H ỏi phải dùng ít nhất bao nhiêu điện trở trên để mắc thành mạch có điện trở Ω. b.[r]
Trang 1TRƯỜNG THCS NGUYỄN TRỰC - TTKB ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
NĂM HỌC 2013 – 2014 MÔN: V ẬT LÝ
Th ời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
Câu I: (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên Biết R1 = R2 = R3 = 12 Ω ;
R4 = 4 Ω, UAB = 36V
a Tìm s ố chỉ của vôn kế?
b N ếu thay vôn kế bằng ampe kế, tìm số chỉ của
ampe k ế?
(Vôn k ế và ampe kế lí tưởng)
Câu II: (4 điểm) Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ bên UMN = 3V,
các điện trở đều là R (bằng nhau)
a N ếu mắc vôn kế có điện trở rất lớn vào
b N ếu mắc vào PQ một ampe có điện trở
không đáng kể thì số chỉ của ampe là 50mA Tìm R?
Câu III: (5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên Biết R1 = 4Ω,
bóng đèn Đ loại: 6V – 3W, R2 là m ột biến trở
Hi ệu điện thế UAB = 10 V (không đổi)
a Xác định R2để đèn sáng bình thường
b Xác định R2để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch mắc song song
đạt cực đại Tìm giá trị đó
Câu IV: (4 điểm) Người ta dùng một máy bơm loại 220V – 200W để đưa 1m3 nước lên độ cao 10m Bi ết máy bơm được cắm vào ổ lấy điện có hiệu điện thế 220V, nước có trọng lượng riêng 10000N/m3và máy bơm có hiệu suất 90%
a Tính điện trở của máy bơm và cường độ dòng điện chạy qua máy bơm khi đó
b Tính th ời gian để máy bơm thực hiện công việc trên
c M ỗi ngày dùng máy bơm trên để hút 4m3 nước lên độ cao 10m Tính số tiền điện phải
tr ả trong 30 ngày, biết một số điện giá 1500 đồng
Câu V: (3 điểm) Có một số điện trở loại 1Ω - 2A
a H ỏi phải dùng ít nhất bao nhiêu điện trở trên để mắc thành mạch có điện trở Ω
b Tính hi ệu điện thế tối đa có thể mắc vào mạch điện ở câu a
M
N
P
Q
2
R
§
N
Trang 2ĐÁP ÁN MÔN LÝ
a – Vẽ được mạch điện tương đương [R1 // (R2 nt R3)] 0,25 điểm
- Vì mạch gồm R4 nt R123 =>
U123 =Um – U4 = 24V
0,5 điểm
- Vì R1//R23 => U23 = U123 = 24V
- Số chỉ vôn kế: Uv = UMB = U3 + U4 = 24V 0,5 điểm
b Thay vôn kế bằng ampe kế có điện trở rất nhỏ -> M trùng B, ta có mạch điện tương
đương: [R1 nt (R3// R4)] // R2, Biểu diễn đúng chiều dòng điện trong mạch chính 0,5 điểm
- R3//R4 => R34= 3Ω
- Vì mạch gồm R123//R2 => U134 = U2 = Um = 36V
=> cường độ dòng điện chạy qua R2: I2 = 3A
0,5 điểm
- Vì R3//R4 => U3 = U34 = 7,2V
- Cường độ dòng điện chạy qua R3: I3 = 0,6A 0,25 điểm
- Xét tại nút M, áp dụng định lý nút ta có: IA = I2 + I3 = 3,6A
HS làm cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa
a - Khi UMN = 3V => mạch tương đương gồm 2 điện trở R mắc nối tiếp 0,5 điểm
- Khi mắc vôn kế có điện trở rất lớn vào P, Q thì vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai điểm
HN => Uv = UPQ = UHN (1) 0,5 điểm
- Vì các điện trở giống nhau => UHN = UMH = UMN / 2 = 1,5V (2)
- Từ (1) và (2) => số chỉ vôn kế: Uv = 1,5V 0,5 điểm
b Nếu mắc vào PQ một ampe kế có điện trở không đáng kể => P, Q, N trùng nhau =>
mạch điện tương đương: R nt (R // R)
0,5 điểm
- Khi đó số chỉ ampe kế: IA = IH1N = 50mA = 0,05A 0,25 điểm
- Vì mạch gồm RHN nt RMH => UHN = = 1V 0,5 điểm
- Nên số chỉ của ampe kế: IA = IH1N = => R = 20Ω 1 điểm
HS làm cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa
a - Đèn sáng bình thường => - Đ = 3W => - IĐ = 0,5A
- UĐ = 6V - RĐ= 12Ω 0,5 điểm
M
N
P
Q
H
H
2
Trang 3- Vì R1 nt R2,Đ => U1 = Um – U2Đ = 4V
- Cường độ dòng điện chạy qua R1: I1 = 1A
- Vì R2 nt R2Đ => I2Đ = I2 + IĐ = I1 => I2 = 0,5A 0,5 điểm
- Vậy giá trị của R2để đèn sang bình thường: R2= 12Ω 0,5 điểm
b – Gọi giá trị của R2để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch song song đạt cực đại là R2’
(Ω, R2’ > 0)
- Vì R2’ //Đ => R2’Đ = (Ω) (1)
- Vì R1 nt R2’Đ => Rm = 4 + R2’Đ
0,5 điểm
=> Các cường độ dòng điện: I1 = I2’Đ = Im = (A) 0,5 điểm
- Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch song song:
2’Đ = R2’Đ =
0,5 điểm
- Thấy: 2’Đ = = 6,25 W
(AD BĐT cô si cho 2 số dương 4 và R 2’Đ )
0,5 điểm
- Dấu bằng xảy ra <=> R2’Đ= 4 Ω <=> R2’Đ= 6Ω 0,5 điểm
- Vậy công suất trên đoạn mạch song song đạt cực đại bằng 6,25W khi giá trị của biến trở
HS làm cách khá c, đúng vẫn cho điểm tối đa
a - Vì máy bơm được cắm vào ổ lấy điện có hiệu điện thế U= 220V nên nó hoạt động
bình thường => cường độ dòng điện chạy qua máy bơm là: I = /U 0,91A 0,5 điểm
- Vì hiệu suất của máy bơm là 90% nên có 10% là công suất hao phí do tỏa nhiệt => Công
- Vậy điện trở của máy bơm là: R = hp/I2 24,15Ω 0,5 điểm
- Công suất có ích của máy bơm dùng để bơm nước: i = 90% = 180W 0,25 điểm
- Công thực hiện được để đưa 1m3nước lên độ cao h = 10m là
- Giải thích điện năng tiêu thụ có ích có giá trị chính bằng A = 100000J
=> thời gian bơm nước: t = A/ i 555,56 (s) 0,5 điểm
c Theo câu a, thời gian máy bơm hoạt động để bơm được 4m3 nước là
t’ = 4.t = 2222,24 (s) 0,6173 (h) 0,5 điểm
- Điện năng máy bơm tiêu thụ trong một ngày: A1 = t’ 0,12346 kWh
- Điện năng tiêu thụ trong 30 ngày: A = 30 A1 = 3,7038 kWh 0,5 điểm
- Vậy số tiền phải trả là: 3,7038 1500 = 5555,7 đồng 0,5 điểm
HS làm cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa
- Vì R = 1Ω > Rm = 3/5 Ω, nên để số điện trở là ít nhất thì phải mắc 1 điện trở R song
song với cụm điện trở X -> vẽ hình và tính được RX = 1,5 Ω 0,5 điểm
- Vì R = 1 Ω < RX = 1,5 Ω nên… mắc 1 điện trở R nối tiếp với cụm Y => vẽ hình và tính
- Vì R = 1 Ω < 2.RY nên… mắc 1 điện trở R song song với 1 điện trở R => vẽ hình => Kết
b Theo câu a, ta có
- Vì IR lớn nhất bằng 2A -> Um lớn nhất bằng 2V
- Vậy hiệu điện thế lớn nhất có thể mắc vào mạch là: 2V 0,5 điểm
Trang 4HS không nêu lí do vì s ố điện trở ít nhất, trừ 0,25 điểm mỗi lần