Sự toả nhiệt từ ấm ra không khí như sau: Nếu thử ngắt điện thì sau 1 phút nước hạ xuống 0,5 o C... Khóa vòi nước rồi dùng thước đo đường kính tiết diện trong của vòi.[r]
(1)PHÒNG GD&ĐT GIO LINH KỲ THI HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP NĂM HỌC 2015 - 2016
Khoá ngày 27 tháng 10 năm 2015 Đề thi mơn: Vật lý
ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Câu 1 (2,0 điểm): Bằng dụng cụ: Bình chia độ, thước đo, đồng hồ bấm giây Hãy xác định vận tốc dòng nước chảy khỏi vòi máy nước?
Câu 2 (5,0 điểm): Một khối gỗ hình trụ tiết diện đáy 150 cm2, cao 30 cm thả hồ nước cho khối gỗ thẳng đứng Biết trọng lượng riêng gỗ dg=
2
3dn (dn: trọng lượng riêng nước dn= 10000 N/m3), hồ nước sâu 0,8 m; bỏ qua thay đổi mực nước hồ
a) Tính cơng lực để nhấc khối gỗ lên khỏi mặt nước b) Tính cơng lực để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ
Câu 3 (5,0 điểm): Xe từ A đến B, quãng đường đầu với vận tốc không đổi v1 quãng đường sau với vận tốc không đổi v2 Xe từ B đến A, thời gian đầu với vận tốc không đổi v1 thời gian sau với vận tốc không đổi v2 Biết v1= 20 km/h, v2= 30 km/h, hai xe xuất phát lúc xe đến đích sớm xe phút
a) Tính quãng đường AB, vận tốc trung bình thời gian mà xe hết quãng đường AB
b) Hai xe gặp vị trí cách A bao nhiêu? Câu 4 (4,5 điểm): Cho mạch điện
(hình vẽ bên) Biết R1=30, R2= 60; R3 = 90 Điện trở Ampekế dây nối nhỏ không đáng kể, UAB= 150V a) Cho R4= 20thì Ampe kế bao nhiêu?
b) Điều chỉnh R4 để Ampe kế số 0, tính số trị R4
Câu 5 (3,5 điểm): Dùng bếp điện loại 200V- 1000W hoạt động hiệu điện U = 150V để đun sôi ấm nước Bếp có hiệu suất 80% Sự toả nhiệt từ ấm khơng khí sau: Nếu thử ngắt điện sau phút nước hạ xuống 0,5oC Ấm có m1 = 100g, C1 = 600J/kg.K; nước có m2 = 500g, C2 = 4200J/kg.K, nhiệt độ ban đầu 20oC.
(2)PHÒNG GD&ĐT GL HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 Năm học 2015-2016 Môn: Vật lý
Câu Nội dung chính Điểm
1 2,0đ
*Cách làm: Khi nước chảy đồng thời dùng bình chia độ hứng lấy nước dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian hứng nước Khóa vịi nước dùng thước đo đường kính tiết diện vịi
0,5 *Giải thích: Gọi: V: thể tích nước hứng được; t: thời gian hứng; d:
là đường kính tiết diện vịi Tiết diện vòi S =
2
4
d
(vì R=2
d
)
0,5 Có thể coi dịng nước chảy hình trụ có diện tích đáy S
chiều cao h = vt (với v vận tốc chảy nước) 0,5 Thể tích lượng nước là:
2
d
V S h vt 0,25
Vận tốc chảy vòi nước: 4V v d t 0,25 2 5,0đ
a)(2,25đ): Thể tích khối gỗ: Vg= S.h=150.30=4500cm3= 0,0045m3 0,25 Khối gỗ nằm im nên: P = FA dg.Vg = dn.Vc (Vc: thể tích nước bị
chiếm chỗ) 0,5
Chiều cao gỗ ngập nước: hc=
2 4500 150 g g n d V
d S = 20 (cm) = 0,2 m 0,5
Trọng lượng khối gỗ: P= dg.Vg=
3dn.Vg=
3.10000.0,0045= 30 (N) 0,5 Lực nâng gỗ biến thiên từ 30N nên: A=
30.0,
2 2
c
F h F s
= (J) 0,5 b) (2,75đ):
Phần chiều cao gỗ mặt nước là: hn= 30 - 20 = 10 (cm)= 0,1 m 0,25 Lực đẩy Ác-si-mét làm khối gỗ chìm hồn tồn
FA(max)= dn.Vg= 10000.0,0045 = 45(N) 0,5
Cơng để nhấn chìm khối gỗ xuống đáy hồ chia làm giai đoạn:
G/đ 1: *Nhấn chìm để mặt gỗ ngang mặt nước, lực nhấn tăng dần từ 0 FA(max)- P, lực nhấn t/b: FTB =
( ax) 45 30
2
A m
F P
= 7,5N *Công cần thiết để thực là: A1 = FTB.s =FTB.hn = 7,5.0,1= 0,75 (J)
0,75
0,25 G/đ 2: *Nhấn gỗ chạm đáy hồ, lực nhấn không đổi
F = FA(max) - P = 45 - 30 = 15 N
*Công cần thiết để thực A2 = F.s = 15.(0,8 - 0,3) = 7,5(J)
0,5 0,25 Tồn cơng thực A =A1+A2= 0,75 + 7,5 = 8,25 (J) 0,25 3
5,0đ
a) (3đ): Gọi chiều dài quãng đường AB S (km) Thời gian để xe từ A đến B t1 =
S v +2 2
S v = 2 ( )
S v v
v v
0,5
V/tốc t/b xe từ A B vTB1= S t =
1
1
2v v v v =
2.20.30
20 30 = 24(km/h) 0,5
Gọi t2 thời gian xe từ B đến A: S=
2 t v + 2 t v
t2 =
2S v v
(3)V/tốc t/b xe từ B A vTB2= S
t = 2 v v
=
20 30
= 25(km/h) 0,5 Ta có t1 - t2= 0,1 (h) hay tb1
S v - tb2
S
v = 0,1 24 S
- 25
S
= 0,1 S= 60(km) 0,5
Tính t1= 2,5 h; t2 = 2,4 h 0,5
b) (2đ): Gọi I điểm quãng đường AB AI = BI =
S
0,25 Đoạn đường mà xe 1/2 thời gian ban đầu 20.1,2 = 24 (km)<BI;
với thời gian xe đoạn đường 24 km<AI
2 xe cách I.
0,5 Từ lúc (sau 1,2h): Xe bắt đầu với vận tốc v2, xe
vẫn vận tốc v1 (do xe chưa hết quãng đường đầu AB đoạn AI), mà v2>v1, nên điểm gặp phải thuộc AI
0,5
Thời gian mà xe tiếp để gặp
60 24 24 20 30
= 0,24 (h) 0,5
Vậy điểm gặp cách A khoảng 24 + 20.0,24 = 28,8 (km) 0,25 4
4,5đ
a)Vì RA 0 C D, mạch điện gồm: (R1//R3) nối tiếp (R2//R4) 0,5 RAB = R13 + R24 =
1
1
R R
R R +
2
2
R R
R R 0,5
RAB = 30.90 30 90 +
60.20
60 20 = 22,5 + 15 = 37,5 () 0,5
I = AB AB U R = 150
37,5= (A) 0,5
UAC= I.R13 = 4.22,5 = 90 (V) I1= AC
U
R =
90
30= (A) 0,5
UCB= I.R24 = 4.15 = 60 (V) I2= 60 60 CB
U
R = (A) 0,5
Vì I1> I2 nên dòng điện vào Ampe kế theo chiều từ C đến D
IA = I1- I2 = - = (A) 0,5
b) Khi dòng điện qua mà Ampe kế mạch cần cân bằng:
1 R R = R R 0,5
R4 =
2 R R
R =
60.90
30 = 180 () 0,5
5
3,5đ Công suất định mức bếp là: P0=
Uo2
R (1), với U0 hiệu điện định mức
0,5 Cơng suất tồn phần bếp : P=U
2
R (2) 0,5
Từ (1) (2):
2 0 16 P U
P U P =
9
16 P0 0,5
Cơng suất có ích bếp là: P1 = H.P = 80% 169 P0 = 450 (W) 0,5
Cơng suất toả nhiệt khơng khí là:
1 2
2
( ).0,5
60
c m c m
P
(4)Suy : t = 400(s) 0,25