Cần ít nhất bao nhiêu điện trở R0 và mắc chúng như thế nào vào nguồn điện không đổi có điện trở r nói trên để cường độ dòng điện qua mỗi điện trở R 0 đều bằng 0,1Ac. Câu 4 6,0 điểm.[r]
(1)PHÒNG GD & ĐT THANH OAI ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN LỚP TRƯỜNG THCS CỰ KHÊ MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC: 2015 - 2016 Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu (4 điểm) Dùng lực kế để đo trọng lượng vật nhôm nhúng chìm nước, ta thu kết là 175N Tính trọng lượng vật đó ngoài không khí Cho biết trọng lượng riêng nhôm là 27000N/ m ❑3 , nước là 10 000N/m ❑3 Câu (4 điểm) 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 nhôm có bán kính R ❑2 = 10cm nhiệt độ t ❑2 = 40 ❑0 c vào bình thì cân mực nước bình ngập chính cầu Cho khối lượng riêng nước D ❑1 = 1000kg/m ❑3 và nhôm D ❑2 = 2700kg/m ❑3 , nhiệt dung riêng nước C ❑1 = 4200J/kg.K và nhôm C ❑2 = 880J/kg.K Bỏ qua trao đổi nhiệt với bình và với môi 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 và nhiệt dung riêng dầu D ❑3 = 800kg/m ❑3 và C ❑3 = 2800J/kg.K Xác định: Nhiệt độ hệ cân nhiệt? Áp lực cầu lên đáy bình? Câu (6,0 điểm) Cho điện trở có giá trị R 0, mắc với theo cách khác Lần lượt nối các đoạn mạch đó vào nguồn điện không đổi luôn mắc nối tiếp với điện trở r Khi điện trở trên mắc nối tiếp (cách 1), điện trở trên mắc song song (cách 2) thì cường độ dòng điện qua điện trở 0,2A a Xác định cường độ dòng điện qua điện trở R cách mắc còn lại b Trong cách mắc trên, cách mắc nào tiêu thụ điện ít nhất? Nhiều nhất? c Cần ít bao nhiêu điện trở R0 và mắc chúng nào vào nguồn điện không đổi có điện trở r nói trên để cường độ dòng điện qua điện trở R 0,1A? Câu (6,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ Nguồn điện U có hiệu điện không đổi là 21V; R = 4,5Ω, R = 3Ω, bóng đèn có điện trở không đổi R Đ = 4,5Ω Ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể U R R2 P Đ N C R XM K A (2) a Khi khóa K đóng, chạy C biến trở vị trí điểm N, thì ampe kế 4A Tìm giá trị R2 b Xác định giá trị đoạn biến trở RX ( từ M tới C) để đèn tối Rnhất khóa K mở c Khi khóa K mở, dịch chạy C từ M đến N thì độ sáng đèn thay đổi nào? Giải thích -HẾT (3) PHÒNG GD & ĐT THANH OAI HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI LỚP TRƯỜNG THCS CỰ KHÊ MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC: 2015 - 2016 Câu Nội dung Câu Gọi V là thể tích vật nhôm, P là trọng lượng nó ngoài không (4đ) khí, P1 là trọng lượng vật đo nước, d1 và d2 là trọng lượng riêng nhôm và nước (0,5điểm) Ở ngoài không khí, trọng lượng vật là : P =d1.V ( 0,5điểm ) Khi nhúng vật chìm vào nước,thể tích lượng nước bị nó chiếm chỗ V Lực đẩy Ác si mét nước tác dụng vào vật có chiều ngược với P và độ lớn F = d2.V (0,5điểm) Do đó, trọng lượng vật đo nước là : P1= P – F = d1.V – d2.V = (d1 –d2).V (0,5điểm) P Suy V = d − d d P1 (0,5điểm) 27000 175 P =d1.V = d − d =27000 −10000 ≈ 278 N (0,5điểm) Câu a) Nhiệt độ nước cân nhiệt: (2đ) - Khối lượng nước bình là: m ❑1 = V ❑1 D ❑1 = ( π R ❑12 R ❑2 ).D ❑1 0,75đ π R ❑32 10,467 (kg) - Khối lượng cầu là: m ❑2 = V ❑2 D ❑2 = π R ❑2 D ❑2 = 11,304 (kg) - Phương trình cân nhiệt: c ❑1 m ❑1 ( t - t ❑1 ) = c ❑2 m ❑2 ( t ❑2 - t ) (0,5điểm) Suy ra: t = b) (2đ) c1 m1 t 1+ c m2 t c m 1+ c m m ❑3 = 0,5đ = 8,37 (kg) - Tương tự trên, nhiệt độ hệ cân nhiệt là: t ❑x = 0,5đ = 23,7 ❑0 c - Thể tích dầu và nước nên khối lượng dầu là: m1 D D1 0,75đ c1 m1 t 1+ c m2 t +c m3 t c m1+ c m2 +c m3 21 ❑0 c 0,75đ (4) - Áp lực cầu lên đáy bình là: F = P2- FA= 10.m2 - π 0,75đ R ❑32 ( D ❑1 + D ❑3 ).10 75,4(N) Câu a) Các cách mắc còn lại gồm: (3,5 Cách 1: [(R0//R0)ntR0]nt r ; Cách 2: [(R0 nt R0)//R0]nt r đ) Theo bài ta có cđdđ mạch chính mắc nối tiếp: Int = U =0,2 A r+ R R1 (1) R3 R2 0,5đ r 0,5đ Cđdđ mạch chính mắc song song: R1 U =3 0,2=0,6 A Iss = r+ R0 (2) r+ R =3⇒ r=R R0 Từ (1) và (2) ta có: r+ r R2 R3 0,25đ Đem giá trị này r thay vào (1) ⇒ U = 0,8R0 Với cách mắc 3: [(R0//R0)ntR0]nt r ⇔ [(R1//R2)ntR3]nt r (đặt R1 = R2 = R3 = R0) U Cđdđ qua R3: I3 = r+ R + Do R1 = R2 nên I1 = I2 = = 0,8 R0 =0 , 32 A R 2,5 R R0 I3 =0 , 16 A R Với cách mắc 4: Cđdđ mạch chính I 4= R 0,8 R U = =0 , 48 A R0 R R0 r+ R0 R1 0,25đ 1đ r R2 1đ r R3 Hiệu điện hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R0: R R 0 U12 = I R =0 ,32 R0 ⇒ cđdđ qua mạch nối tiếp này là: I/1 = I/2 = U , 32 R0 = =0 ,16 A ⇒ R0 R0 cđdđ qua điện trở còn lại là I/3 = 0,32A b) Ta nhận thấy U không đổi ⇒ công suất tiêu thụ mạch ngoài P = (0,5đ) U.I nhỏ I mạch chính nhỏ ⇒ cách mắc tiêu thụ điện ít và cách mắc tiêu thụ điện lớn c) Giả sử mạch điện gồm n dãy song song, dãy có m điện trở giống r r r r r n 0,5đ 0,5đ (5) m (2,0 đ) và R0 ( với m ; n N ) (H.vẽ) Cường độ dòng điện mạch chính I= U 0,8 = m m r+ R 1+ n n Để cđdđ qua điện trở R0 là 0,1A ta phải có: I= 0,8 =0,1n ⇒ m 1+ n 1đ m+n=8 Ta có các trường hợp sau: m n Số đ.trở R0 12 15 16 15 12 Theo bảng trên ta cần ít điện trở R0 và có cách mắc chúng - dãy song song, dãy điện trở - dãy gồm điện trở mắc nối tiếp Câu a) Khi K đóng và chạy đầu N thì toàn biến trở MN mắc song (2,0 song với ampe kế Khi đó mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1 đ) Lúc này ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính U 21 = =5 ,25 Ω (1) I Rđ R2 4,5 R2 Mặt khác: Rtm = R + R + R1 = 4,5+ R +3 đ 2 0,5đ 0,5đ 0,5đ Rtm = 0,5đ (2) Từ (1) và (2) giải ra: R2 = 4,5Ω b) Gọi điện trở phần biến trở từ M tới chạy là RX, điện 3,25đ trở đoạn từ C đến N là R - RX U R Khi K mở mạch điện thành: R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]} Đ RR P N RX R C X M 0,5đ 0,5đ (6) ( R − R X + Rđ )R2 − R X +6 R X +81 + R X + R 1= Điện trở toàn mạch: Rtm = R − RX+ Rđ+ R2 13 ,5 − R X U (13 , 5− R X ) U Cường độ dòng điện mạch chính: I = R = − R X +6 R X + 81 tm U (13 , − R X ) (9 − R X ) 4,5 4,5U (9 − R X ) = UPC = I.RPC = 2 − R X +6 R X +81 13 ,5 − R X − R X +6 R X + 81 U PC 4,5 U Cường độ dòng điện chạy qua đèn: I đ = − R = (3) − R X +6 R X + 81 X 0,5đ Đèn tối Iđ nhỏ Mẫu biểu thức vế phải (3) là tam thức bậc hai mà hệ số RX âm Do đó mẫu đạt giá trị lớn khi: 0,5đ R X =− =3 Ω 2.( −1) phân tích: Id PHT Vũ Thị Hồng Thắm 0,5đ 0,5đ 4,5.U 90 (Rx 3) để RX = Vậy Rx = 3Ω thì Iđ nhỏ nhất, đèn tối c) Theo kết câu trên, ta thấy: Khi K mở, dịch chuyển chạy 0,75đ từ M tới vị trí ứng với RX = 3Ω thì đèn tối dần đi, tiếp tục dịch chuyển chạy từ vị trí đó tới N thì đèn sáng dần lên Ban giám hiệu 0,5đ 0,25đ 0,75đ Người duyệt đề Người đề / đáp án Trịnh Văn Đông Nguyễn Thị Hảo (7)