Em hãy trình bày cách xác định khối lượng riêng của một vật bằng kim loại có hình dạng bất kì?. Đầu tiên, rót một phần nước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai.. Sau đó khi bình thứ hai đ
Trang 1Đề thi học sinh giỏi lớp 9 môn Vật lý năm học 2009-2010
Đề số 23
Câu 1: Cho những dụng cụ và vật liệu sau: Lực kế, bình nước ( Nước đựng trong bình
có khối lượng riêng D0) Em hãy trình bày cách xác định khối lượng riêng của một vật bằng kim loại có hình dạng bất kì?
Câu 2: Có hai bình cách nhiệt bình thứ nhất chứa 5 lít nước ở nhiệt độ t1= 600c, bình thứ hai chứa 1 lít nước ở nhiệt độ t2= 200c Đầu tiên, rót một phần nước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai Sau đó khi bình thứ hai đã đạt cân bằng nhiệt, người ta lại rót trở lại từ bình thứ hai sang bình thứ nhất một lượng nước để cho trong hai bình lại có dung tích nước bằng lúc ban đầu Sau các thao tác đó nhiệt độ nước trong bình thứ nhất là t1’
= 590c hỏi đã rót bao nhiêu nước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai và ngược lại
Câu 3: Một điểm sáng đặt cách màn một khoảng 2 m giữa điểm sáng và màn người ta
đặt một đĩa chắn sáng hình tròn sao cho đĩa song song với màn và điểm sáng nằm trên trục của đĩa:
a/ Tìm đường kích bóng đen in trên màn biết đường kích của đĩa d= 20 cm và đĩa cách điểm sáng 50 cm
b/ Cần di chuyển điã theo phương vuông góc với màn một đoạn bao nhiêu theo chiều nào để đường kính bóng đen giảm đi một nửa
c/ Biết đĩa di chuyển đều với vận tốc v= 2m/s tìm tốc độ thay đổi đường kính của bóng đen
d/ Giữ nguyên vị trí đĩa và màn như câu b, thay điểm sáng bằng vật sáng hình cầu đường kính d1= 8 cm Tìm vị trí đặt vật sáng để đường kính bóng đen vẫn như câu a
Câu 4: Cho 4 đèn Đ giống nhau mắc theo sơ đồ hình bên, thành đoạn mạch AB Lập ở
2 đầu AB một hiệu điện thế U
Nhận thấy vôn kế chỉ 12v; ampekế chỉ 1A Cho biết điện trở vôn kế vô cùng lớn; của ampekế và dây nối không đáng kể
a/ tìm điện trở tương đương của đoạn mạch AB từ đó suy ra điện trở của mỗi đèn b/ Tìm công suất tiêu thụ của mỗi đèn
c/ Có thể tìm điện trở đèn mà không qua diện trở tương đương không Nếu có , làm các phép tính để tìm công suất mỗi đèn So sánh với kết quả của câu a và câu b
Đáp án
Câu 1: -Để XĐ khối lượng riêng của vật bằng kim loại ta cần biết m và V của nó (0.5đ)
- Dùng lực kế xác định trọng lượng P1 của vật trong không khí và P2 trong nước ( 0.5 đ)
- Hiệu hai trọng lượng này bằng đúng lực đẩy ácsimét FA= P1-P2 ( 0.5đ)
- Mặt khác FA= V.d0 mà d0= 10 D0 nên FA= V.10 D0( 0.5đ) =>
0
2 1 0
A
D 10
p p D
10
F
V ( 0.5đ)
Khối lượng riêng của vật
V 10
p V
m
2 1 1
0
2 1
) p p ( p D
10
) p p ( 10
p D
( 0.5đ)
Trang 2Làm như thế ta đã xác định được khối lượng riêng của vật 0
2 1
1 D p p
p D
( 0.5 đ)
Câu 2:Do chuyển nước từ bình 1 sang bình 2 và từ bình 2 sang bình 1 Giá trị khối
lượng nước trong bình vẫn như cũ Còn nhiệt độ trong bình thứ nấht hạ xuống một lượng: Δ t1 600c- 590c= 10c
( 0.5đ)
như vậy nước trong bình 1 đã mất một lượgn nhiệt Q1= m1.C.Δt ( 0.5đ)
Nhiệt lượng này đã được truyền sang bình 2
Do đó m2.C.Δt2= Q1= m1.C Δt1 ( 0.5đ) Trong đó Δt2 là độ biến thiên nhiệt độ trong bình 2 Vì 1 lít nước có thể có khối lượng 1 kg nên khối lượng nước trong bình 1 và 2 lần lượt là m1= 5 kg và m2= 1 kg
( 0.5đ)
Từ các phương trình trên suy ra:Δt2 = 1 5 c
1
5 t Δ m
1 2
Như vậy sau khi chuyển khối lượng nước Δmtừ bình 1 sang bình 2 nhiệt độ nước trong bình 2 trở thành : t2’= t2 + Δt2 = 20+5 = 25 0c ( 0.5đ)
Theo phương trình cân bằng nhiệt ΔmC( t1-t2’) = m2C( t2’ – t2) ( 0.5đ)
7
1 1 25 60
20 25 m
' t t
t ' t
2 2 1
2
m
Δ
( 0.5đ)
Vậy khối lượng nước đã rót có khối lượng Δm= ( kg
7
1
) A’
( 0.15đ)
(0.5đ)
A A1
I I1 I’
B B1
B2
a/ Xét ΔSBA SB’A’ có:
SI
' SI AB ' B ' A ' SI
SI ' B ' A
AB
S
Trang 3Với AB,A’B’ là đường kính của đĩa chắn sáng và của bóng đen; SI, SI’ là khoảng
cách từ điểm sáng đến đĩa và màn => 80 ( cm )
50
200 20 ' B '
(0.5đ)
b/ Để đường kính bóng đen giảm xuống ta phải di chuyển đĩa về phía màn Gọi
A2B2 là đường kính bóng đen lúc này A2B2 80 40 ( cm )
2
1 ' B ' A 2
1
(0.5đ)
Mặt khác ΔSA1B1 ΔSA2B2 ta có: ( A B AB )
B A
B A ' SI
SI
1 1 2 2
1 1
m 1 cm 100 40
200 20 B
A
' SI AB SI
2 2
Vậy cần phải di chuyển với vận tốc I I1= SI1-SI= 100-50 = 50 ( cm) ( 0.5đ) c/ Do đĩa di chuyển với vận tốc = 2m/ và đi được quãng đường s = I I1 = 50 cm
= 0.5 m mất thời gian là
s
Từ đó tốc độ thay đổi đường kính của bóng đen là
. (cm/ )
A1
M
P I1 I’
N
O B1
B’
gọi MN là đường kính vệt sáng, O là tâm vệt sáng P là giao điểm của MA’ và NB’ Xét ΔPA1B1 Δ PA’B’
I I PI ' PI PI 4
4
1 30
20 ' B ' A
B A ' PI
PI
1 1 1
1 1 1
B2
A2
Trang 4=> PI1= cm
3
100 3
' I
I1
Xét ΔPMN ΔPA1B1 có =>
5
2 20
8 B A
MN PI
PO
1 1 1
1
PI 5
2
PO
(2) thay (1) vào (2) ta có: ( cm )
3
40 3
100 5
2
mà OI1= PI1- PO= 20 ( cm )
3
60 3
40 3
100
a/ Vì điện trở giữa A và (A), giữa B và (B) không đáng kể nên các điểm A và B coi như trùng với điểm (A) và (B) : Như vậy ta có mạch điện AB gồm 2 nhánh ghép song song mỗi nhánh gồm hai đèn nối tiếp ( 0.5đ) Gọi R là điện trở 1 đèn thì điện trở mỗi nhánh là 2R=> điện trở tươgn đương của đoạn mạch mạch là: Rtđ=2R/2=R vậy Rtđ= R ( 0.5đ)
- Vôn kế cho biết hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch AB: U= 12v
Ampe kế cho biết cường độ mạch chính I=1A ( 0.5đ)
- Từ I=U/Rtđ Rm=U/I=12/1=12 ôm ( 0.5đ) b/ Công suất tiêu thụ toàn mạch AB là P=U.I=12.1=12(w) ( 0.5đ)
Đó là công suất tổng cộng của 4 đèn ( 0.5đ) công suất mỗi đèn đều bằng nhau vì cùng chịu một cường độ như nhau ( hai đoạn mạch song song giống nhau)
( 0.5đ)
công suất 1 đèn là P’= P/4=12/4=3 ( 0.5đ) c/ Vì hai nhánh hoàn toàn giống nhau nên cường độ I/2=1/2=0.5 (A) (0.5đ)
điện trở một nhánh là 2R Ta có I’=U/2R= =12ôm ( 0.5đ)
Csuất một nhánh 2 đèn là: 2 ρ ' U I '=> công suất của 1 đèn là P’=3W( 0.5đ)
So sánh ta thấy giống kết quả của câu a,b ( 0.5đ)