Ubnd huyện yên lạc Phòng GD&ĐT Yên Lạc Đề thi häc sinh giái líp cÊp hun ĐỀ CHÍNH THỨC Thời giam làm bài: 150 phút không kể thời gian giao đề Năm học 2011 - 2012 Môn thi: Vật Lý -Mã đề 38Câu 1: 1/ 2/ Để đưa vật nặng 204kg lên cao 10m, người ta dùng hai cách sau: a, Dùng palăng gồm ròng rọc cố định rịng rọc động lực kéo dây để nâng vật lên 1200N Tính hiệu suất palăng khối lượng ròng rọc động, biết hao phí để nâng rịng rọc động 1/6 hao phí tổng cộng b, Dùng mặt phẳng nghiêng dài 12m lực kéo vật 1900N Tính lực ma sát vật mặt phẳng nghiêng? Tính hiệu suất mặt phẳng nghiêng? 3/ Trình bày phương án xác định khối lượng riêng vật kim loại có hình dạng Cho dụng cụ: Lực kế, bình nước, khối lượng riêng nước Dn Câu 2: Thả 1kg nước đá -300C vào bình chứa 2kg nước 480C a, Xác định nhiệt độ hỗn hợp có cân nhiệt b, Sau người ta thả vào bình cục nước đá 0C, gồm mẩu chì có khối lượng 10g 200g nước đá bao quanh mẩu chì Cần rót vào bình nước 10 0C để cục nước đá chứa chì bắt đầu chìm? Cho nhiệt dung riêng nước đá 2100J/kg.k; nước 4200J/kg.k Nhiệt nóng chảy nước đá 340000J/kg Khối lượng riêng nước đá 900kg/m 3, nước 1000kg/m3, chì 11500kg/m3 Bỏ qua hao phí Câu 3: Cho hai gương phẳng quay mặt phản xạ vào hợp với góc Chiếu tia sáng SI song song với gương đến gương Xác định đường tia sáng trường hợp sau: a, = 600 b, = 300 Câu 5: Cho mạch điện H2 R1 = 6, R2= 3, R3= R4 = 2, R5 đèn 3V-1,5W sáng bình thường, dịng điện qua đèn có chiều từ D đến C Tính UAB RAB? R1 R2 C A B R5 + R3 D _ R4 H2 Hết HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP – NĂM HỌC: 2011 – 2012 MÔN VẬT LÝ Câu Lời giải Điểm (3đ) 1/ 0,125 0,125 0,125 0,125 0,5 2/ Trọng lượng vật: P = 10.m = 10.204 = 2040(N) Cơng có ích đưa vật lên độ cao h = 10m là: A1 = P.h = 2040.10 = 20400(J) a,Dùng palăng gồm 1RR động 1RR cố định để đưa vật lên độ cao h phải kéo dây đoạn S = 2h = 20m Công lực kéo(cơng tồn phần) là: A = F1.S = 1200.20 = 24000(J) 0,125 A1 20400 0,85 85% A 24000 A A1 24000 20400 Hao phí để nâng RR động là: Ahp = 600( J ) 6 Hiệu suất palăng là: H1 = 0,125 0,125 Khi vật lên độ cao h RR động lên độ cao h Ta có: Ahp= 10.mr.h 600 10.mr 10 mr 6( kg ) Vậy hiệu suất palăng 85% khối lượng RR động 6kg b, Cơng tồn phần kéo vật lên theo mpn là: Atp= F2.l = 1900.12 = 22800(J) 0,125 0,125 0,125 A1 20400 0,895 89,5% Hiệu suất mpn là: H2= Atp 22800 Lực ma sát vật mpn là: Fms = Vậy hiệu suất mpn Atp A1 l 0,125 0,125 22800 20400 200( N ) 12 89,5% lực ma sát vật mpn 200N 3/ Khối lượng riêng vật kim loại có hình dạng xác định cơng thức: (*) Trong đó: m khối lượng vật; V thể tích vật Bước 1: Dùng lực kế đo trọng lượng vật khơng khí P1 Bước 2: Nhúng vật chìm hồn tồn nước, đo trọng lượng vật nước P2 Bước 3: Tính tốn - Khối lượng vật là: m = D m V 0,25 0,25 P1 10 - Lực đẩy Ácsimét nước tác dụng lên vật là: FA = 10.Dn.V = P1-P2 P1 m 10 P1 Dn - Thay vào (*) ta có: D = = V P1 P2 P1 P2 10.Dn P1 Dn - Vậy khối lượng riêng vật D = P1 P2 V= P1 P2 10.Dn 0,5 (2đ) a, Nhiệt lượng m1= 1kg nước đá t1= -300C thu vào để nóng chảy hết thành nước 00C là: Q1 = m1C1(0-t1) + m1 = 1.2100.30 + 1.340000 = 403000(J) Nhiệt lượng m2 = 2kg nước tỏa để hạ nhiệt độ từ 480C xuống 00C là: Q2 = m2C2(t2 – 0) = 2.4200.48 = 403200(J) Ta thấy Q2 > Q1 nên nhiệt độ chung có CBN t > 00C Nhiệt lượng m1= 1kg nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 00C lên t0C là: Q1’ = m1C2(t – 0) = 4200.t Nhiệt lượng m2 = 2kg nước tỏa để hạ nhiệt độ từ 480C xuống t0C là: Q2’ = m2C2(t2 – t) = 2.4200(48 – t) = 403200 – 8400t Ta có phương trình cân nhiệt: Q1 + Q1’ = Q2’ 403000 + 4200t = 403200 – 8400t t 0,0160C Vậy nhiệt độ hỗn hợp có CBN 0,0160C 0,125 0,125 0,25 0,125 0,125 0,25 b, Đổi mc = 10g = 0,01kg; mđ = 200g = 0,2kg Gọi khối lượng nước đá bao quanh cuc chì bắt đầu chìm m kg Cục nước đá chứa chì bắt đầu chìm trọng lượng cục nước đá chứa chì lực đẩy Ácsimét nước tác dụng lên nó: 0,25 mC m ) P = FA 10(mC m) 10.Dn ( DC Dđ 0,01 m 10(0,01 0,2) 10 1000( ) 11500 900 m 0,0822(kg) 0,25 Khối lượng nước đá nóng chảy là: mx = mđ – m = 0,2 – 0,0822 = 0,1178(kg) Khi cục nước đá chứa chì bắt đầu chìm bình tồn nước nước đá nên nhiệt độ hỗn hợp 00C Goị khối lượng nước 100C cần rót vào bình m3 kg Ta có phương trình cân nhiệt: (m1+m2)C2(t-0) + m3C2(t3 – 0) = mx (1+2).4200.0,016 + m3.4200.10 = 0,1178.340000 m3 0,9488(kg) Vậy cần rót vào bình 0,9488kg nước 100C cục nước đá chứa chì bắt đầu chìm 1,5đ Chứng minh tốn phụ: Góc tạo tia tới gương phẳng góc tạo tia phản xạ gương phẳng a, = 600 Vẽ tia tới SI đến (G1) song song với (G2) Ta có G 1IS = O = = 600(đồng vị) G1 OIK = G1IS = 600 (theo CM trên) Xét R OIK có OKI = 1080 – OIK - = 1080 – 600 - 600 = 600 OKI = 600(theo CM trên) gặp lại hệ gương Vậy đường tia sáng SIKR S I RKG2 = O = RKG2 = 600 Hai góc vị trí đồng vị KR//(G1) khơng O K G2 0,25 0,25 2,25 Vẽ hình 0,25 0,25 b, = 300 -Vẽ tia tới SI đến (G1) song song với (G2) Cho tia phản xạ IJ Ta có G 1IS = O = = 300(đồng vị) OIJ = G1IS = 300 (theo CM trên) Xét I 0 S K OIJ có: IJG2 = O + OIJ G1 O = 30 + 30 = 60 (t/c góc ngồi tam giác) J G2 Vẽ hình 0,25 0,25 -Tia tới IJ đến (G2) cho tia phản xạ JK OJK = IJG2 = 600(theo CM trên) Xét OKJ có: IKJ = O + OJK = 300 + 600 = 900(t/c góc ngồi tam giác) JK (G1) Tia sáng JK sau gặp (G1) phản xạ theo phương cũ theo phương IS không gặp lại hệ gương 0,25 Vậy đường tia sáng SIJKJIS 2đ 0,25 0,25 0,25 0,25 1,5đ 0,25 Gọi hiệu điện hai đầu R1, R2,R3,R4 R5 U1,U2,U3,U4 U5 Biểu diễn cường độ dòng điện đoạn mạch hình vẽ Đặt U1 UAB làm ẩn Ta có: U2 = UAB – U1 ; U3 = U1 – U5 = U1 – U4 = UAB – U3 = UAB – U1 + P5 1,5 0,5( A) U5 Tại nút C ta có: I1 + I5 = I2 U1 U U U U1 0,5 0,5 AB 3U 2.U AB R1 R2 0,25 Cường độ dòng điện qua đèn là: I5 = 0,25 0,25 (1) Tại nút D ta có: U3 U U U1 0,5 0,5 AB U AB 2.U R3 R4 Thay (2) vào(1) ta có: 3.U1 = 2(2U1-7) – U1 = 17(V) I3 = I5 + I4 Thay số vào (2) có: 0,25 UAB = 2.17 – = 27(V) U 17 7( A) R3 17 59 ( A) Cường độ dịng điện mạch là: I = I1 + I3 = 6 U AB 27 162 2,75() Điện trở tương đương mạch điện là: RAB = I 59 59 Vậy UAB = 27V RAB 2,75 Ta có: I1 = (2) U 17 A; R1 I3 = 0,25