c/ Cần Ýt nhất bao nhiªu điện trở R0 và mắc chóng như thế nào vào nguồn điện kh«ng đổi cã điện trở r nãi trªn để cường độ dßng điện qua mỗi điện trở R0 đều bằng 0,1A ??. đáp án và biểu đ[r]
(1)UBND huyÖn kinh m«n phòng giáo dục và đào tạo §Ò thi chän häc sinh giái HuyÖn M«n :vËt lÝ líp N¨m häc 2008 – 2009 Thời gian: 120 phút (không kể giao đề) Bµi ( 2,0 ®iÓm ) Hai cầu đặc, thể tích là V = 200cm 3, đợc nối với sợi dây mảnh, nhÑ, kh«ng co d·n, th¶ níc ( H×nh ) Khèi lîng riªng cña qu¶ cÇu bªn trªn lµ D1 = 300 kg/m3, cßn khèi lîng riªng cña qu¶ cÇu bªn díi lµ D2 = 1200 kg/m3 H·y tÝnh : a ThÓ tÝch phÇn nh« lªn khái mÆt níc cña qu¶ cÇu phÝa trªn hÖ vËt c©n b»ng ? b Lùc c¨ng cña sîi d©y ? Cho khèi lîng riªng cña níc lµ Dn = 1000kg/ m3 Bµi ( 1,5 ®iÓm ) Dùng bếp dầu để đun sôi lợng nớc có khối lợng m1 = kg, đựng ấm b»ng nh«m cã khèi lîng m2 = 500g th× sau thêi gian t1 = 10 phót níc s«i NÕu dïng bÕp dầu trên để đun sôi lợng nớc có khối lợng m3 đựng ấm trên cùng điều kiện th× thÊy sau thêi gian 19 phót níc s«i TÝnh khèi lîng níc m3 ? BiÕt nhiÖt dung riªng cña níc, nh«m lÇn lît lµ c1 = 4200J/kg.K ; c2 = 880J/kg.K vµ nhiÖt lîng bÕp dÇu táa mét cách đặn Bµi ( 3,0 ®iÓm ) Cho mạch điện nh hình Biết : R1 = 8 ; R2 = R3 = 4 ; R4 = 6 ; UAB = 6V không đổi §iÖn trë cña ampe kÕ , khãa K vµ c¸c d©y nèi không đáng kể R4 Hãy tính điện trở tơng đơng đoạn mạch AB vµ sè chØ cña ampe kÕ hai trêng hîp : R1 R2 a Khãa K më C D b Khóa K đóng Xét trờng hợp K đóng : K A Thay khóa K điện trở R5 Tính R5 để cờng độ dòng điện chạy qua điện trở R2 không ? H×nh A R0,Bđược mắc R Bài (3,5 ®iÓm): Cho điện trở cã gÝa trị với theo c¸ch kh¸c và nối vào nguồn điện kh«ng đổi x¸c định lu«n mắc nối tiếp với điện trở r Khi điện trở trªn mắc nối tiếp th× cường độ dßng điện qua điện trở 0,2A, điện trở trªn mắc song song th× cường độ dßng điện qua điện trở 0,2A a/ X¸c định cường độ dßng điện qua điện trở R0 trường hợp cßn lại ? b/ Trong c¸c c¸ch mắc trªn, c¸ch mắc nào tiªu thụ điện Ýt ? Nhiều ? c/ Cần Ýt bao nhiªu điện trở R0 và mắc chóng nào vào nguồn điện kh«ng đổi cã điện trở r nãi trªn để cường độ dßng điện qua điện trở R0 0,1A ? đáp án và biểu điểm bµi đáp án biÓu ®iÓm (2) Bµi (2®) a ( 1,25 ® ) Mçi qu¶ cÇu chÞu t¸c dông cña lùc : Träng lùc, lùc ®Èy acsimet, lùc c¨ng cña sîi d©y ( H×nh vÏ ) Do hệ vật đứng cân nên ta có : P + P = F1 + F2 10D1V+ 10D2V = 10DnV1+ 10DnV ( V1 lµ thÓ tÝch phÇn ch×m cña qu¶ cÇu bªn trªn ë níc ) D1V+ D2V = DnV1+ DnV V 1= F1 V ( D + D2−D n ) Dn V 1= 0,25® P1 T F2 T 0,25® 0,25® P2 V (300+1200−1000) V 200 = = =100(cm3 ) 1000 2 ThÓ tÝch phÇn nh« lªn khái mÆt níc cña qu¶ cÇu bªn trªn lµ : V2 = V – V1 = 200 - 100 = 100 ( cm3 ) b ( 0,75 ® ) Do cầu dới đứng cân nên ta có : P2 = T + F2 T = P - F2 T = 10D2V – 10DnV T = 10V( D2 – Dn ) T = 10 200 10-6( 1200 – 1000 ) = 0,4 ( N ) VËy lùc c¨ng cña sîi d©y lµ 0,4 N bµi (1,5®) Gäi Q1 vµ Q2 lÇn lît lµ nhiÖt lîng mµ bÕp cung cÊp cho níc vµ Êm hai lần đun , t là độ tăng nhiệt độ nớc Ta có : Q 1= ( m1c1 + m2c2 )t Q2 = ( m3c1 + m2c2 )t Do bếp dầu tỏa nhiệt đặn nên thời gian đun càng lâu thì nhiệt lợng tỏa càng lớn Do đó ta có : Q1= kt1 ; Q2= kt2 ( k lµ hÖ sè tØ lÖ ; t1 vµ t2 lµ thêi gian ®un t¬ng øng ) Suy : kt1 = ( m1c1 + m2c2 )t (1) kt2 = ( m3 c1 + m2c2 )t (2) Chia vế ( ) cho ( ) ta đợc : t2 t1 = m c + m2 c2 bµi (3®) 0,25® 0.5® 0,25® 0,25® 0,25® 0,25® 0,25® 0,25® 0,25® m c +m c m3 = 0,25® (m1 c1 +m c )t 2−m2 c2 t c t1 => (3) thay số vào ( ) ta tìm đợc m3 ( kg ) Vậy khối lợng nớc m3 đựng ấm là kg a 1® Khi K më m¹ch ®iÖn nh h×nh vÏ sau : 0,25® R4 A R1 R2 C D A R3 0,25® B (3) Điện trở tơng đơng mạch điện là : 0.5® ( R + R ) R4 ( 8+4 ) + R 3= +4=8 R1 + R + R 8+ 4+6 () RAB = Sè chØ cña ampe kÕ lµ : 0,25® U AB = =0 , 75( A ) R AB IA = b 1® Khi K đóng điện nh hình vẽ sau : R2 R4 D A A 0,25® C R3 B 0,25® Do R2 = R3 = 4 , nªn RDC = ( ) RADC =R4 + RDC = + = ( R ) =1 R1 Vậy điện trở tơng đơng mạch điện là : R1 RAB = = R DC R +R DC U AB = UDC = Sè chØ cña ampe kÕ lµ : IA = ® Khi thay khãa K b»ng ®iÖn trë R5 sơ đồ mạch điện nh hình vẽ sau : DÔ dµng thÊy dßng ®iÖn qua R2 b»ng kh«ng th× m¹ch ®iÖn lµ m¹ch cÇu c©n b»ng nªn ta cã : R3 = R4 6=1,5(V ) 6+2 U DC 1,5 = =0 ,375( A ) R3 R4 0,25® =4 () R1 C R2 D R5 A B A 0,25® 0,5® R3 0,5® R1 R5 16 => = => R = ≈5 ,33 ( ) R5 bµi 3,5® : a/ Xác định các cách mắc còn lại gồm : cách mắc : (( R0 // R0 ) nt R0 ) nt r cách mắc : (( R0 nt R0 ) // R0 ) nt r Theo bài ta có cường độ dòng điện mạch chính 0,25® 0,25® (4) U r+3 R 0,25® mắc nối tiếp : Int = = 0,2A (1) Cường độ dòng điện mạch chính mắc song song : I SS = U =3 0,2=0,6 A R0 r+ 0,25 ® (2) r+ R R r+ =3 0,5® ⇒ Lấy (2) chia cho (1), ta : r = R0 Đem giá trị này r thay vào (1) ⇒ U = 0,8.R0 + Cách mắc : Ta có (( R0 // R0 ) nt R0 ) nt r (( R1 // R2 ) nt R3 ) nt r đặt R1 = R2 = R3 = R0 U Dòng điện qua R3 : I3 = I3 r R0 R0 0.5® 0,8.R0 0,32 A 2,5.R0 Do R1 = R2 =0,16 A nên I1 = I2 = + Cách mắc : Cường độ dòng điện mạch chính I’ = b Hiệu điện hai đầu mạch nối tiếp gồm điện trở R0 : U1 = 0.5® 0,25 ® R0 R0 I’ R0 = 0,32.R0 U1 tiếp này là I1 = R còn lại là = ⇒ cường độ dòng điện qua mạch nối , 32 R0 R0 =0 , 16 A ⇒ CĐDĐ qua điện trở I2 = 0,32A b/ Ta nhận thấy U không đổi ⇒ công suất tiêu thụ mạch ngoài P = U.I nhỏ I mạch chính nhỏ ⇒ cách mắc tiêu thụ công suất nhỏ và cách mắc tiêu thụ công suất lớn c/ Giả sử mạch điện gồm n dãy song song, dãy có m điện trở giống và R0 ( với m ; n N) Cường độ dòng điện mạch chính ( Hvẽ ) I= 0,25® 0,25® 0,25® U 0,8 = m m r+ R0 1+ n n (5) Để cường độ dòng điện qua điện trở R0 là 0,1A ta phải có : I= 0,8 =0,1 n m 1+ n ⇒ m + n = Ta có các trường hợp sau m n Số điện trở 12 15 16 15 12 R0 Theo bảng trên ta cần ít điện trở R0 và có cách mắc chúng : dãy //, dãy điện trở dãy gồm điện trở mắc nối tiếp Chú ý : HS làm cách khác đúng tính điểm (6)