Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài.. Hỏi phải lấy chiều dài dây dẫn này là bao nhiêu để duy trì nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi, nếu mỗi giờ gian phòng này bị mất m
Trang 1UBND HUYỆN BẠCH THÔNG
PHÒNG GD&ĐT BẠCH THÔNG
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP HUYỆN
NĂM HỌC: 2010 – 2011 Môn: Vật lý
(Thời gian làm bài: 150 phút)
§Ò bµi
Bài 1:
a) Nam châm chữ U (hay nam châm móng ngựa) có ưu điểm gì so với nam châm thẳng?
b) Dây nung của bếp điện (hay dây tóc bóng đèn) dùng lâu sẽ bị đứt ở nơi có tiết diện nhỏ nhất Vì sao ?
Bài 2:
Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở nhiệt độ
136oC vào một nhiệt lượng kế chứa 50g nước ở 14oC Hỏi có bao nhiêu gam chì
và bao nhiêu gam kẽm trong miếng hợp kim trên? Biết rằng nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 18oC và muốn cho riêng nhiệt lượng kế nóng thêm lên 1oC thì cần 65,1J; nhiệt dung riêng của nước, chì và kẽm lần lượt là 4190J/(kg.K), 130J/ (kg.K) và 210J/(kg.K) Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài
Bài 3:
Người ta dùng một dây hợp kim đồng-kền, có tiết diện 1mm2 và có điện trở suất là 0,4.10-6 Ω.m, để làm một lò sưởi điện sưởi ấm một gian phòng Hỏi phải lấy chiều dài dây dẫn này là bao nhiêu để duy trì nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi, nếu mỗi giờ gian phòng này bị mất một nhiệt lượng bằng 712 105 cal qua các cửa sổ và qua các vật dụng, tường của phòng? Cho U=220V
Bài 4:
Có 4 bóng đèn loại 110 V, công suất 25W, 40W, 60W, 75W
a) Tính điện trở của mỗi bóng đèn và cường độ dòng điện đi qua nó khi nó được mắc đúng hiệu điện thế định mức
b) Có thể mắc 4 bóng đèn đó vào lưới điện 220V như thế nào để chúng vẫn sáng bình thường
c) Các bóng đèn được mắc như câu b) bóng đèn 25W bị cháy Các bóng khác sáng thế nào?
-
HÕt -Họ và tên thí sinh:……….
Số báo danh:………
Trang 2HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ
a) Có hai ưu điểm:
- Từ trường trong khoảng giữa hai cực của nam châm chữ U là
từ trường gần như đều, tức là có các đường sức là những đường thẳng song song, cách đều nhau
- Do hai cực khác tên của nam châm dược đưa lại gần nhau, nên tác dụng từ mạnh hơn nnhiều, so với chính nam châm đó
để thẳng
b) Vì:
Từ công thức: R l
S
ρ
= suy ra: Nơi dây nung có tiết diện nhỏ
nhất sẽ có điện trở lớn nhất
Do đó theo công thức: Q I Rt= 2 nơi đó nhiệt lượng tỏa ra lớn nhất khiến dây nóng chảy và bị đứt
0,5 0,5
0,5 0,5
- Gọi khối lượng của chì và kẽm lần lượt là mc và mk, ta có:
mc + mk = 0,05(kg) (1)
- Nhiệt lượng do chì và kẽm toả ra:
Q = m c (136 - 18) = 15340m ;
Q = m c (136 - 18) = 24780m
- Nước và nhiệt lượng kế thu nhiệt lượng là:
Q = m c (18 - 14) = 0,05 4190 4 = 838(J) 3 n n × × ;
Q = 65,1 (18 - 14) = 260,4(J) 4 × .
- Phương trình cân bằng nhiệt:
Q + Q = Q + Q ⇒ 15340mc + 24780mk = 1098,4 (2)
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có: mc ≈ 0,015kg; mk ≈
0,035kg
Đổi ra đơn vị gam: mc ≈ 15g; mk ≈ 35g.
0,25
0,25 0,25
0,25 0,25 0,25 0,5
3 2,0đ Nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi nghĩa là Qtỏa nhiệt =
Qhấp thụ qua vật dụng, tường … của phòng
Ta có: Q=0,24RI2t (1) I= U
R (2)
R l
S
ρ
= (3) Thay (2), (3) vào (1):
Q=0,24 l
S
ρ
2 2
U l S
ρ
÷
0,5
0,75
0,25
Trang 3Q=0,24.U S2. .t
l
ρ
l=0, 24.220 1.10 360026 6 5 1, 46
0, 4.10 712.10 m
−
0,25 0,25
4 3,5đ
a) Điện trở của mỗi bóng đèn là:
25 25 25
110
448 25
U
P
40 40 40
110
303 40
U
P
60 60 60
110
202 60
U
P
75 75 75
110
161 75
U
P
- Cường độ dòng điện chạy qua mỗi bóng:
25 25 25
25
0, 227 110
U
= P = = 40
40 40
40 0,364 110
U
= P = =
60 60 60
60 0,545 110
U
= P = ≈ 75
75 75
75 0,682 110
U
= P = ≈ b) Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi bóng là 110 V Vậy ta phải chia các bóng thành hai nhóm, mỗi nhóm chứa một hoặc nhiều bóng mắc song song (để hiệu điện thế ở hai đầu mỗi bóng là
110V) và hai nhóm mắc nối tiếp nhau
- Cường độ dòng điện qua mỗi nhóm là như nhau (vì hai nhóm mắc nối tiếp); I1 =I2, nên công suất trên mỗi nhóm là
như nhau
Vậy ta chia 4 bóng thành hai nhóm có công suất như nhau:
Nhóm 1 gồm bóng 60W và 40W; nhóm 2 gồm bóng 75W và
25W
c) Điện trở tương đương của nhóm hai bóng đèn 40W và 60W là:
1
303.202
121
303 202
+ Điện trở tương đương của ba bóng còn lại:
R=R1 +R75 = 121 161 282 + = Ω Dòng điện đi qua mỗi bóng trong trường hợp này:
'
220 0,78 282
U
R
= = ≈ >
Vì 40 60
303 3
202 2
R
R = ≈ nên: '
3 0,78 0, 468 5
I = ≈ A I<
'
2
0, 78 0,312 5
I = ≈ A I<
Vậy bóng 75W sáng hơn mức bình thường, hai bóng 40W và
60W sẽ sáng dưới mức bình thường
0,5
0,5
0,25
0,25
0,5
0,5 0,5 0,5
0,5 0,5 0,5