Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 - Năm học 2016 - 2017. Phòng GD&ĐT Hải Dương. (Có đáp án và lời giải chi tiết)

Vậy nếu mắc thêm một tủ sấy giống như tủ sấy trước và mắc song song với tủ đó thì các tủ sấy sẽ nóng tới nhiệt độ ổn định 38 0.. C..[r]

(1)

>> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! Page

PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP - VÒNG NĂM HỌC 2016 - 2017 MÔN VẬT LÝ

Thời gian làm bài: 150 phút Đề gồm có 06 câu 02 trang

Câu (2,0 điểm) Cho hai vật rắn đặc A, B hình lập phương có cạnh a = 20cm, có khối lượng m1 = 12kg m2 = 6,4kg nối với sợi dây mảnh không giãn tâm vật Thả

hai vật vào bể đựng nước có độ sâu đủ lớn, nước có khối lượng riêng D0 = 1000kg/m3

a Mô tả trạng thái hệ hai vật b Tìm lực căng dây nối

c Lực căng lớn mà sợi dây chịu 70N Kéo từ từ hệ vật lên theo phương thẳng đứng với lực kéo đặt vào tâm vật Dây bị đứt nào?

Câu (2,0 điểm) Cho hai bình nhiệt lượng kế có vỏ cách nhiệt, bình chứa lượng chất lỏng khác nhiệt độ ban đầu khác Người ta dùng nhiệt kế nhúng vào bình vào bình sau lặp lại (chờ đến cân nhiệt rút nhiệt kế ra) số nhiệt kế tương ứng với lần 800

C, 160C, 780C, 190C Coi bỏ qua tỏa nhiệt môi trường a Số nhiệt kế lần nhúng thứ bao nhiêu?

b Sau số lớn lần nhúng nhiệt kế theo trật tự nhiệt kế bao nhiêu? Câu (2,0 điểm)

Cho mạch điện hình vẽ (hình 1)

Biết r = 3Ω, R2 biến trở

a Điều chỉnh biến trở R2 công suất lớn nhất,

khi cơng suất R2 lần công suất R1 Tìm

R1?

b Thay R2 bóng đèn đèn sáng bình thường,

đó cơng suất đoạn mạch AB lớn Tính cơng suất hiệu điện định mức đèn? Biết U = 12V

Hình + U -

r

R2 R1

A

(2)

>> Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! Page

Câu (1,5 điểm)

Có đèn Đ1, Đ2 Đ3 mắc vào nguồn hiệu

điện U = 15V không đổi qua điện trở r sơ đồ bên (hình 2a hình 2b) Biết đèn Đ1 Đ2 giống nhau, sơ đồ

cả đèn sáng bình thường

a Tìm hiệu điện định mức đèn

b.Với sơ đồ hình 2a, cơng suất nguồn cung cấp P = 15W Xác định công suất định mức đèn c Xác định hiệu suất cách mắc bóng đèn Chọn cách mắc sơ đồ có lợi hơn? Tại sao? Xem điện tiêu thụ bóng đèn có ích, cịn điện tiêu thụ điện trở r vơ ích Bỏ qua điện trở dây nối

Câu (1,0 điểm)

Một điện trở R0 = 10Ω mắc nối tiếp với tủ sấy điện có điện trở R = 20Ω mắc vào nguồn điện có

hiệu điện U không đổi Sau thời gian nhiệt độ tủ sấy nóng tới nhiệt độ ổn định t1 = 520C

Hỏi mắc thêm tủ sấy giống tủ sấy trước mắc song song với tủ tủ sấy nóng tới nhiệt độ ổn định t2 bao nhiêu? Coi công suất tỏa nhiệt từ tủ sấy môi trường tỉ lệ thuận với độ

chênh lệch nhiệt độ tủ mơi trường Nhiệt độ phịng t0 = 200C

Câu (1,5 điểm)

Cho dụng cụ sau: Cốc, cân cân, nước biết khối lượng riêng, chất lỏng cần xác định khối lượng riêng Hãy trình bày cách xác định khối lượng riêng chất lỏng (Biết chất không phản ứng với nhau)

Đ3

Đ1 Đ1

Đ2

Đ3

U U

r r

(3)

PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG HƯỚNG DẪN CHẤM

ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP - VÒNG NĂM HỌC 2016 – 2017 MÔN: VẬT LÝ

Thời gian làm bài: 150 phút

Câu Nội dung đáp án Điểm

1 a Khối lượng riêng hệ vật:

) / ( 1150 )

2 , (

4 , 12

3

2

1 kg m

V m m

DV     

Vì DV > D0 nên hệ vật chìm hồn tồn

nước

Vì m1 > m2 nên thả hệ hai vật vào nước

vật A chạm đáy vật B (hình vẽ) b Xét vật B: Tác dụng lên vật B có: Trọng lực

2

P , lực căng dây T, lực đẩy Acsimet A F Vì vật B cân ta có:

P2 + T = FA2

=> T = FA2 - P2

=> T = 10.D0.a3 – 10.m2

= 10.1000.(0,2)3 – 10.6,4 = 16(N)

0,25

c Khi kéo hệ vật lên:

Xét vật B khỏi nước, vật A rời khỏi đáy bình chìm hồn tồn nước:

Xét vật A, ta có: P1 = FA1 + T

Lực căng dây T = P1 - FA1 = 10m1 - 10D0a3 = 10.12 – 10.1000.( 0,2)3 = 40N Vì T

< Tmax nên dây chưa bị đứt

Xét vật A khỏi nước, ta có:

(4)

Lực căng dây T = P1 = 10.12 = 120N

Vì T > Tmax nên dây bị đứt

Vậy dây bắt đầu bị đứt vật A cịn chìm phần nước Gọi chiều cao vật A chìm nước x (0 < x < a)

Xét vật A lúc đó, ta có: FA1’ = P1 - Tmax = 120 – 70 = 50N

=> 10.D0.a2.x = 50

cm m

x 0,125( ) 12,5

) , ( 1000 10

50

2  



Vậy dây bắt đầu bị đứt vật A cịn chìm nước 12,5cm * HS khơng biểu diễn lực trừ 0,125đ

0,25

2 + Gọi nhiệt dung bình 1, bình nhiệt kế q1, q2 q(J/K)

Sau lần nhúng thứ hai nhiệt độ bình t1 = 800C, bình nhiệt kế t2 =

160C

+ Sau lần nhúng thứ ba vào bình 1, nhiệt độ t3 = 780C, phương trình cân

nhiệt là: q1(t1 – t3) = q(t3 – t2)

=> q1(80 – 78) = q(78 – 16) => q1 = 31q

+ Sau lần nhúng thứ tư vào bình 2, nhiệt độ t4 = 190C, phương trình cân

nhiệt là: q1(t4 – t2) = q(t3 – t4)

=> q2(19 – 16) = q(78 – 19) => q2 = (59/3)q

+ Sau lần nhúng thứ năm vào bình 1, nhiệt độ t, phương trình cân nhiệt là: q1(t3 – t) = q(t – t4)

=> q1(78 – t) = q(t – 19) => 31q(78 – t) = q(t – 19)

=> t ≈ 76,20C

b Sau số lớn lần nhúng nhiệt kế ta coi toán đổ hai chất lỏng vào thả nhiệt kế vào

Khi phương trình cân nhiệt là: q1(80 – t’) = (q2 + q)(t’ – 16)

   

31 80 – ' 59 '– 16 ' 54,

3

q t  q q t t C

  

 

   

0,25

(5)

3

a Điện trở toàn mạch: 2 1

1 2

( )

AB r R R R r R r R

R R

R

r    

 



 

- Dịng điện mạch chính:

2 1

( )

U R R

U I

R R r R r R



 

 

- Từ hình vẽ ta có:

2 1

2 ( ) AB AB UR R

R r R r

U

R

U  I R

 



- Công suất R2:

 

2 2

2

2 2 1 1

2

U U R R

R R r R rR

P 

 

 

 



Vận dụng bất đẳng thức cơsi ta có:

 

2 2 2

1 2

2

2 1

1

2

4 ( ) ( )

U R R U R R U R

R r R rR r r R R r R R

P r            Vậy 2 1

4 ( )

MAX U R r r P R 

 R2(r + R1) = rR1 => 1

R rR

rR

 (1)

Mặt khác theo ta có:

2 2 1 3 AB AB

P U R

P   R U 

=> 1

1

3 3R

R

R    (2)

Từ (1) (2) Giải ta có: R2 = 2Ω; R1= 6Ω

b Thay R2 đèn Từ hình vẽ ta có:

- Cường độ dịng điện mạch

AB U I r R  

- Công suất AB: P AB = I2.RAB =>

2 2

2

( )

AB AB

AB

U R U R U

r R r R r

P  

  ABMAX U r P 

 Khi r = RAB = 3

Mặt khác d 6 3 d d d B d A

R R R

R

R R

R     R   

 

Do Rđ = R1 => P đ = P 1=

(6)

Mặt khác RAB = r => Uđ = UAB = U/2 = 6V

4 a Vì bóng đèn sáng bình thường: I3= 2I1, U3= 2U1

Xét hình 2a có:

U = I3.r + U3 + U1= 2I1.r+ 3U1 (1)

Xét hình 2b có:

U = (I3 + I1).r +2U1 = 3I1.r + 2U1 (2)

Từ (1) (2):

2I1.r+ 3U1 = 3I1.r + 2U1=> I1.r = U1 = I1.RĐ1 => RĐ1 = RĐ2= r

Thay vào (1) có U = 5U1 => UĐ1 = UĐ2 = (V), U3 = 2.U1 = 2.3 = 6(V)

Vậy hiệu điện Đ1, Đ2, Đ3 là: 3V; 3V; 6V

0,25

0,25 b) Theo sơ đồ hình 2a, ta có cơng suất tiêu thụ toàn mạch điện là:

P2a= U.I3 = 2U.I1 → I1 =

P

0,

a A

U  → I3 = 2I1 = 1A Công suất định mức bóng đèn

P1 = P2 = U1 I1= 3.0,5 = 1,5 W P3 = U3 I3= 6.1 = 6W

0,25

c) Hiệu suất hai cách mắc là:

2

60%

a a

M M

P P P

H

P P



   ;

2

1

2

40%

( )

b b

M

P P P

H

P U I I



  



Vậy mắc bóng đèn sơ đồ hình 2a có lợi cách mắc bóng đèn sơ đồ hình 2b

0,25

5 Khi tủ sấy nóng tới nhiệt độ ổn định cơng suất tỏa nhiệt dịng điện tủ sấy công suất tỏa nhiệt từ tủ sấy môi trường xung quanh

Lúc đầu mạch điện có điện trở R0 mắc nối tiếp với tủ sấy có điện trở R,

cường độ dịng điện chạy qua tủ sấy : I1 =

R R

U



(7)

=>  

2

0

– 32

( ) 90

U R U

k

R R  k t t   (1)

Khi mắc thêm tủ sấy song song với tủ trước, cường độ dòng điện chạy qua tủ sấy là:

0

2( )

2 U

R R I

 

Ta có: I22.R = k(t2 – t0)

=>  2 0

2

0

– ( 20)

160

4( )

2

U R U

k t R

R

k t t

   



(2)

Từ (1) (2) ta được:

2

16 32

9 t 20

Thay số được: t2 = 380C

Vậy mắc thêm tủ sấy giống tủ sấy trước mắc song song với tủ tủ sấy nóng tới nhiệt độ ổn định 380

C

0,25

6 a Cơ sở lý thuyết:

- Có khối lượng riêng xác định công thức: D m V  - Để xác định D ta cần xác định m V

- Với dụng cụ cho để xác định m ta dùng cân, xác định V ta đo thơng qua thể tích nước

b Tiến hành đo:

- Dùng cân đo khối lượng cốc (m1)

- Đổ nước vào đầy cốc đo khối lượng cốc nước (m2)

Ta có: khối lượng nước mn = m2 – m1

- Đổ nước đổ đầy chất lỏng cần xác định khối lượng riêng vào cốc, dùng cân đo khối lượng cốc chất lỏng (m3)

Ta có: khối lượng chất lỏng: mx = m3 – m1

0,25

(8)

c Tính tốn: Trên cở phép đo ta có: thể tích nước thể tích chất lỏng cần xác định

Ta có: Vn n x

n n x

x

V

m m m m m m

D D D D

 

    

3

2

( )

x

n

x n

m m m m m D

D m

D D  m m

    



Thay kết m1, m2, m3 Dn biết, ta xác định Dx

d Biện luận sai số: - Sai số cách đo:

+ Trong trình cân khối lượng cốc, cốc nước cốc chất lỏng đọc số thiếu xác

+ Có dính ướt nước cốc

- Sai số dụng cụ đo: Chọn dụng cụ đo (cân cân) có GHĐ ĐCNN thích hợp

- Khắc phục cách đo nhiều lần lấy giá trị trung bình

0,25