Đổ đầy xăng vào ống rồi nhẹ nhàng thả ống xuống nước theo phương thẳng đứng sao cho xăng không tràn ra ngoài.. Tìm chiều cao phần nổi của ống.[r]
Trang 1PHÒNG GD& ĐT PHÙ MỸ ĐỀ ĐỀ XUẤT THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
TRƯỜNG THCS MỸ CÁT MÔN: VẬT LÍ – NĂM HỌC : 2011-2012
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề )
Câu 1: (5điểm)
Một chiếc ống bằng gỗ có dạng hình trụ rỗng chiều cao h = 10cm, bán kính trong R1 = 8cm, bán kính ngoài R2 = 10cm Khối lượng riêng của gỗ làm ống là D1 = 800kg/m3 Ống không thấm nước và xăng
a- Ban đầu người ta dán kín một đầu bằng nilon mỏng ( đầu này được gọi là đáy ) Đổ đầy xăng vào ống rồi nhẹ nhàng thả ống xuống nước theo phương thẳng đứng sao cho xăng không tràn ra ngoài Tìm chiều cao phần nổi của ống Biết khối lượng riêng của xăng là D2 = 750kg/m3, của nước là D0 = 1000kg/m3
b- Đổ hết xăng ra khỏi ống, bóc ống nilon đi và đặt ống trở lại trong nước theo phương thẳng đứng, sau đó từ từ đổ xăng vào ống Tìm khối lượng xăng tối đa có thể đổ vào trong ống ? Câu 2 : (5điểm)
Một lượng đồng vụn có khối lượng m1 = 0,2kg được đốt nóng tới nhiệt độ t1, rồi thả vào một nhiệt lượng kế chứa m2 = 0,28kg nước ở nhiệt độ t2 = 200C Nhiệt độ của nhiệt lượng kế khi cân bằng nhiệt là t3= 800C Biết nhiệt dung riêng của đồng và của nước tương ứng là : c1 = 400J/kg.độ; c2 = 4200J/kg.độ Khối lượng riêng và nhiệt hoá hơi của đồng và nước là: D1 = 8900kg/m3; D2 = 1000kg/m3; L = 2,3.106J/kg
1.Xác định nhịêt độ ban đầu của đồng
2 Người ta đổ tiếp một lượng đồng vụn m3 cũng ở nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế trên thì sau khi cân bằng nhiệt mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước ở 800C Xác định khối lượng đồng vụn m3 ?
Câu 3 : (5điểm)
Cho sơ đồ mạch điện như hình 2.1
Biết ampe lí tưởng ; R1 = 3; R2 = 6
; R3 = 4
Khi K mở thì ampe kế chỉ 1A còn
khi K đóng ampe kế chỉ 3A Hãy tìm
UAB và R4 ?
Điểm sáng S đặt cách gương phẳng G một đoạn SI =
d (hình vẽ) Anh của S qua gương sẽ dịch chuyển thế
nào khi:
a)Gương quay quanh một trục vuông góc với mặt
phẳng hình vẽ tại S
b)Gương quay đi một góc quanh một trục vuông
góc với mặt phẳng hình vẽ tại I
G
I
A(+) B(-)
K
R2
R3
R4
R1
Trang 2ĐÁP ÁN- BIỂU ĐIỂM.
Câu 1: (5điểm)
a- Gọi x là chiều cao phần nổi của ống
Khi ống cân bằng, ống chịu tác dụng của hai lực: lực
đẩy Acsimet với trọng lượng của xăng và ống
FA = .R22.(h-x ).D0.10 (0,25điểm)
Trọng lượng của ống: P1 = .( R2 - R1 ).h.D1.10
Trọng lượng của xăng trong ống
P2 = .R1 h.D2.10 (0,25điểm)
Theo đề ta có: FA = P1 + P2. (0,25điểm)
.R22.(h-x ).D0 = .( R22- R12 ).h.D1+ .R12 h.D2.
x .R22.D0 = h(.R22.D0+.R12.D1- .R12.D2 -
.R22.D1)
=> x = h [1 +
= h[1
-2
= 10[
1-2
( )
] = 10[ 1 – 0,8 + 0,82.0,05] = 2,32cm. (0,5điểm)
b- Khi thả ống vào nước (đã bóc đáy ), ống nổi
Gọi chiều cao của phần nổi bây giờ là x1
F/
A =.( R22- R12 ).(h- x1).D0.10. (0,25điểm)
Trọng lượng của ống:
P1= .( R22- R12 ).h.D1.10. (0,25điểm)
Theo đề tacó: Lực đẩy Acsimet bằng trọng lượng của
ống
.( R2- R1 ).(h- x1).D0.10 =.( R2- R1 ).h.D1.10
D0 h- D0 x1 = h.D1. (0,25điểm)
=> x1 =
1000
(0,5điểm)
Lúc đổ xăng vào ống thì các lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên ống không bị thay đổi, nên phần nổi của ống ở ngoài không khí vẫn là x1 =2cm xăng sẽ đẩy bớt nước ra khỏi ống Gọi x2 là chiều cao của cột xăng trong ống
Ta có: * PM = P0 + (h-x1).D0.10. (0,25điểm)
* PN = P0 + x2.D2.10 + (h-x2).D0.10. (0,25điểm)
Áp suất tại hai điểm M và N bằng nhau:
P0 + (h-x1).D0.10 = P0 + x2.D2.10 + (h-x2).D0.10
D0.h – D0.x1 = (D2 - D0) x2 + D0.h. (0,5điểm)
=> x2 = x1
0
2 0
D
0 1
0 2
8
cm
Khối lượng xăng trong ống:
x h
x1
x2
h=x1
h-x2
N M
Trang 3mx = R1.x2.D2 = .R1.h.D2.
0 1
0 2
1, 2
kg
Câu 2: (5điểm)
a Nhiệt lượng toả ra của m1 kg đồng vụn để nó hạ nhiệt độ từ t1 đến 800C :
Q1 = c1.m1 (t1 – 80 ). (0,25điểm)
Nhiệt lượng thu vào của m2 kg nước để nó tăng nhiệt độ từ 200C đến 800C:
Q2 = c2.m2 (80-20 ) = 60 c2.m2 (0,25điểm)
Theo phương trình cân bằng nhiệt tacó :
Q1 = Q2 c1.m1 (t1 – 80 )= 60 c2.m2. (0,5điểm)
t1 = 80 +
0
2 2
1
400.0, 2
c m
C
b Đổ thêm m3 kg đồng vụn ở nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế sau khi cân bằng nhiệt mực nước trong nhiệt kế vẫn không đổi Điều này chứng tỏ:
Nhiệt độ cuối cùng của hốn hợp là 1000C
Thể tích của nước bay hơi phải bằng thể tích của đồng vụn chiếm chỗ:
V2/ =
3
1
m
Khối lượng nước bay hơi ở 1000C là:
m2/ = V2/.D2 =
3 2 1
m D
Nhiệt lượng thu vào của m1 kg đồng vụn, m2 kg nước để nó tăng nhiệt độ từ 800C đến 1000C và của m2 kg nước để chuyển thành hơi ở 1000C là :
Q3 = 20 (c1.m1+ c2.m2 ) + L
3 2 1
m D
Nhiệt lượng toả ra của m3 kg đồng vụn để nó hạ nhiệt độ từ t1 xuống 1000C là:
Q4 = c1.m3.t Trong đó : t = t1 – 100 = 926 – 100 = 8260C. (0,5điểm)
Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q3 = Q4
20 (c1.m1+ c2.m2 ) + L
3 2 1
m D
m3 (c1 t- L
2 1
D
D )= 20(c1.m1 + c2.m2 ). (0,5điểm)
=> m3 =
1 1 2 2
7 2
1
1
0, 29 2,3.10
344800
89
kg D
c t L
D
Câu 3: (5điểm)
* K mở, không có dòng chạy qua R4, R4 được coi như bỏ ra khỏi sơ đồ.Nên sơ đồ mạch điện còn lại 3 điện trở : R3 nt(R1//R2)
Hiệu điện thế giữa hai điểm CB:
UCB = U2 = I2.R2 = 1.6 = 6(V) ( I2 = số chỉ ampe kế ). (0,25điểm)
Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch AB:
IAB = I3 = ICB =
1 2
1 2
3.6
CB
R R
Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB:
Trang 4UAB = IAB RAB = IAB( R3 +
1 2
1 2
R R
R R ) = 3 (4 +
3.6
3 6 )= 3.6 = 18 (V). (1điểm)
* K đóng có dòng chạy qua R4, nên sơ đồ mạch điện có 4 điện trở : R4 // R nt(R //R ) 3 1 2 (ampe kế
lí tưởng )
Điện trở tương đương của đoạn mạch CB:
RCB = R12 =
1 2
1 2
2
3 6
R R
Điện trở tương đương của đoạn mạch ACB:
RACB = R312 = R3 + R12 = 4+ 2 = 6
Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R2:
I2 =
312 12
R R R R R (vì R3nt (R1//R2) ) (1điểm)
=
312
12
312 312 12 12
2 312 2 312 2
AB
U
R
R R R R R (Vì RACB //R4 ). (0,75điểm)
=
18.2
1
6.6 A
Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R4:
I4 =
4
18
AB
Theo đề ta có: I2 + I4 = 3. (0,25điểm)
=> I4 = 3 – I2 = 3- 1= 2
Hay : 4
18
2
R => R4 = 9.(0,25điểm)
Câu 4: (5điểm)
S a) Khi gương chưa xoay ảnh S1 cách
S một khoảng:
Khi gương xoay quanh trục qua S thì
G1 bán kính 2d
I
S 2
S 1
S b) Khi gương chưa xoay ta có:
I2 SI1I2 = S2I1I2 (1điểm)
I1 S = I1S2 = I1S1 = d
K G1 ta thấy góc I2I1K = (đ đ)
Trang 5I1 G2 góc I2I1 K+ góc SKI1 = 900 (1điểm)
S 2 nên góc S2SS1 = I2I1 K =
S2I1 S1 = 2 (1điểm)
S 1