Câu4(3,0) Nếu thả khối nước đá nổi (không buộc dây) thì khi nước đá tan hết, mực nước trong bình sẽ thay đổi không đáng kể.. Khi buộc bằng dây và dây bị căng chứng tỏ khối nước đá đã chì[r]
(1)ĐỀ ĐỀ XUẤT THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
GV: CAO THỊ THOẠI Môn: Vật lý Năm học : 2011- 2012
Thời gian:150 phút (Không kể thời gian phát đề )
Câu 1 (4 điểm) Một thuyền bơi từ bến A đến bến B bên bờ sông với vận tốc nước v1 = 3km/h Cùng lúc ca nơ chạy từ bến B theo hướng đến bến A với vận tốc nước v2 = 10km/h Trong thời gian thuyền từ A đến B ca nơ kịp lần quãng đường đến B lúc với thuyền Hãy xác định:
a Hướng độ lớn vận tốc nước sông
b Nếu nước chảy nhanh thời gian ca nô B (với quảng đường câu a) có thay đổi khơng? Vì sao?
Câu 2 (4điểm) Một bình hình trụ có bán kính đáy R ❑1 = 20cm đặt thẳng đứng
chứa nước nhiệt độ t ❑1 = 20 ❑0 c Người ta thả cầu nhơm có bán kính R ❑2 = 10cm nhiệt độ t ❑2 = 40 ❑0 c vào bình cân mực nước bình ngập cầu
Cho khối lượng riêng nước D ❑1 = 1000kg/m ❑3 nhôm D ❑ = 2700kg/m ❑3 , nhiệt dung riêng nước C ❑1 = 4200J/kg.K nhôm C ❑2 = 880J/kg.K Bỏ qua trao đổi nhiệt với bình với mơi trường
a Tìm nhiệt độ nước cân nhiệt
b Đổ thêm dầu nhiệt độ t ❑3 = 15 ❑0 c vào bình cho vừa đủ ngập cầu Biết khối lượng riêng nhiệt dung riêng dầu D ❑3 = 800kg/m ❑3 C ❑
3 = 2800J/kg.K
Xác định: Nhiệt độ hệ cân nhiệt? Áp lực cầu lên đáy bình?
Câu 3 (5,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện
U có hiệu điện không đổi 21V; R = 4,5Ω, R1 = 3Ω, bóng đèn có điện trở khơng đổi RĐ = 4,5Ω Ampe kế dây nối có điện trở khơng đáng kể
a Khi khóa K đóng, chạy C biến trở vị trí điểm N, ampe kế 4A Tìm giá trị R2
b Xác định giá trị đoạn biến trở RX ( từ M tới C) để đèn tối khóa K mở
c Khi khóa K mở, dịch chạy C từ M đến N độ sáng đèn thay đổi nào? Giải thích
Câu (3,0 điểm)
Trong bình nước hình trụ có khối nước đá giữ sợi dây nhẹ, khơng giãn (xem hình vẽ bên) Biết lúc đầu sức căng sợi dây 10N Hỏi mực nước bình thay đổi nào, khối nước đá tan hết? Cho diện tích
mặt thống nước bình 100cm2 khối lượng riêng nước là 1000kg/m3.
Câu5:(4,0 điểm)
Cho mạch điện hình vẽ Biết UAB = 8V; R1 = 2; Điện trở ampe kế
RA = 0; Điện trở vôn kế RV vô lớn; RMN = 8
Con chạy đặt vị trí ampe kế 1A Lúc vôn kế bao nhiêu?
P
A
U
C K
Đ R
X
N M
R2 R
1
V A R1
+
(2)ĐÁP ÁN VAØ BIỂU ĐIỂM CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ
Năm học : 2011- 2012 Câu
a(3,0) (0,5)
Gọi khoảng cách hai bến sông S = AB, giả sử nước chảy từ A đến B với vận tốc u ( u < 3km/h )
(0,75) (0,75)
- Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t1 = v S 1+u - Thời gian chuyển động ca nô là: t2 = v2S
2− u
+ 2S
v2+u
(0,5) (0,5)
Theo ra: t1 = t2 ⇔ v S
1+u = 2S v2− u+
2S v2+u
Hay: v 1+u =
2
v2− u+
2
v2+u ⇒ u
2
+4v2u+4v1v2− v22=0 (1) Giải phương trình (1) ta được: u - 0,506 km/h
Vậy nước sông chảy theo hướng BA với vận tốc gần 0,506 km/h b
(1,0) Thời gian ca nô về: t2 = v22− uS + 2S
v2+u
=2S(v2+u+v2− u
v2
− u2 )=
4 S.v2 v2
2 −u2
Khi nước chảy nhanh (u tăng) ⇒ v2 - u2 giảm ⇒ t2 tăng (S, v2 không đổi) Câu
a (2,0) Nhiệt độ nước cân nhiệt (0,5) - Khối lượng nước bình là:
m ❑1 = V ❑1 .D ❑1 = ( π R ❑12 .R ❑2 -
4
3 π R ❑2
).D ❑1 10,467 (kg)
(0,5) - Khối lượng cầu là: m ❑
2 = V ❑2 D ❑2 = 43 π R ❑2
.D ❑2 = 11,304 (kg).
(1,0) - Phương trình cân nhiệt: c ❑1 m ❑1 ( t - t ❑1 ) = c ❑2 m ❑2
( t ❑2 - t )
Suy ra: t = c1cm1t1+c2m2t2
1m1+c2m2 = 23,7 ❑ c
b(2,0) (0,5)
- Thể tích dầu nước nên khối lượng dầu là: m ❑3 = m1D3
D1 = 8,37 (kg)
(1,0) - Tương tự trên, nhiệt độ hệ cân nhiệt là: t ❑x = c1m1t1+c2m2t2+c3m3t3
c1m1+c2m2+c3m3 21 ❑ c
(0,5) - Áp lực cầu lên đáy bình là:
F = P2- FA= 10.m2 - 21 43 π R ❑32 ( D ❑1 + D ❑3 ).10 75,4(N)
(3)Câu 3(5,0)
a/Khi K đóng chạy đầu N tồn biến trở MN mắc song song với ampe kế Khi mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1
Lúc ampe kế đo cường độ dịng điện mạch
Rtm=U
I =
21
4 =5,25Ω (1) (0,5) Mặt khác: Rtm= Rđ.R2
Rđ+R2
+R1=4,5.R2
4,5+R2
+3 (2) (0,5)
Từ (1) (2) giải ra: R2 = 4,5Ω (0,5)
b/Gọi điện trở phần biến trở từ M tới chạy RX, điện trở đoạn từ C đến N R - RX
Khi K mở mạch điện thành: R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]}
(0,5)
Điện trở toàn mạch: Rtm=(R − RX+Rđ)R2
R − RX+Rđ+R2
+RX+R1=− RX
+6RX+81 13,5− RX
(0,5) Cường độ dịng điện mạch chính: I= U
Rtm=
U(13,5− RX) − RX
2
+6RX+81 (0,5)
UPC = I.RPC = U(13,5− RX)
− R2X+6RX+81
(9− RX) 4,5 13,5− RX =
4,5U(9− RX)
− R2X+6RX+81 (0,5)
Cường độ dòng điện chạy qua đèn: Iđ= UPC
9− RX
= 4,5U
− R2X
+6RX+81 (3) (0,5)
Đèn tối Iđ nhỏ Mẫu biểu thức vế phải (3) tam thức bậc hai mà hệ số RX âm Do mẫu đạt giá trị lớn khi:
RX=−
2.(−1)=3Ω phân tích:
4, 5.U I
d
90 (Rx 3)
để RX = 3 (0,5)
Vậy Rx = 3Ω Iđ nhỏ nhất, đèn tối
c/Theo kết câu trên, ta thấy: Khi K mở, dịch chuyển chạy từ M tới vị trí ứng với RX = 3Ω đèn tối dần đi, tiếp tục dịch chuyển chạy từ vị trí tới N đèn sáng dần lên (0,5)
Câu4(3,0) Nếu thả khối nước đá (khơng buộc dây) nước đá tan hết, mực nước bình thay đổi khơng đáng kể
Khi buộc dây dây bị căng chứng tỏ khối nước đá chìm sâu so với thả thể tích DV, lực đẩy Ac-si-met lên phần nước
đá ngập thêm tạo nên sức căng sợi dây Ta có: FA = 10.DV.D = F
<=> 10.S.Dh.D = F (với Dh mực nước dâng cao so với khối
nước đá thả nổi)
0,5 0,5 0,5 0,5
R
P C
U
Đ R
X
N M
R-RX
R
(4)=> Dh = F/10.S.D = 0,1(m)
Vậy khối nước đá tan hết mực nước bình hạ xuống 0,1m 0,50,5 Câu 5(4,0)
- Vì điện trở ampe kế Ra = nên: UAC = UAD = U1 = I1R1 = 2.1 = (V)
0,5 Gọi điện trở phần MD x (x 0) thì:
- Ix=2
x ;
0,25 - IDN=I1+Ix=1+
2
x 0,25
- UDN=IDN.RDN=(1+2
x)(8− x) 0,5
- UAB=UAD+UDB=2+(1+2
x)(8− x) 0,
- 2+(1+2
x)(8− x)=8 0,
- Giải x = 4. 0,
- x = Con chạy MN 0,
- Chỉ số vôn kế UDN = (1+2
4)(8−4)=6 (V)
0, (Hoặc UDN = UAB - UAD = - = (V))
- Thí sinh giải theo cách khác, cho đủ điểm số theo phân phối điểm V C D A
A
M BN R1