c) Nếu không nối tắt mà thay bóng hỏng bằng một bóng có hiệu điện thế định mức cũng bằng 6V, nhưng công suất định mức P 2 lớn gấp đôi bóng cũ, thì các bóng sáng thế nào. Cho rằng điện [r]
(1)PHÒNG GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2009 - 2010
Môn: Vật lý lớp 9
Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian phát đề) ĐỀ BÀI:
Bài (3 điểm)
Một người xe đạp từ A đến B Nữa đoạn đường đầu với vận tốc 20 km/h Trong thời gian hết qng đường cịn lại, người với vận tốc 10 km/h Cuối với vận tốc km/h Tính vận tốc trung bình qng đường AB
Bài (4 điểm)
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 là 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.
Bài (4 điểm)
Một bếp dầu đun sơi lít nước đựng ấm nhơm khối lượng m2= 300g sau thời
gian t1= 10 phút nước sôi Nếu dùng bếp để đun lít nước điều kiện sau
nước sơi? (Biết nhiệt dung riêng nước nhôm c1= 4200J/kg.K ; c2= 880J/kg.K
nhiệt bếp dầu cung cấp cách đặn) Bài (5 điểm)
Cho mạch điện hình vẽ, biết U = 36V không đổi, R1 = 4, R2 = 6, R3 = 9, R5 = 12 Các ampe kế có
điện trở khơng đáng kể
a) Khóa K mở, ampe kế 1,5A Tìm R4
b) Đóng khóa K, tìm số ampe kế
Bài (4 điểm)
Một dãy gồm 40 bóng đèn hoàn toàn giống mắc nối tiếp, hiệu điện định mức đèn U1 = 6V, mắc vào hiệu điện không đổi U= 240V
a) Các bóng có sáng bình thường khơng?
b) Khi có bóng dãy cháy dây tóc, người ta nối tắt hai đầu bóng Hỏi công suất tiêu thụ mạch thay đổi nào?
c) Nếu khơng nối tắt mà thay bóng hỏng bóng có hiệu điện định mức 6V, công suất định mức P2 lớn gấp đơi bóng cũ, bóng sáng nào? Cho điện trở
dây tóc bóng đèn khơng phụ thuộc nhiệt độ
Số BD:
A U
+
-A
2 K
R R
2
(2)HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ
KỲ THI HỌC SINH GIỎI HUYỆN NĂM HỌC 2009 - 2010 Bài (3 điểm)
Gọi S quãng đường AB, t1 thời gian quãng đường đầu, t2 thời gian quảng đường lại Ta có: 1
1 S S t
v v
(0,25đ)
Thời gian với vận tốc v2 v3 là:
2 t
(0,25đ) Quảng đường tương ứng là:
2 2
2 t
S v ,
3 t
S v (0,5đ)
Theo đề ta có:
2
3
S S
S hay: 2 3 ( 2 3) 2
2 2
t t S
v v v v t S
2 S t
v v
(1đ)
- Thời gian quảng đường là:
1
2 40 15
S S S S
t t t
v v v
(0,5đ)
- Vận tốc trung bình quảng đường AB là:
40.15
10,9( / ) 40 15
40 15
tb
S S
v km h
S S t
(0,5đ)
Bài (4 điểm)
a)
Gọi tiết diện chiều dài S’ l
V thể tích nước ban đầu chứa bình: Từ hình ta thấy V=S.H
Khi cân hình 2, thể tích phần đồng chất chìm nước là: V’=S’.l’ Do đó:
S.( H+h)= V+S’.l’ = S.H + S’.l
<=> S.H+S.h = S.H + S’.l’ (0.75 điểm)
=> S h = S’.l’ => l’=S
S'h
Vì trọng lượng P cân với lực đẩy Acsimet FA: => P=FA1
<=> 10.D2.S’.l=10.D1 S1.l’ => l =
2 D D l’=
1 D D
S
S'.h (0.75 điểm)
H H H
h h
S S S
S'
l
(Hình 3) (Hình 2)
(Hình 1)
l'
A2 F
F
P
P A1 F
(3)=> l = D D
S S'.h (*)
Khi chìm hồn tồn nước hình 3, ta thấy: S.( H+h)= V+S’.l = S.H + S’.l
<=> S H+S.h = S.H + S1.l
=> S.h = S’.l (0.5 điểm)
=> h=S' S l= S' S D D S S'.h= D D h Gọi H’ độ cao mực nước đó:
=> H’=h +H= D
D h+H=
0,8.8+15=25cm (0.5 điểm)
b) l=20cm, S’=10cm2
Lực tác dụng vào lúc gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 lực tác dụng F Do cân nên :
F = FA2 - P = 10.D1.Vo – 10.D2.S’.l
F = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N (0.5 điểm)
Từ (*) l = D D
S
S'.h => S= D D l h.S’= 0,8 20 10=20cm
Ta thấy vào nước thêm đoạn x tích V = x.S’ nước dâng thêm đoạn: ΔV ΔV
y= = =x
S-S' S'
Mặt khác nước dâng thêm so với lúc đầu:
2 D
Δh-h= -1 h=2cm D
nghĩa : x=y=2 cm (0.5 điểm)
Vậy di chuyển thêm đoạn: x =2 cm
Và lực tác dụng tăng từ đến F = 0,4 N nên lực tác dụng trung bình vào vật là: TB
0+0.4
F = =0.2N
2 (0.5 điểm)
Công thực được:
TB
A F x 0, 2.2.10 4.10 J
Bài (4 điểm)
Gọi Q1 Q2 nhiệt lượng cần cung cấp cho nước ấm nhôm hai lần đun, ta có: Q1 = m1.c1 m2c2t ; Q2=2m1c1 m2c2.t (1đ) (m1, m2 khối lượng nước ấm hai lần đun)
Mặt khác, nhiệt toả cách đặn nghĩa thời gian đun lâu nhiệt toả lớn Do đó:
Q1 = kt1 ; Q2 = kt2 ; (k hệ số tỉ lệ đó) (0,5đ) Ta suy ra:
kt1 = m1c1 m2c2t ; kt2 = 2m1c1m2c2t (0,5đ) Lập tỷ số ta :
t t 2 1 1 2 1 2 1 1 c m c m c m c m c m c m c m (0,75đ)
hay: t2 = ( 1+
2 1 1 c m c m c m
) t1 (0,75đ)
Vậy : t2 = (1+4200 0,3.880 4200
).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút (0,5đ)
(4)Bài (5 điểm) a) (2 điểm)
Khi khóa K mở, mạch điện
trở thành: (0,25đ)
Vì I3 = 1,5A nên U3 = I3R3 = 1,5 = 13,5 (V) (0,25đ) Vậy hiệu điện hai đầu điện trở R1 R2 là:
U12 = U – U3 = 36 – 13,5 = 22,5(V) (0,25đ)
Do đó, cường độ dịng điện mạch là: 12
1
22,5
2, 25( ) 10
U
I A
R R
(0,25đ)
Suy cường độ dòng điện qua điện trở R4 là:
I4 = 2,25 – 1,5 = 0,75(A) (0,25đ)
Điện trở tương đương R4 R5 là: 4,5
13,5
18( ) 0,75
U R
I
(0,5đ)
Vậy điện trở R4 có giá trị là: R4 = R4,5 – R5 = 18 – 12 = 6() (0,25đ) b) (3 điểm)
Mạch điện tương đương là: (0,5đ)
Điện trở tương đương R2 R4 là:
2 2,4
6
3( )
2
R
R (0,25đ)
Điện trở tương đương R2, R4 R3 là: R2,3,4 = + = 12 () (0,25đ) Vậy điện trở tương đương đoạn mạch CD là: 12 6( )
2
CD
R
R (0,25đ)
Ta có: 1
1
36
3, 6( ) 10
CD CD
CD CD
U U U
U U
I A
R R R R
(0,5đ)
Suy UCD = I1RCD = 3,6 = 21,6(V) (0,25đ)
Vậy 5
21,
1,8( ) 12
CD
U
I I A
R
(0,25đ)
5
1,8
0,9( )
×
I
I I A (0,25đ)
Ampe kế A2 chỉ: I1 – I2 = 3,6 – 0,9 = 2,7 (A) (0,25đ)
Ampe kế A1 chỉ: I3 = 1,8(A) (0,25đ)
Bài (4 điểm) a) (1,0 điểm)
Ta có 40 = 240V, chứng tỏ hiệu điện cung cấp cho bóng đèn hiệu điện định mức
của bóng nên đèn sáng bình thường (0,5đ)
b) (1,5 điểm)
Cơng suất tiêu thụ mạch cịn đủ 40 bóng đèn:
2
d
R 40R
U U
P (0,25đ)
R3 R4
R5 R2
I4 R1
I1
I
2 I3
I5
C D
A1 R
3
R4 R5
R1 R2
I I3
(5)Khi có bóng cháy, cơng suất tiêu thụ 39 bóng là:
2
' '
d
R 39R
U U
P (0,25đ)
Ta có: ' 39 40 P
P Vậy P < P
’ (0,25đ)
c) (1,5 điểm)
Thay bóng cháy bóng có P2 = 2P điện trở dây tóc bóng là:
2
2
P 2P
d d d
d
U U R
R (0,25đ)
Điện trở toàn mạch lúc là: R’’ = 39R
d + 0,5Rd = 39,5Rd (0,25đ)
Cường độ dòng qua đèn: ''
d 240 39,5R
I (0,25đ)
Hiệu điện đèn ban loại ban đầu: U’
1 = I”Rd = 6,075(V) > 6(V): Đèn sáng bình thường
(0,25đ) Hiệu điện U’
2 bóng đèn có cơng suất P2 thỏa mãn: U2 = 39U’1= 240
Suy 39U’
1= 240 - U2 > 39 = 234(V) (0,25đ)