6 điểm Hai quả cầu bằng kim loại có khối lợng bằng nhau đợc treo vào hai đĩa của một cân đòn.. Nhóng qu¶ cÇu thø nhÊt vµo chÊt láng cã khèi lîng riªng D3, qu¶ cÇu thø hai vµo chÊt láng c[r]
(1)PHÒNG GIÁO DỤC KIM SƠN ĐỀ THI KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2009 - 2010 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 05 câu trang) Câu 1: (2điểm) Khối lợng bia kỷ niệm là 100 tấn, đặt trên bệ đá Bệ đá cao 1m, khối lợng riêng là 2.103kg/m3 Nếu mặt đất chịu đợc áp suất lớn là 6,86.104pa thì diện tích đáy bệ đá tối thiểu phải là bao nhiêu? Câu (3 điểm) Đem cầu nhỏ, đặc thả nhẹ vào bình đựng đầy nớc Khi cầu đứng yên thì có 54g nớc trào Nếu làm nh với bình đựng đầy cồn thì có 48g cồn trµo a) Quả cầu nhỏ hai chất lỏng nói trên có thể hay chìm hay không? Vì sao? b) H·y nãi râ t×nh tr¹ng ch×m hay næi cña qu¶ cÇu nhá níc vµ cån c) TÝnh khèi lîng riªng cña qu¶ cÇu nhá Câu (2 điểm) Ngời ta trồng rừng để điều hòa nhiệt độ không khí Mỗi ngày 1ha rừng hấp thụ lợng Mặt Trời là 1,7.1010J Nếu lợng này trải trên mặt đất, truyền đến độ sâu định ứng với khối lợng 3,96.106kg thì nhiệt độ mặt đất tăng bao nhiêu độ? Cho nhiệt dung riêng đất là 840J/Kg.K Câu (6 điểm) Hai cầu kim loại có khối lợng đợc treo vào hai đĩa cân đòn Hai cầu có khối lợng riêng lần lợt là D1 = 7,8g/cm3; D2 = 2,6g/cm3 Nhóng qu¶ cÇu thø nhÊt vµo chÊt láng cã khèi lîng riªng D3, qu¶ cÇu thø hai vµo chÊt láng cã khèi lîng riªng D4 th× c©n mÊt th¨ng b»ng §Ó c©n th¨ng b»ng trë l¹i ta ph¶i bá vào đĩa có cầu thứ hai khối lợng m1 = 17g Đổi vị trí hai chất lỏng cho nhau, để cân thăng ta phải thêm m2 = 27g vào đĩa có cầu thứ hai Tìm tỉ số hai khèi lîng riªng cña hai chÊt láng C©u (7 ®iĨm) Một thau nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước 200C a) Thả vào thau nước thỏi đồng khối lượng 200g lấy bếp lò Nước nóng đến 21,20C Tìm nhiệt độ bếp lò Biết nhiệt dung riêng nhôm, nước, đồng là: c1 = 880J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 = 380J/kg.K Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường b) Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước thỏi nước đá có khối lượng 100g 0C Nước đá có tan hết không? Tìm nhiệt độ cuối cùng hệ thống Biết để 1kg nước đá 00C nóng chảy hoàn toàn cần cung cấp nhiệt lượng là 3,4.10 5J Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường §¸p ¸n và biểu điểm Câu 1: áp suất tác dụng lên mặt đất có độ lớn: p= P1 + P2 1000000+2000 S = =6 ,86 104 S S S = 20m2 (2 ®iÓm) C©u a) §Òu kh«ng thÓ næi: lùc ®Èy Acsimet F1 = P1 kh¸c F2 = P2 (2) §Òu kh«ng thÓ ch×m v× thÓ tÝch chÊt láng trµo V1 = m 54 = =54 cm D1 kh¸c V2= m2 48 = =60 cm3 (1 ®iÓm) D2 0,8 b) Næi níc vµ ch×m cån ( 0, ®iÓm) c) ThÓ tÝch qu¶ cÇu b»ng thÓ tÝch cån trµn : V = 60 cm3=60.10-6m3 Träng lîng cña qu¶ cÇu b»ng lùc ®Èy acsimet nã næi níc: P=F1=d1 V1= 0,54N => Khèi lîng riªng cña qu¶ cÇu: D = m =10 m = P =¿ 900kg/m3 (1,5 ®) V Câu 3: Độ tăng nhiệt độ đất là: 10 V 10 V Q Δt= =3,20 C (2 ®iÓm) m C C©u 4: Do hai qu¶ cÇu cã khèi lîng b»ng Gäi V1, V2 lµ thÓ tÝch cña hai qu¶ cÇu, ta cã D1 V1 = D2 V2 hay V D 7,8 = = =3 V D 2,6 (1,5 ®iÓm) Gäi F1 vµ F2 lµ lùc ®Èy Acsimet t¸c dông vµo c¸c qu¶ cÇu Do c©n b»ng ta cã: (P1- F1).OA = (P2+P’ – F2).OB Víi P1, P2, P’ lµ träng lîng cña c¸c qu¶ cÇu vµ qu¶ c©n; OA = OB; P1 = P2 tõ đó suy ra: P’ = F2 – F1 hay 10.m1 = (D4.V2D3.V1).10 Thay V2 = V1 vào ta đợc: m1 = (3D4D3).V1 (1) (1,5 ®iÓm) T¬ng tù cho lÇn thø hai ta cã; (P1- F’1).OA = (P2+P’’ – F’2).OB P’’ = F’2 - F’1 hay 10.m2=(D3.V2D4.V1).10 m2= (3D3- D4).V1 (1,5 ®iÓm) (1) m1 3D - D3 = = (2) m2 3D - D4 (2) m1.(3D3 – D4) = m2.(3D4 – D3) ( 3.m1 + m2) D3 = ( 3.m2 + m1) D4 D3 m2 +m1 = D m1 +m2 = 1,256 ( 1,5 ®iÓm) C©u a) Nhiệt độ bếp lò(3 điểm)ø: ( t0C là nhiệt độ ban đầu thỏi đồng) Nhiệt lượng thau nhôm nhận để tăng nhiệt độ từ t 1= 200C lên t2 = 21,20C: Q1 = m1.c1(t2 - t1) Nhiệt lượng nước nhận để tăng nhiệt độ từ t1= 200C lên t2 = 21,20C Q2 = m2.c2(t2 - t1) Nhiệt lượng thỏi đồng toả để hạ nhiệt độ từ t0C xuống t2 = 21,20C: Q3 = m3.c3(t – t2) Vì không có toả nhiệt môi trường nên theo phương trình cân nhiệt ta coù: Q3 = Q1 + Q2 => m3.c3(t - t2) = m1.c1(t2 - t1) + m2.c2(t2 - t1) => t = [(m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) / m3.c3] + t2 Thế số ta tính t = 160,780C (3) b) Nhiệt độ cuối cùng hệ thống: (4 điểm) + Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn 0C: Q = 3,4.105.0,1 = 34000(J) + Nhiệt lượng hệ thống (thau, nước, thỏi đồng) toả hạ 21,2 0C xuống 00C: Q’= (m1.c1+ m2.c2 + m3.c3) (21,20C - 00C) = 189019,2(J) + So sánh ta có: Q’ > Q nên nhiệt lượng toả Q’ phần làm cho thỏi nước đá tan hoàn toàn 00 C và phần còn lại (Q’-Q) làm cho hệ thống (bao gồm nước đá đã tan) tăng nhiệt độ từ 00C lên nhiệt độ t”0C + (Q’-Q) = [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] (t”- 0) => t” = (Q’-Q) / [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] Thế số và tính t” = 16,60C (4)