De thi HSG vat ly 9

Hãy mắc các dụng trên thành mạch điện sao cho khi khoá K đóng thì công suất tiếu thụ của đèn là 2,5W, khi khoá K mở thì công suất tiêu thụ của đèn là 1,6W.. Biết rằng trước khi đổ, trong[r]

PHÒNG GD&ĐT HIỆP HOÀ ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN

Năm học 2009 – 2010 Môn thi: Vật lý 9 Thời gian: 150ph

Bài 1 (2đ)

Cho mạch điện như (h.vẽ) :

R1 = 2Ω; R2 = 4Ω; MN là một biến trở toàn phần phân

bố đều theo chiều dài, có giá trị là Rb = 15 Ω ; C là con chạy di chuyển được trên MN ; UAB = 15V (không đổi) a/ Xác định vị trí con chạy C vôn kế chỉ số 0

b/ Tìm vị trí con chạy C để vôn kế chỉ 1V Cho điện trở vôn kế rất lớn Bỏ qua điện trở của các dây nối

Bài 2 (2đ)

Cho mạch điện như hình vẽ Mắc vào A và B một

hiệu điện thế UAB = 1,5V thì vôn kế mắc vào C, D chỉ giá trị

1V; nếu thay vôn kế bằng một ampe kế cũng mắc vào C, D

thì ampe kế chỉ giá trị 60mA

Nếu bây giờ thay đổi lại, bỏ ampe kế đi, mắc vào C,

D một hiệu điện thế 1,5V, còn vôn kế mắc vào A, B thì vôn

kế chỉ giá trị 1V Cho vôn kế và ampe kế là lý tưởng Xác

định R1, R2 và R3

Bài 3 (2đ)

Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ Hiệu điện thế hai

đầu đoạn mạch được giữ không đổi là U = 7 V; các điện trở R1 =

3 , R2 = 6 ; MN là một dây dẫn điện có chiều dài l = 1,5 m,

tiết diện không đổi S = 0,1 mm2, điện trở suất ρ = 4.10 -7 m

Bỏ qua điện trở của ampe kế và của các dây nối

a, Tính điện trở R của dây dẫn MN

b, Xác định vị trí điểm C để dòng điện qua ampe kế theo chiều từ D đến C và có cường

độ 1/3 A

Bài 4 (2đ)

Cho một bóng đèn Đ(6V-3,6W), 1 khoá K ngắt, mở tự động sau mỗi 30 giây 2 điện trở R1, R2 và 1 nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 10V

a Hãy mắc các dụng trên thành mạch điện sao cho khi khoá K đóng thì công suất tiếu thụ của đèn là 2,5W, khi khoá K mở thì công suất tiêu thụ của đèn là 1,6W Xác định R1, R2

b Tính điện năng tiêu thụ của mạch trong 30phút

Bài 5 (2đ)

Dùng một ca múc nước ở thùng chứa nước A có nhiệt độ tA = 20 0C và ở thùng chứa nước B có nhiệt độ tB = 80 0C rồi đổ vào thùng chứa nước C Biết rằng trước khi đổ, trong thùng chứa nước C đã có sẵn một lượng nước ở nhiệt độ tC = 40 0C và bằng tổng số ca nước vừa đổ thêm vào nó Tính số ca nước phải múc ở mỗi thùng A và B để có nhiệt độ nước ở thùng C là 50 0C Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường, với bình chứa và ca múc nước

B V

C

D A

R 3

R 1

A

N

+ U _

D

Bài 1

a/Xác định vị trí của con chạy C để vôn kế chỉ số 0

Đặt RMC = x ( 0 < x < 15Ω) Vôn kế chỉ số 0 => mạch cầu cân bằng R1

R2

15 − x

=> x = 5Ω (có thể dùng cách giải khác để tìm ra: UV = UDA+UAC =UAC-UDA từ đó lập phương trình liên quan để tìm ra x)

b/ Xác định vị trí con chạy C để vôn kế chỉ 1V

Vì điện trở vôn kế vô cùng lớn nên :U1 = UAD = 2+42 UMN =5V

Gọi x là giá trị điện trở đoạn MC để vôn kế chỉ 1V

Hiệu điện thế giữa hai điểm M,C: UMC= x

Theo đầu bài ta có: 1 = x-5 suy ra x = 6 

Nếu cực dương tại C ta có: UV = UAD-UAC tương đương 1 = 5-x suy ra x = 4 

Vậy có 2 vị trị để vôn kế chỉ 1V

Bài 2: Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên khi mắc vôn kế vào 2 điểm C, D thì dòng điện qua R3 = 0 Khi đó mạch gồm R1ntR2

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2 U2 =UAB/(R1+R2).R2

Tương đương: U2/UAB = R2/(R1+R2) = 1/1,5

Suy ra: R2 = 2R1

Khi đặt hiệu điện thế giữa hai điểm C, D một hiệu điện thế 1,5V khi đó mạch gồm R3ntR2 Tương tự như trên ta có R2= 2R3 suy ra R1 = R 3 = R2/2

Khi mắc ampe kế vào hai điểm C, D mạch gồm (R3//R2)ntR1

Khi đó ampe kế chỉ cường độ dòng điện qua R3 = 60mA

Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch song song ta có: I3.R3 = I2.R2 hay I2 =I3.R3/R2 Thay vào ta được I 2 = I3/2 = 30mA

Cường độ dòng điện qua R1 và mạch chính: I1 = I2+I3 = 90mA

Ta có: UAB = I1.R1 + I2.R2 = I1.R1+I2.2R1 R1(I1+2I2)

R1 = UAB /(I1+2I2) = 1,5/(90+2.30) = 10()

R2 = 20

Bài 3

a, Điện trở của dây MN : RMN =

l ρ

S =

7 7

4.10 1,5 10





= 6 ()

b, Gọi I1 là cường độ dòng điện qua R1, I2 là cường độ dòng điện qua R2 và Ix là cường độ dòng điện qua đoạn MC với RMC = x

- Do dòng điện qua ampe kế theo chiều từ D đến C nên :

I1 > I2, ta có :

1

U = R I = 6(I - )

3 ;

- Từ U MN = U + U = U + U = 7 (V) MD DN R 1 R 2 ,

ta có phương trình : 3I + 6(I - 1 1 1 ) = 7

3  I1 = 1 (A)

- Do R1 và x mắc song song nên :

1 1 x

I R 3

I = =

x x

- Từ UMN = UMC + UCN = 7 

x + (6 - x)( + ) = 7

 x2 + 15x – 54 = 0 (*)

- Giải pt (*) và lấy nghiệm dương x = 3 () Vậy con chạy C ở chính giữa dây MN

Bài 4

Mạch điện có sơ đồ như hình vẽ

Điện trở của đèn là: Rđ = 10

Khi K mở mạch gồm ĐntR1 do Pđ = 1,6W vậy cường độ dòng điện qua đèn và R1 = 0,4A Điện trở tương đương cả mạch: R = U/I = 10/0,4 = 25

Điện trở R1 = 25 – 10 = 15

Tương tự khi K đóng ta tính được cường độ dòng điện qua đèn (cũng là mạch chính) = 0,5A Điện trở tương đương của cả mạch khi đó là 20

Điện trở gồm R1//R2 = 20 – 10 = 10 từ đây ta tính được R2 = 30

b Trong thời gian 1800s có 900s đèn tiêu thụ công suất P1 = 2,5W và 900s đèn tiêu thụ công suất P2 = 2,5W

Điện năng tiêu thụ với công suất P1 là: Q1 = P1.t = 2,5.900 = 2250J

Điện năng tiêu thụ với công suất P2 là: Q2 = P2.t = 1,6.900 = 1440J

Điện năng tiêu thu: A = Q1+Q2 = 3690J

Bài 5

- Gọi : c là nhiệt dung riêng của nước ; m là khối lượng nước chứa trong một ca ;

n1 và n2 lần lượt là số ca nước múc ở thùng A và thùng B ;

(n1 + n2) là số ca nước có sẵn trong thùng C

- Nhiệt lượng don1 ca nước ở thùng A khi đổ vào thùng C đã hấp thụ là :

Q1 = n1.m.c(50 – 20) = 30cmn1

- Nhiệt lượng don2 ca nước ở thùng B khi đổ vào thùng C đã toả ra là :

Q2 = n2.m.c(80 – 50) = 30cmn2

- Nhiệt lượng do (n1 + n2) ca nước ở thùng C đã hấp thụ là :

Q3 = (n1 + n2)m.c(50 – 40) = 10cm(n1 + n2)

- Phương trình cân bằn nhiệt : Q1 + Q3 = Q2

 30cmn1 + 10cm(n1 + n2) = 30cmn2  2n1 = n2

- Vậy, khi múc n ca nước ở thùng A thì phải múc 2n ca nước ở thùng B và số nước đã có sẵn trong thùng C trước khi đổ thêm là 3n ca

A

N

D

Bài 2 (2 điểm)

a/ Một đèn Đ (110V, 40W) Tính điện trở RĐ của đèn b/ Nguồn điện cung cấp có hiệu điện thế là 220V Để đèn hoạt động bình thường, thì phải thiết lập sơ đồ mạch điện như (h.vẽ) AB là một biến trở đồng chất,có tiết diện đều Cho điện trở của đoạn AC là RAC = 220Ω Tính điện trở RCB của đoạn CB và tỷ số ACCB là bao nhiêu ?

c/ Tính hiệu suất H của đoạn mạch điện : H = P d

P

Với Pd : công suất tiêu thụ của đèn ; P : công suất tiêu thụ của đoạn mạch Các dây nối có điện trở không đáng kể

220V

B A

C Đ