Hỏi nếu thả thêm một quả cầu giống hệt như vậy vẫn có nhiệt độ ban đầu 1000C vào chất lỏng trên thì nhiệt độ khi cân bằng nhiệt của chúng là bao nhiêu?. Cho rằng chỉ có các quả cầu kim l[r]
(1)PHÒNG GD & ĐT NGHĨA ĐÀN ĐỀ CHÍNH THỨC Đề thi gồm 01 trang KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN LỚP NĂM HỌC 2013-2014 MÔN VẬT LÝ Thời gian : 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu : ( điểm) Một xe máy và xe đạp cùng chuyển động trên đường tròn với vận tốc không đổi Xe máy vòng hết 10 phút, xe đạp vòng hết 50 phút Hỏi xe đạp vòng thì gặp xe máy lần Hãy tính trường hợp a xe khởi hành trên cùng điểm trên đường tròn và cùng chiều b xe khởi hành trên cùng điểm trên đường tròn và ngược chiều Câu 2(3,0 điểm) Thả cầu kim loại nung nóng đến 1000C vào chất lỏng có nhiệt độ ban đầu 200C thì cân nhiệt, nhiệt độ chúng là 400C Hỏi thả thêm cầu giống hệt (vẫn có nhiệt độ ban đầu 1000C) vào chất lỏng trên thì nhiệt độ cân nhiệt chúng là bao nhiêu? Cho có các cầu kim loại và chất lỏng trên trao đổi nhiệt với Câu 3(5,0 điểm) Cho mạch điện hình 1: D Biết R1 = , bóng đèn Đ: 6V - 3W, R2 là biến trở Hiệu điện UMN = 10 V (không đổi) a Cho R2 = Tính công suất tiêu thụ đèn M R1 N b Xác định R2 để đèn sáng bình thường c Xác định R để công suất tiêu thụ trên R là cực đại Tìm giá trị đó Câu (4,0 điểm) Cho mạch điện thắp sáng hình Đèn Đ1 loại 12V- 6W, đèn Đ2 loại 6V- 6W, đèn Đ3 có công suất định mức là 3W, điện trở R1 = 8 Biết các đèn sáng bình thường Hãy xác định: a Hiệu điện định mức đèn Đ3 và giá trị điện trở R2? b Điện trở tương đương mạch điện và hiệu suất mạch điện (Điện tiêu thụ trên đèn là có ích) R2 Hình1 §1 §2 M §3 A R1 N Hình B R2 Câu: (4,0 điểm) Hai gương phẳng M1, M2 đặt song song có mặt phản xạ quay vào nhau, cách đoạn d = 12cm Nằm khoảng hai gương có điểm sáng O và S cùng cách gương M1 đoạn a = 4cm Biết SO = h = 6cm a, Hãy trình bày cách vẽ tia sáng từ S đến gương M I, phản xạ tới gương M2 J phản xạ đến O b, Tính khoảng cách từ I đến A và từ J đến B (AB là đường thẳng qua S và vuông góc với mặt gương) Lưu ý: Học sinh bảng B không phải làm câu 4b HẾT (2) PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO NGHĨA ĐÀN Câu HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÍ BẢNG A Năm học: 2013-2014 Nội dung Gọi vận tốc xe đạp là v vận tốc xe máy là 5v Gọi t là thời gian tính từ lúc khởi hành đến lúc xe gặp (0 < t 50) C là chu vi đường tròn là quãng đường xe đạp vòng: Với C = Sxđ = v.t = 50v a Khi xe cùng chiều Quảng đường xe máy được: S1 = 5v.t Điểm 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Quảng đường xe đạp được: S2 = v.t 0,25 Ta có: S1 = S2 + n.C n là lần gặp thứ n, n N* 5v.t = v.t + 50v.n 5t = t + 50n 4t = 50n t = 50n Vì < t 50 < 50n n 50 < n = 1, 2, 3, Vậy xe gặp lần b Khi xe ®i ngîc chiÒu Ta cã: S1 + S2 = m.C (m lµ lÇn gÆp thø m, m N*) 5v.t + v.t = m.50v 5t + t = 50m 6t 50 = 50m t = m 50 Vì < t 50 < m 50 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 (3) m < m = 1, 2, 3, 4, 5, Vậy xe gặp lần Gọi m0, C0, m,C là khối lượng và nhiệt dung riêng khối kim loại và chất lỏng t là nhiệt độ cân nhiệt lần thứ Phương trình cân nhiệt thả cầu thứ nhất: 0,5 0,5 0,5 m0 C ( 100− 40 ) =mC ( 40 −20 ) ⇒ m0 C 0=mC (1) Phương trình cân nhiệt thả cầu thứ 2: 0,5 m0 C ( 100− t ) =( mC+ m0 C 0) ( t − 40 ) (2) Thay (1) vào (2) ta được: a m0 C ( 100− t ) =4 m0 C ( t − 40 ) ⇒ t=52 ( C ) 0,5 0,5 Sơ đồ mạch: R1 nt (Rđ // R2) 62 U2 Rđ = P = = 12( ) R2đ = ; RMN = I2đ = I= 0,5 0,5 U MN 10 = =1 , 25( A) R MN 0,25 Uđ =U2đ = 1,25.4= 5(V) U đ 52 = =¿ Pđ = R đ 12 b 25 12 0,5 0,25 (W) Vì đèn sáng bình thường nên U2 =Uđ =Uđm = 6V P Iđ = Iđm = U = = 0,5 (A) U1 = UMN –U2 = 10 -6 =4 (V) 0,25 0,25 0,25 0,25 U1 = =1,5( A) R1 0,25 I2 = I1 –Iđ = 1,5 -1=0,5 (A) 0,25 I1 = U2 R2= I = 0,5 =12(Ω) Vậy Khi R2 =12 thì đèn sáng bình thường (4) Gọi giá trị R2 lúc này là x c - R D x 16 ( 3+ x ) RAB =R1 + = R D + x 12+ x U U ( 12+ x ) I AB= AB = AB R AB 16 ( 3+ x ) U AB x U x =I AB R Dx= ( 3+ x ) Ux U 2AB Px = = x 16 +6+ x x ( 0,25 0,25 0,25 ) Px =P max ⇔ 0,25 ( 9x + x)=2 √ 9x x=6 0,25 - ⇒ x=3 ( Ω ) - Pmax= 10 =4 69 ( ƯW ) 16 ( 12 ) 0,25 a - Do các bóng đèn sáng bình thường nên cường độ dòng điện chạy qua đèn Đ1 và đèn Đ2 là: P I1 (A) U1 12 P I 1(A) U2 - Do I2 > I1 nên dòng điện I3 chạy qua đèn Đ3 có chiều từ N đến M và có giá trị là: I 1 (A) = I2 - I1 = - 2 - Hiệu điện định mức đèn Đ3 là: U3 = P3 6(V) I3 - Hiệu điện hai đầu R1 là: UR1 = UAN = UAM + UMN = U1 - U3 = 12 - = 6(V) - Cường độ dòng điện qua R1 là: IR1 = U R1 (A) R1 - Cường độ dòng điện chạy qua R2 là: IR2 = IR1 - I3 = 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 (5) b 1 (A) 4 - Hiệu điện hai đầu R2 là: UR2 = UNB = UNM + UMB = U3 + U2 = + = 12(V) - Giá trị điện trở R2 là : U R2 12 48() I R2 R2 = Hiệu điện hai đầu A, B mạch là: UAB = U1 + U2 = 12 + = 18(V) Cường độ dòng điện chạy mạch chính là: I = I1 + IR1 = (A) 4 Điện trở tương đương mạch là: RAB = U AB 18 72 14,4() I Công suất tiêu thụ toàn mạch điện là: P = UAB.I = 18 = 22,5(W) Công suất có ích mạch tổng công suất tiêu thụ các bóng đèn: Pci = P1 + P2 + P = + + = 15(W) Hiệu suất mạch điện là: H = Pci 15 100% 100% 66,67% P 22,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 M1 - Vẽ đúng hình, đẹp Nếu không vẽ chiều truyền và phía 1,0 M O O1 J sau không vẽ nét đứt thì ý trừ S1 I A S B H (6) d (d-a) 0,25 đ a b - Lấy S1 đối xứng với S qua gương M1, O1 đối xứng với với O qua gương M2 - Nối S1O1 cắt gương M1 I, cắt gương M2 J - Nối SIJO ta tia sáng cần vẽ - Δ AIS1 đồng dạng với ΔS O H nên ta có: 0,5 0,5 0,5 0,25 S A AI hay = O H S1 H AI SA = OS S H SA a → AI=OS =h =6 =1 ( cm ) S1 H 2d 24 - Δ AIS1 đồng dạng với ΔS BJ nên ta có: AI S A SA = = BJ S1 B S1 B S B a+d 4+ 12 → JB=AI =AI =1 =4 ( cm ) SA a 0,5 0,25 0,5 M O O1 J I S1 A a S B H a d (d-a) (7) PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO NGHĨA ĐÀN Câu HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÍ BẢNG B Năm học: 2013-2014 Nội dung Gọi vận tốc xe đạp là v vận tốc xe máy là 5v Gọi t là thời gian tính từ lúc khởi hành đến lúc xe gặp (0 < t 50); C là chu vi đường tròn là quãng đường xe đạp vòng: Với C = Sxđ = v.t = 50v a Khi xe cùng chiều Quảng đường xe máy được: S1 = 5v.t Quảng đường xe đạp được: S2 = v.t Ta có: S1 = S2 + n.C n là lần gặp thứ n, n N* 5v.t = v.t + 50v.n 5t = t + 50n 4t = 50n t = 50n Vì < t 50 < 50n n 50 < n = 1, 2, 3, Điểm 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 (8) Vậy xe gặp lần b Khi xe ®i ngîc chiÒu Ta cã: S1 + S2 = m.C (m lµ lÇn gÆp thø m, m N*) 5v.t + v.t = m.50v 5t + t = 50m 6t 50 = 50m t = m 50 Vì < t 50 < m 50 m < m = 1, 2, 3, 4, 5, Vậy xe gặp lần Gọi m0, C0, m,C là khối lượng và nhiệt dung riêng khối kim loại và chất lỏng t là nhiệt độ cân nhiệt lần thứ Phương trình cân nhiệt thả cầu thứ nhất: 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 m0 C ( 100− 40 ) =mC ( 40 −20 ) ⇒ m C 0=mC (1) Phương trình cân nhiệt thả cầu thứ 2: 0,5 m0 C ( 100− t ) =(mC+ m0 C 0) ( t − 40 ) (2) Thay (1) vào (2) ta được: a m0 C ( 100− t ) =4 m0 C ( t − 40 ) ⇒ t=52 ( C ) 0,5 0,5 Sơ đồ mạch: R1 nt (Rđ // R2) 62 U2 Rđ = P = = 12( ) R2đ = ; RMN = I2đ = I= 0,5 0,5 U MN 10 = =1 , 25( A) R MN 0,25 Uđ =U2đ = 1,25.4= 5(V) U đ 52 = =¿ Pđ = R đ 12 25 12 0,5 0,25 (W) Vì đèn sáng bình thường (9) b nên U2 =Uđ =Uđm = 6V P Iđ = Iđm = U = = 0,5 (A) U1 = UMN –U2 = 10 -6 =4 (V) 0,25 0,25 0,25 0,25 U1 = =1,5( A) R1 0,25 I2 = I1 –Iđ = 1,5 -1=0,5 (A) 0,25 I1 = U2 R2= I = 0,5 =12(Ω) Vậy Khi R2 =12 thì đèn sáng bình thường Gọi giá trị R2 lúc này là x R x 0,25 16 ( 3+ x ) D - RAB=R1 + R + x =12+ x D U AB U AB ( 12+ x ) = R AB 16 ( 3+ x ) U AB x U x =I AB R Dx= ( 3+ x ) 2 U U AB Px = x = x 16 +6+ x x - I AB= c - ( 0,25 0,25 ) Px =P max ⇔ 0,25 ( 9x + x)=2 √ 9x x=6 0,25 - ⇒ x=3 ( Ω ) 102 - Pmax= ( ) =4 69 ( ƯW ) 16 12 0,25 - Do các bóng đèn sáng bình thường nên cường độ dòng điện chạy qua đèn Đ1 và đèn Đ2 là: P I1 (A) U1 12 P I 1(A) U2 - Do I2 > I1 nên dòng điện I3 chạy qua đèn Đ3 có chiều từ N đến M và có giá trị là: I 1 (A) = I2 - I1 = - 2 - Hiệu điện định mức đèn Đ3 là: U3 = 0,5 a 0,5 0,5 0,5 0,5 (10) P3 6(V) I3 - Hiệu điện hai đầu R1 là: UR1 = UAN = UAM + UMN = U1 - U3 = 12 - = 6(V) - Cường độ dòng điện qua R1 là: IR1 = U R1 (A) R1 - Cường độ dòng điện chạy qua R2 là: IR2 = IR1 - I3 = 1 (A) 4 - Hiệu điện hai đầu R2 là: UR2 = UNB = UNM + UMB = U3 + U2 = + = 12(V) - Giá trị điện trở R2 là : U R2 12 48() I R2 R2 = 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 M1 - Vẽ đúng hình, đẹp Nếu không vẽ chiều truyền và phía 1,0 M O O1 J sau không vẽ nét đứt thì ý trừ 0,25 đ I A S1 a S a b S A AI = O H S1 H hay H a d - Lấy S1 đối xứng với S qua gương M1, O1 đối xứng với với O qua gương M2 - Nối S1O1 cắt gương M1 I, cắt gương M2 J - Nối SIJO ta tia sáng cần vẽ - Δ AIS1 đồng dạng với ΔS O H nên ta có: B 0,5 0,5 0,5 0,25 0,5 (d-a) (11) AI SA = OS S H → AI=OS - SA a =h =6 =1 ( cm ) S1 H 2d 24 0,25 Δ AIS1 đồng dạng với ΔS BJ nên ta có: AI S A SA = = BJ S1 B S1 B O S1 B a+d 4+ 12 → JB=AI =AI =1 =4 ( cm ) SA a 0,5 M O1 J I S1 A a S B H a d (d-a) (12)