Đề thi Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý lớp 9 số 21

Biết rằng sau 136giây thì 2 vật gặp nhau.. Tính vận tốc của mỗi vật.. Cường độ dòng điện mạch chính là 0,3A.. 1 Cường độ dòng điện trong mạch rẽ ABD; ACD... của vôn kế phải mắc với điểm

PHÒNG GD& ĐT QUỲ CHÂU

Trường THCS

KỲ THI CHỌN HSG MÔN: VẬT LÝ 9 Năm học: 2009 -2010

Thời gian:120Phút (Không kể thời gian

chép đề)

Câu1:(2,0diểm)

Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng m2 = 300g thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi ?(Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là c1 = 4200J/kg.K ; c2 = 880J/kg.K Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn

Câu2:(3điểm)

Cho mạch điện như hình vẽ

U1=180V ; R1=2000Ω ; R2=3000Ω

a) Khi mắc vôn kế có điện trở Rv song

song với R1, vôn kế chỉ U1 = 60V.Hãy xác

định cườngđộ dòng điện qua các điện trở R1

và R2

b) Nếu mắc vôn kế song song với điện

trở R2, vôn kế chỉ bao nhiêu ?

Câu3: (2 điểm )

Hai vật xuất phát từ A và B cách nhau 340m, Chuyển động cùng chiều theo hướng

từ A đến B Vật thứ nhất chyển động đều từ A với vận tốc V1, vật thứ 2 chuyển động đều từ B với V2= 1

2

V

Biết rằng sau 136giây thì 2 vật gặp nhau Tính vận tốc của mỗi vật

Câu 4( 3 điểm):

Cho mạch điện như hình vẽ:

+ _

R1= 40Ω, R2=70Ω; R3= 60Ω Cường độ dòng điện mạch chính là 0,3A

Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch : U = 22V

1) Cường độ dòng điện trong mạch rẽ ABD; ACD

2) Nếu điện trở Rx làm bằng dây hợp kim dài 2 m, đường kính 0,2mm Tính điện trở suất của dây hợp kim đó?Mắc vôn kế giữa B và C; cực dương (+)

U

A

B

R2

C

R1 V

RV

A

B

U

C

D

của vôn kế phải mắc với điểm nào? vôn kế chỉ bao nhiêu? ( biết Rv = ∞ bỏ

qua dòng điện chạy qua nó)

HƯỚNG DẪN CHẤM

Câu1:

Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun,

ta có:

Q1 = (m1.c1+m2c2)∆t ; Q2=(2m1c1+m2c2) ∆t (0,5đ)

(m1, m2 là khối lượng nước và ấm trong hai lần đun đầu)

Mặt khác, do nhiệt toả ra một cách đều đặn nghĩa là thời gian đun càng lâu thì nhiệt toả ra càng lớn Do đó:

Q1 = kt1 ; Q2 = kt2 ; (k là hệ số tỉ lệ nào đó)

Ta suy ra:

kt1 = (m1c1 +m2c2)∆t ; kt2 = (2m1c1+m2c2)∆t (0,5đ)

Lập tỷ số ta được :

= 1

2

t

t

2 2 1 1

1 1 2

2 1 1

2 2 1

2

c m c m

c m c

m c m

c m c m

+ +

= +

+

hay: t2 = ( 1+

2 2 1 1

1 1

c m c m

c m

+ ) t1 (0,5đ)

Vậy : t2 =(1+42004200+0,3.880).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút (0,5đ) Câu 2:

+ −

+ −

Ta có : UBC = I.RBC = BC

BC

R R

U

.

R1+

2

2

2 1

.

R R R R

R R

U

V V

V

+ + (0,5đ)

Thay số vào ta được : U BC = 90V (0,5đ)

Vậy vôn kế chỉ 90V

Câu 3: (2 đ)

- Gọi S1, S2 là quảng đường đi được cho đến khi 2 vật gặp nhau

Quảng đường đi được của mỗi vật cho đén khi gặp:

a)Cường độ dòng điện qua R1 (Hình vẽ)

I1 = 0 , 03 ( )

2000

60 1

R

U

=

= (0,5đ)

Cường độ dòng điện qua R2 là:

3000

60 180 2

A R

U

U AB

=

−

=

−

(0,5đ)

b)Trước hết ta tính RV :

Hình vẽ câu a ta có:

I2 = IV + I1

Hay : IV = I2 – I1 = 0,04 - 0,03 = 0,01 (A)

vậy : RV = 6000 ( )

01 , 0

60

V

I

U

(0,5đ)

V A

U

R1

IV

I1

R2 B U

V V V Vv v V

S2 = V2 t

Khi 2 vật gặp nhau thì: S1- S2 = AB = 340m

0,25 đ

AB = S1 –S2 = ( V1 – V2 ) t ⇒ V1 – V2 = AB

t = 340

Theo bài ra ta có: V1- V2= V1- 1

2

V = 1

2

V

= 2,5 ⇒ V1= 5 m/s

Vận tốc vật thứ 2: V2= 1

2

V = 2,5 m/s

0,5 đ

0,25

Câu 4: (3 đ)

a) (1,5 đ) Mạch điện được mắc như sau: ( R1 nt R2)// ( R3 nt Rx) (0,25 đ)

Điện trở tương đương của đoạn mạch là: RABD=R1+R2= 40 +70 =110Ω (0,25 đ)

Cường độ dòng điện trong mạch rẽ ABD là : IABD = A

R

U ABD

2 , 0 110

22 =

= (0,5 đ)

Cờng độ dòng điện trong mạch rẽ ACD là: IACD = I – IABD= 0,3- 0,2 = 0,1A (0,5 đ)

b)Điện trở tương đương của đoạn mạch rẽ ACD là:

R3x = U/IACD = 22 / 0,1 = 220 Ω (0,25 đ)

R3x = 220Ω = R3+Rx= 60+ Rx ⇔ Rx= 160Ω (0,25 đ)

Điện trở suất của dây hợp kim đó là:

m l

S

R

Ω

≈

=

−

6 2

3

10 5 , 2 2

14 , 3 ) 10 1 , 0 (

160

.

ρ ( 0,5 đ)

c) Hiệu điện thế giữa hai đầu R1

110

40 22

2 1

+R R

R

V (0,25 )

Hiệu điện thế giữa hai đầu R3

220

60 22 3

+Rx R

R

V (0,25 đ)

Hiệu điện thế giữa hai điẻm BC là:

UB C = U3- U1 = 6V- 8V = - 2V (0,5 đ).

Ta thấy: UB C = -2V< 0 vôn kế chỉ 2V Nên vôn kế mắc vào hai điểm B và C có

cực dương (+) của vôn kế mắc vào điểm C (0,5 đ)

Câu 4: (3điểm)

Khi trút lượng nước m từ bình 2 sang bình 1, gọi nhiệt độ cân bằng ở bình 1 là: t’1

(0,25 đ)

Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

mc(t2- t’1) = m1c(t’1- t1)⇔m(t2- t’1) = m1(t’1- t1)

Ta đợc: t’1 =

m

m

+

+ 1

1 1 2

(1) ( 1,0 đ)

Khi trút lượng ]nước m từ bình 1 sang bình 2 , gọi nhiệt độ cân bằng ở bình 2 là t’2

( 0,5 đ)

Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

mc(t’2- t’1) = (m2- m).c (t2- t’2) ⇔ m.t’2- m.t’1 = (m2- m).(t2- t’2)

ú m t’2 - (m2 – m).(t2 – t’2) = m.t’1

Ta đợc: t’1 =

m

t t m m t

m l2 −( 2 − ).( 2 − l2) (2) (1,0 đ)

Phơng trình (1) = phương trình (2)

m

m

t

m

t

m

+

+

1

1

1

2

=

m

t t m m t

m l2 −( 2 − ).( 2 − l2) (0,5 đ)

Giải phương trình trên ta đợc:

m = 1

) 40 38 (

8 ) 40 20 (

4

) 40 38 (

8 4 )

.(

) (

) (

2

' 2 2 2

1

1

2

' 2 2

−

−

−

−

= +

−

−

−

t t m t

t

Thay m vào pt (1) ta có: t’1=1.404++41.20 = 240C

Vậy: nhiệt độ cân bằng ở bình 1 là: t’1 = 240C

Khối lượng ]nước trút mỗi lần là: m = 1 (kg) (0,25 đ)

Câu3: ( 2,5 điểm)

Có 2 bình cách nhiệt Bình 1 chứa m1 = 4kg nước ở nhiệt độ t1= 200C Bình 2 chứa

m2= 8kg nước ở nhiệt độ t2= 400C Người ta trút một lượng nước m từ bình 2 sang bình 1 Sau khi nhiệt độ ở bình 1 đã ổn định, người ta lại trút lượng nước m từ bình

1 sang bình 2.Nhiệt độ ở bình 2 khi cân bằng nhiệt là t’2 = 380C

Hãy tính lượng nước m đã trút trong mỗi lần và nhiệt độ ổn định t’1 ở bình 1 ?

Bài 2:(2,0diểm)

Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng m2 = 300g thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi ?(Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là c1 = 4200J/kg.K ; c2 = 880J/kg.K Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn

Câu1:

Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun,

ta có:

Q1 = (m1.c1+m2c2)∆t ; Q2= (2m1c1 +m2c2) ∆t (0,5đ)

(m1, m2 là khối lượng nước và ấm trong hai lần đun đầu)

Mặt khác, do nhiệt toả ra một cách đều đặn nghĩa là thời gian đun càng lâu thì nhiệt toả ra càng lớn Do đó:

Q1 = kt1 ; Q2 = kt2 ; (k là hệ số tỉ lệ nào đó)

Ta suy ra:

kt1 = (m1c1 +m2c2)∆t ; kt2 = (2m1c1+m2c2)∆t (0,5đ)

Lập tỷ số ta được :

= 1

2

t

t

2 2 1 1

1 1 2

2 1 1

2 2 1

2

c m c m

c m c

m c m

c m c m

+ +

= +

+

hay: t2 = ( 1+

2 2 1 1

1 1

c m c m

c m

+ ) t1 (0,5đ)

Vậy : t2 =(1+42004200+0,3.880).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút (0,5đ)