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 m 2 = 300g thì sau thời gian t 1 = 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 c 1 = 4200J/kg.K ; c 2 = 880J/kg.K .Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn Câu2:(3điểm) Cho mạch điện như hình vẽ U 1 =180V ; R 1 =2000Ω ; R 2 =3000Ω . a) Khi mắc vôn kế có điện trở R v song song với R 1 , vôn kế chỉ U 1 = 60V.Hãy xác định cườngđộ dòng điện qua các điện trở R 1 và R 2 . b) Nếu mắc vôn kế song song với điện trở R 2 , 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 V 1 , vật thứ 2 chuyển động đều từ B với V 2 = 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: + _ R 1 = 40 Ω , R 2 =70 Ω ; R 3 = 60 Ω . 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 (+) 1 1 U A B R 2 C R 1 V + − R V A R 1 R 2 B U C R 3 R x 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 Q 1 và Q 2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun, ta có: Q 1 = ( ) tcmcm ∆+ 221.1 ; Q 2 = ( ) tcmcm ∆+ .2 2211 (0,5đ) (m 1, m 2 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: Q 1 = kt 1 ; Q 2 = kt 2 ; (k là hệ số tỉ lệ nào đó) Ta suy ra: kt 1 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 ; kt 2 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 2 (0,5đ) Lập tỷ số ta được : = 1 2 t t 2211 11 2211 2211 1 2 cmcm cm cmcm cmcm + += + + hay: t 2 = ( 1+ 2211 11 cmcm cm + ) t 1 (0,5đ) Vậy : t 2 =(1+ 880.3,04200 4200 + ).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút. (0,5đ) Câu 2: + − + − Ta có : U BC = I.R BC = BC BC R R U . R 1 + = 2 2 2 2 1 . . . R RR RR RR RR U V 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 S 1 , S 2 là quảng đường đi được cho đến khi 2 vật gặp nhau Quảng đường đi được của mỗi vật cho đén khi gặp: S 1 = V 1 .t , 0,25 đ 2 2 a)Cường độ dòng điện qua R 1 (Hình vẽ) I 1 = )(03,0 2000 60 1 1 A R U == (0,5đ) Cường độ dòng điện qua R 2 là: I 2 = )(04,0 3000 60180 2 A R UU AB = − = − (0,5đ) b)Trước hết ta tính R V : Hình vẽ câu a ta có: I 2 = I V + I 1 Hay : I V = I 2 – I 1 = 0,04 - 0,03 = 0,01 (A). vậy : R V = )(6000 01,0 60 1 Ω== V I U (0,5đ) V A I 1 R 1 R 2 B C U + − R 1 I V I 1 R 2 B U V V V Vv v V S 2 = V 2 . t Khi 2 vật gặp nhau thì: S 1 - S 2 = AB = 340m. 0,25 đ AB = S 1 –S 2 = ( V 1 – V 2 ). t ⇒ V 1 – V 2 = AB t = 340 136 = 2,5 m/s 0,5 đ Theo bài ra ta có: V 1 - V 2 = V 1 - 1 2 V = 1 2 V = 2,5 ⇒ V 1 = 5 m/s Vận tốc vật thứ 2: V 2 = 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: ( R 1 nt R 2 )// ( R 3 nt R x ) (0,25 đ) Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R ABD =R 1 +R 2 = 40 +70 =110 Ω (0,25 đ) Cường độ dòng điện trong mạch rẽ ABD là : I ABD = A R U ABD 2,0 110 22 == (0,5 đ) Cờng độ dòng điện trong mạch rẽ ACD là: I ACD = I – I ABD = 0,3- 0,2 = 0,1A (0,5 đ) b)Điện trở tương đương của đoạn mạch rẽ ACD là: R 3x = U/I ACD = 22 / 0,1 = 220 Ω (0,25 đ) R 3x = 220 Ω = R 3 +R x = 60+ R x ⇔ R x = 160 Ω (0,25 đ) Điện trở suất của dây hợp kim đó là: m l SR 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 R 1 U 1 = U 8 110 40 .22. 21 1 == + RR R V (0,25 ) Hiệu điện thế giữa hai đầu R 3 U 3 = U. 6 220 60 .22 3 3 == + RxR R V (0,25 đ) Hiệu điện thế giữa hai điẻm BC là: U B C = U 3 - U 1 = 6V- 8V = - 2V (0,5 đ). 3 3 Ta thấy: U B 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) 4 4 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(t 2 - t’ 1 ) = m 1 c(t’ 1 - t 1 ) ⇔ m(t 2 - t’ 1 ) = m 1 (t’ 1 - t 1 ) Ta đợc: t’ 1 = mm tmtm + + 1 112 (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 ) = (m 2 - m).c. (t 2 - t’ 2 ) ⇔ m.t’ 2 - m.t’ 1 = (m 2 - m).(t 2 - t’ 2 ) ú m. t’ 2 - (m 2 – m).(t 2 – t’ 2 ) = m.t’ 1 Ta đợc: t’ 1 = m ttmmtm ll )).((. 2 22 2 −−− (2) (1,0 đ) Phơng trình (1) = phương trình (2) mm tmtm + + 1 112 = m ttmmtm ll )).((. 2 22 2 −−− (0,5 đ) Giải phương trình trên ta đợc: 5 5 m = 1 )4038.(8)4020.(4 )4038.(8.4 ).().( )( 2 ' 22211 2 ' 221 = −−− − = +−− − ttmttm ttmm (kg) (0,5 đ) Thay m vào pt (1) ta có: t’ 1 = = + + 14 20.440.1 24 0 C Vậy: nhiệt độ cân bằng ở bình 1 là: t’ 1 = 24 0 C 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 m 1 = 4kg nước ở nhiệt độ t 1 = 20 0 C. Bình 2 chứa m 2 = 8kg nước ở nhiệt độ t 2 = 40 0 C. 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 = 38 0 C. 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 m 2 = 300g thì sau thời gian t 1 = 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 c 1 = 4200J/kg.K ; c 2 = 880J/kg.K .Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn Câu1: Gọi Q 1 và Q 2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun, ta có: Q 1 = ( ) tcmcm ∆+ 221.1 ; Q 2 = ( ) tcmcm ∆+ .2 2211 (0,5đ) (m 1, m 2 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: Q 1 = kt 1 ; Q 2 = kt 2 ; (k là hệ số tỉ lệ nào đó) Ta suy ra: kt 1 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 ; kt 2 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 2 (0,5đ) Lập tỷ số ta được : = 1 2 t t 2211 11 2211 2211 1 2 cmcm cm cmcm cmcm + += + + hay: t 2 = ( 1+ 2211 11 cmcm cm + ) t 1 (0,5đ) Vậy : t 2 =(1+ 880.3,04200 4200 + ).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút. (0,5đ) 6 6 . PHÒNG GD& ĐT QUỲ CHÂU Trường THCS KỲ THI CHỌN HSG MÔN: VẬT LÝ 9 Năm học: 20 09 -2010 Thời gian:120Phút (Không kể thời gian chép đề) Câu1:(2,0diểm) Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước. ; Q 2 = kt 2 ; (k là hệ số tỉ lệ nào đó) Ta suy ra: kt 1 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 ; kt 2 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 2 (0,5đ) Lập tỷ số ta được : = 1 2 t t 2211 11 2211 2211 1 2 cmcm cm cmcm cmcm + += + + hay:. ) tcmcm ∆+ 2211 ; kt 2 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 2 (0,5đ) Lập tỷ số ta được : = 1 2 t t 2211 11 2211 2211 1 2 cmcm cm cmcm cmcm + += + + hay: t 2 = ( 1+ 2211 11 cmcm cm + ) t 1 (0,5đ) Vậy : t 2