Đê khảo sát đội tuyển HSG

Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và với mơi trường.. a, Xác định nhiệt độ ban đầu t1 của đồng.. b, Sau đĩ, người ta thả thêm một miếng đồng khối lượng m3 cũng ở nhiệt độ t1 và

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS

PHÚ THỌ NĂM HỌC 2008- 2009

ĐỀ THI MƠN: VẬT LÍ

Thời gian làm bài : 150 phút , khơng kể thời gian phát đề

(Đề này cĩ 2 trang, 5 câu)

Câu 1 : (2,0 điểm)

Một người đến bến xe buýt chậm 20 phút sau khi xe buýt đã rời bến A, người đĩ bèn đi taxi đuổi theo để kịp lên xe buýt ở bến B kế tiếp Taxi đuổi kịp xe buýt khi nĩ đã đi được 2/3 quãng đường từ A đến B Hỏi người này phải đợi xe buýt ở bến B bao lâu ? Coi chuyển động của các xe là chuyển động đều

Câu 2 : (2,0 điểm)

Người ta thả một miếng đồng cĩ khối lượng m1 = 0,2 kg đã được đốt nĩng đến nhiệt

độ t1 vào một nhiệt lượng kế chứa m2 = 0,28 kg nước ở nhiệt độ t2 = 20 0C Nhiệt độ khi cĩ cân bằng nhiệt là t3 = 80 0C Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của đồng và nước lần lượt là

c1 = 400 J/(kg.K), D1 = 8900 kg/m3, c2 = 4200 J/(kg.K), D2 = 1000 kg/m3; nhiệt hố hơi của

nước (nhiệt lượng cần cung cấp cho một kg nước hố hơi hồn tồn ở nhiệt độ sơi) là

L = 2,3.106 J/kg Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và với mơi trường

a, Xác định nhiệt độ ban đầu t1 của đồng

b, Sau đĩ, người ta thả thêm một miếng đồng khối lượng m3 cũng ở nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế trên thì khi lập lại cân bằng nhiệt, mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước trước khi thả miếng đồng m3 Xác định khối lượng đồng m3

Câu 3 : (1,5 điểm)

Hai điểm sáng S1 và S2 cùng nằm trên trục chính, ở về hai bên của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính lần lượt là 6 cm và 12 cm Khi đĩ ảnh của S1 và ảnh của S2 tạo bởi thấu kính

là trùng nhau

a, Hãy vẽ hình và giải thích sự tạo ảnh trên

b, Từ hình vẽ đĩ hãy tính tiêu cự của thấu kính

Câu 4 : (2,0 điểm).

a) Cho mạch điện như hình vẽ

Lập hệ thức liên hệ giữa R1, R2, R3, R4 để

khi mở hoặc đóng khoá K thì dòng điện

qua chúng vẫn không thay đổi

b) Hệ gồm có điện trở r = 1 nối tiếp với điện trở R được mắc vào hiệu điện thế U

= 10V Tìm giá trị của điện trở R để công suất tiêu thụ trên R là cực đại Tính công suất tiêu thụ trên R trong trường hợp này

Câu 5: (2,0 điểm) Một mạch điện như sơ đồ bên được mắc vào một hiệu điện thế khơng

đổi U = 22V

Hai đèn Đ1 và Đ2 cĩ cùng hiệu điện thế

định mức Khi khố K mở thì hiệu điện thế

ở đèn là U1=21,2V Khi khố K đĩng thì

hiệu điện thế ở các đèn là U2=20V

R

3

R

4

R 5 K

U

A

C

r

Đ

2

K

A

C

B U

Tính công suất định mức P2 của đèn Đ2, biết đèn Đ1 có công suất định mức là P1=10W Coi điện trở của các đèn không thay đổi theo nhiệt độ

-Hết -SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS

PHÚ THỌ NĂM HỌC 2008 – 2009

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI MÔN V T LẬT LÍ Í

M

1

(2,0đ)

- Gọi C là điểm taxi đuổi kịp xe buýt và t là thời gian taxi đi đoạn AC.

AC 2AB

3

3

  AC 2CB 

- Thời gian xe buýt đi đoạn AC là : t + 20 (phút);

- Thời gian mỗi xe đi tỷ lệ thuận với quãng đường đi của chúng, nên thời gian taxi đi đoạn CB là t

2 (phút)

Thời gian xe buýt đi đoạn CB là : t + 20 = t + 10

- Vậy, thời gian người đó phải đợi xe buýt ở bến B là :

Δt = + 10 - = 10t = + 10 - = 10

0,25 0,25 0,5 0,5 0,5

2

(2,0đ)

a

1,0

Tính nhiệt độ t 1 :

- Nhiệt lượng của m1 kg đồng toả ra để hạ nhiệt độ từ t1 xuống 800C là :

Q1 = c1.m1(t1 – 80);

- Nhiệt lượng của m2 kg nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 200C đến 800C là : Q2 = 60c2.m2;

- Phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2  t1 = 2 2

1 1

60m c

+ 80

m c = 962 ( 0C)

0,25 0,25 0,5

b

1,5

Tính m 3 :

- Khi thả thêm m3 kg đồng ở nhiệt độ t1 vào NLK, sau khi có cân bằng nhiệt mà mực nước vẫn không thay đổi Điều này chứng tỏ :

+ Nhiệt độ cân bằng nhiệt là 1000C

+ Có một lượng nước bị hóa hơi Thể tích nước hóa hơi bằng thể tích miếng đồng m3 chiếm chỗ: 3

2 1

m

V = D

- Khối lượng nước hóa hơi ở 1000C là : 2

2 2 2 3

1

D

m = V D = m

D

- Nhiệt lượng thu vào của m1 kg đồng, m2 kg nước để tăng nhiệt độ từ

80 0C đến 100 0C và của m’2 kg nước hoá hơi hoàn toàn ở 100 0C là :

2

1

D

Q = 20(c m + c m ) + Lm

D

- Nhiệt lượng toả ra của m3 kg đồng để hạ nhiệt độ từ t1 = 962 0C xuống

100 0C là: Q 4  862c m 1 3

- Phương trình cân bằng nhiệt mới : Q 3  Q 4

0,25

0,25

0,25

 1 1 2 2 3 2

1

D 20(c m + c m ) + Lm

D = 862c m 1 3



1 1 2 2 3

2 1 1

20(c m + c m )

m =

D 862c - L

D

 0,29 (kg)

0,25

3

(2,0đ)

a

Vẽ hình : (HS vẽ đúng như hình dưới, cho điểm tối đa phần vẽ hình 0,5 đ)

Giải thích :

- Hai ảnh của S1 và của S2 tạo bởi thấu kính trùng nhau nên phải có một ảnh thật và một ảnh ảo.

- Vì S1O < S2O  S 1 nằm trong khoảng tiêu cự và cho ảnh ảo; S 2 nằm ngoài khoảng tiêu cự và cho ảnh thật.

0,5

0,25

0,25

b Tính tiêu cự f :

- Gọi S’ là ảnh của S1 và S2 Ta có :

S I // ON 1  S S 1 S I S O 6

OI// NF'  S O S I S O

S F' S N S O f

S O

 

 = S O

S O f



   f.S O = 6(S O + f)   (1)

- Vì S I // OM 2 , tương tự như trên ta có :

2

 S O f

S O

 







 

S O

S O 12  f.S O = 12(S O - f)   (2)

Từ (1) và (2) ta có : f = 8 (cm)

* C hú ý : HS có thể làm bài 4 cách khác, theo các bước:

a, Giải thích đúng sự tạo ảnh như trên (cho 0,5 đ)

b, Áp dụng công thức thấu kính (mà không chứng minh công thức) cho 2 trường hợp:

+ Với S 1 : 1 = - 1 1

f 6 d (*) + Với S 2 : 1 = 1 + 1

f 12 d (**) (cho 0,5 đ)

Từ (*) và (**) tính được : f = 8 (cm) và d’ = 24 (cm)

c, Áp dụng kết quả trên để vẽ hình (cho 0,5 đ) ( Như vậy, điểm tối đa của bài 4 theo cách làm của chú ý này là 1,5 điểm)

1,0

N

S '

4

(2,0đ)

a

1đ

+ Khi K mở: UAC =

3 1

1

R R

R

 U ; UAD =

4 2

2

R R

R

 U +Khi K đóng, dòng điện qua các điện trở R1, R2, R3, R4 không đổi nghĩa là không có dòng điện qua R5 nên UAC = UAD =>

3 1

1

R R

R

 =

4 2

2

R R

R

 =>

2

1

R

R

=

4 2

3 1

R R

R R





= 4

3

R

R

(tính chất tỉ lệ thức) + Hệ thức liên hệ giữa R1, R2, R3, R4 khi dòng điện qua chúng không đổi là:

2

1

R

R

= 4

3

R R

0,25 0,5

0,25

b

1đ

đ

+ R và r mắc nối tiếp nên I = U/(R+r) + Công suất tiêu thụ trên R: PR =RI2 = R 2











r R

R



 + Vì U không đổi nên PR đạt cực đại khi R2 2R Rrr2 nhỏ nhất <=> (R + 2r + r R2 ) nhỏ nhất <=> (R + r R2 ) nhỏ nhất ( vì r không đổi ) + Vì R ,r R2 đều dương và R r R2 = r2 = không đổi nên (R + r R2 ) nhỏ nhất khi:

R = r R2 => R = r = 1 +R = r và mắc nối tiếp nên UR = U/2 = 5V + Công suất tiêu thụ trên R trong trường hợp này:

PR = U2

R / R = 52 /1 = 25(W

0,25

0,25

0,25

0,25

5

(2,0 điểm)

Hình 1 Hình 2

Khi K mở (hình 1) mạch điện gồm r nối tiếp với Đ1:

UAC=U=UAB+UBC=rI1+U1  1 U - U1 22 - 21, 2 0,8

0,25

rI2

Đ

2

A

C

B U

rI1

Đ1 A

C

B U

Khi khoá K đóng (hình 2) dòng điện trong mạch chính là I2:

2

U - U 22 - 20 2

I

Chia (2) cho (1): 2

1

Đặt R1 và R2 là điện trở của đàn Đ1 và Đ2

Ở hình 1 ta có U1=R1I1 (4)

Ở hình 2 ta có U2=RtđI1= 1 2 2

1 2

R R I (R + R ) (5)

0,5

Chia (4) cho (5): 1 1 1 1 2 1 1

1 1 2

2 2 1

Suy ra = × -1 = ( × 2,5) -1 = 1,65

Mặt khác Pđ=

U

và P = và P =

2 d

0,5

Vậy

2

2

1

2

P

Mà Ud1=Ud2 2

1

16,5

P P

  P2  1,65P1 1,65 10 16,5W  

0,25