Người ta thả một quả cầu đặc, đồng chất vào một bình chứa nước thì thấy quả cầu bị ngập 90% thể tích khi ở trạng thái cân bằng.. Xác định trọng lượng riêng của chất làm quả cầu.[r]
(1)Đề chính thức ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS NĂM HỌC: 2012-2013 Môn: Vật lý Thời gian: 150phút, không kể thời gian giao đề §Ò thi cã: 01 trang Câu 1(4,0 điểm) Người ta thả cầu đặc, đồng chất vào bình chứa nước thì thấy cầu bị ngập 90% thể tích trạng thái cân Biết trọng lượng riêng nước là 10000N/m3 a Xác định trọng lượng riêng chất làm cầu b Người ta tiếp tục đổ thêm dầu vào bình cầu bị ngập hoàn toàn Xác định tỉ số phần thể tích cầu bị ngập nước với phần thể tích cầu bị ngập dầu cầu trạng thái cân Biết trọng lượng riêng dầu là 8000N/m3 Câu 2(3,0 điểm) Bình A chứa 3kg nước 20 0C; bình B chứa 4kg 300C Đầu tiên trút ca nước từ bình A sang bình B Sau cân nhiệt, trút ca nước từ bình B sang bình A Nhiệt độ cân bình A là 240C Tính nhiệt độ bình B có cân nhiệt và khối lượng ca nước Cho khối lượng các ca nước và có trao đổi nhiệt nước hai bình Câu (4,0 điểm) Hai gương phẳng G1,G2 quay mặt phản xạ vào và hợp với góc =600 Một điểm sáng S nằm trên đường phân giác Ox gương, cách O khoảng R=10cm ( hình vẽ) a) Trình bày cách vẽ và vẽ tia sáng phát từ S sau G1 phản xạ trên G1, G2 lại truyền qua S b) Gọi S1, S2 là ảnh đầu tiên S qua G1, G2 Tính x khoảng cách S1 và S2 O 600 S Câu (4,0 điểm) Cho mạch điện ( hình vẽ ) Biết R = R3 = R4= Ω , R2= Ω , U = V a) Nối A, D vôn kế có điện trở lớn Tìm sốcủa vôn kế? b) Nối A, D Ampe kế có điện trở không đáng kể Tìm số Ampe kế và điện trở tương đương mạch Câu (5,0 điểm) U Cho mạch điện hình vẽ bên Hiệu B A r điện U không đổi và U = 18V; điện trở r = M 2; bóng đèn Đ có hiệu điện định mức 6V; biến trở có điện trở toàn phần là R; bỏ A qua điện trở các dây nối, ampe kế và C chạy biến trở Điều chỉnh chạy biến trở để số ampe kế nhỏ Đ 1A và đó đèn Đ sáng bình thường Hãy xác định công suất định mức đèn Đ Hết Họ và tên thí sinh: .SBD: Cán coi thi không cần giải thích gì thêm./ G2 D N (2) HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP NĂM HỌC 2012-2013 MÔN: VẬT LÝ CÂU YÊU CẦU VỀ NỘI DUNG ĐIỂM Câu (4,0 điểm) a Gọi V là thể tích cầu, vật nằm cân thì FA = P Ta có: 0,9V.dn = V.dc Vậy: dc = 0,9dn Thay số: dc = 9000N/m3 b.Gọi V1 là phần thể tích cầu ngập nước và phần thể tích ngập dầu là V2 Ta có: P = FAd + FAn Vdc = V1dn + V2dd (V1+V2)dc = V1dn + V2dd V1 dc dd - Ta có: V2 = d n d c = 0,5 Câu (3,0 điểm) Gọi khối lượng ca nước là m (0<m<3); Gọi m1, m2 là khối lượng nước lúc đầu bình A, bình B Gọi nhiệt độ bình B có cân nhiệt là tB - Áp dụng phương trình cân nhiệt cho lần đổ ca nước từ bình A sang bình B: cm(tB - 20) = c.m2(30 - tB)m(tB - 20) = 4(30 - tB) (1) - Áp dụng phương trình cân nhiệt cho lần đổ ca nước từ bình B trở lại bình A: c(m1- m)(24 - 20) = c.2m(tB - 24) (3- m).4= 2m(tB - 24) (2) 120 20m tB m (3) Từ (1) 22m tB m Từ (2) (4) 120 20m 22m Từ (3) và (4) suy m = m m2 - 13m +12 = (m - 1)(m - 12) = m=1(kg) m=12(kg) Vì m < nên ta lấy nghiệm m = 1kg Thay m=1 vào (4) ta tB = 280C Câu (4,0 điểm) a -Vẽ hình 1,0 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 S1 G1 1,0 K S O H ’ G2 (3) S’1 Cách dựng: -Vẽ ảnh S1 S qua G1 (Bằng cách lấy đối xứng) -Vẽ ảnh S’1 S1 qua G2 (Bằng cách lấy đối xứng) 1,0 - Nối S’1 với S cắt G2 H , nối S1 với H cắt G1 K -Nối K với S, H với S ta SKHS là đường truyền tia sáng cần dựng b.Vẽ hình 0,25 Xét tam giác cân OSS1 có góc SOS1 = 600 => ∆ OSS1 SS1 = OS = OS1= R Tương tự: SS2 = OS = OS2= R Nối S1S2 cắt OS I Ta có: OS1=OS2=SS1=SS2=>Tứ giác SS1OS2 là hình thoi => OS vuông góc với SS1 0,5 Xét tam giác vuông ISS1 có góc IS1S = 300 R => IS = SS1 = 0,5 R R SS IS = =>IS1 = = => S1S2 =2.IS1= R =10 (cm) Câu (4,0 điểm) R2 a Do vôn kế có điện trở lớn nên ta có thể bỏ vôn kế khỏi mạch Vậy ta có mạch điện: R1 nt[R2 // ( R3 nt R4)] suy R34 = R3 + R4 = Ω => RCB = = 1,6 Ω - Điện trở toàn mạch là: R = R1 + RCB = 5,6 Ω - Cường độ dòng qua mạch chính (qua điện trở R1 )là : I1=I= = ≈1,07 A =>UCB = RCB I =1,6.1,07 ≈1,7V => I3 =I4= = 0,2125 A Vôn kế UAD = UAC + U CD = U1+ U3= = I1 R1 + I3 R3 = 1,07.4 + 0,2125.4= 5,13 V Vậy số vôn kế là 5,13 V b Do điện trở ampe kế không đáng kể nên ta có thể chập A với D 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,75 0,25 (4) Phân tích mạch điện : [( R1// R3 ) nt R2] // R4 R1 R R13= R + R = Ω => R123 = R2 + R13 = Ω ’ - Điện trở toàn mạch là R = Câu (5,0 điểm) R123 R =2 Ω R 123 + R4 * Số ampe kế: Dòng điện mạch chính có cường độ I’ = U /R’=3 A I = U / R4 = 1,5 A suy I2 =I – I4 = 1,5 A => U2 = I2 R2 = V suy U1 = U – U2 = 3V => I = U3 / R3 = U1 / R3 = 0,75 A Vậy số ampe kế là IA= I3 + I4 = 2,25A Đặt RMC=x thì RCN=R-x U A 0,5 0,25 0,5 0,5 D B r M N A C 0,5 Đ Rtd là điện trở tương đương đèn và RMC RD x Rtd = RD x (1) Cường độ dòng điện qua mạch chính (qua điện trở r) là : U I = r R x Rtd (2) 0,5 Thay (1) vào (2) và biến đổi (2) ta được: U ( x RD ) I = x ( R r ) x ( R r ) RD (3) 0,5 Từ sơ đồ mạch điện ta có: UMC = xIx = RDID Ix Ix ID I ID RD = x = x RD = x RD I x ( x RD ) RD I= (4) I x ( x RD ) U ( x RD ) RD Từ (3) và (4) ta có: = x ( R r ) x ( R r ) RD URD I = x ( R r ) x ( R r ) RD 0,5 x URD (r R) Rr (R r )2 ( R r ) R x x D Ix = = 0,5 (5) URD Rr P x (5) (r R) đây ta đặt : P = (R + r)RĐ + r R Nhận xét : Mẫu số (5) ≤ P, dấu (=) xảy x = Điều đó có nghĩa mẫu số (5) đạt giá trị lớn 0,5 rR x = (6) đó số ampe kế nhỏ là (1A) Theo đầu bài, lúc này đèn Đ sáng bình thường nên Ux Ux = UĐ = 6V x = I x = = 6 0,5 thay x vào (6) ta được: R = 2x - r = 10 Từ các kiện trên, ta có: UCB = U - UMC = 18 - = 12V, đó cường độ dòng điện mạch chính là: 0,5 U CB 12 I = r R x = 10 = 2A 0,5 IĐ = I - Ix = - = 1A Vậy công suất định mức đèn Đ là: PĐ = IĐ.UĐ = 6.1 = 6W 0,5 Chú ý: + phần câu học sinh có thể làm các cách khác, đúng cho điểm tối đa phần và câu Điểm phần câu theo phân phối điểm hướng dẫn này; + Nếu học sinh sai đơn vị thì trừ điểm toàn bài sau: sai lỗi trở xuống thì trừ toàn bài 0,25 điểm; sai trên lỗi thì trừ toàn bài 0,5 điểm -Hết (6) (7)