2) � (3) - Tương tự lấy chai thứ hai ra, vai trò t0 t1 ta có: q1 t2 = tx + (t1 - t x ) (4) q1 + q 2 � q � - Thay (3) vào (4) => t = t x + � �.(t - t x ) �q1 + q � n � q � - Tổng quát: Chai thứ n lấy nhiệt độ: t n = t x + � �.(t - t x ) �q1 + q � - Theo điều kiện: tn < 260C q2 = q1 n � � �5 � �� t n = 18 + � �.(36 - 18) � 26 � n �6 � � � Vậy: đến chai thứ lấy nhiệt độ nước bình bắt đầu nhỏ 260C ...PHÒNG GD VĨNH TƯỜNG Câu HƯỚNG DẪN CHẤM THI HSG LỚP MƠN VẬT LÍ Nội dung -Đổi 12phút = 1/5 h -Gọi quãng đường từ nhà đến bưu điện S(km), S>0