PHÒNG GD& ĐT KỲ THICHỌN HSG VÂT LÝ NĂM HỌC 2009 - 20010 Thời gian: 150 phút ( Không kể thời gian phát đề) Bài 1 ( 4,0 điểm ) Hai quả cầu đặc, thể tích mỗi quả là V = 200cm 3 , được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không co dãn, thả trong nước ( Hình 1 ) . Khối lượng riêng của quả cầu bên trên là D 1 = 300 kg/m 3 , còn khối lượng riêng của quả cầu bên dưới là D 2 = 1200 kg/m 3 . Hãy tính : a. Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu phía trên khi hệ vật cân bằng ? b. Lực căng của sợi dây ? Cho khối lượng riêng của nước là D n = 1000kg/ m 3 . Hình 1 Bài 2 (4điểm ) Dùng một bếp dầu để đun sôi một lượng nước có khối lượng m 1 = 1 kg, đựng trong một ấm bằng nhôm có khối lượng m 2 = 500g thì sau thời gian t 1 = 10 phút nước sôi . Nếu dùng bếp dầu trên để đun sôi một lượng nước có khối lượng m 3 đựng trong ấm trên trong cùng điều kiện thì thấy sau thời gian 19 phút nước sôi . Tính khối lượng nước m 3 ? Biết nhiệt dung riêng của nước, nhôm lần lượt là c 1 = 4200J/kg.K ; c 2 = 880J/kg.K và nhiệt lượng do bếp dầu tỏa ra một cách đều đặn . Bài 3 ( 6,0 điểm ) Cho mạch điện như hình 2 . Biết R 1 = R 3 = 30Ω ; R 2 = 10Ω ; R 4 là một biến trở. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là U AB = 18V không đổi . Bỏ qua điện trở của dây nối và của ampe kế . a. Cho R 4 = 10Ω . Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và cường độ dòng điện mạch chính khi đó ? b. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở bằng bao nhiêu để ampe kế chỉ 0,2A và dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ C đến D ? Hình 2 Bài 4:(2.5 điểm) Cú ba điện trở cú giỏ trị lần lượt làR; 2R; 3R mắc nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế U không đổi. Dựng vôn kế ( điện trở R V ) để đo hiệu điện thế giữa hai đầu R và 2R thỡ được cỏc trị số U 1 = 40,6V và U 2 = 72,5V . Nếu mắc vôn kế này vào hai đầu điện trở 3R thỡ vôn kế chỉ bao nhiờu? A R 1 C R 2 R 3 R 4 D A B ĐỀ THI CHÍNH THỨC V R 2R 3R BIỂU ĐIỂM VÀ ĐÁP ÁN NĂM HỌC : 2009 – 20010 BÀI NỘI DUNG ĐIỂM Bài 1 ( 4,0 đ ) Bài 2 (4 đ ) a. (2.5đ ) Mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực : Trọng lực, lực đẩy acsimet, lực căng của sợi dây ( Hình vẽ ) Do hệ vật đứng cân bằng nên ta có : P 1 + P 2 = F 1 + F 2 10D 1 V+ 10D 2 V = 10D n V 1 + 10D n V ( V 1 là thể tích phần chìm của quả cầu bên trên ở trong nước )  D 1 V+ D 2 V = D n V 1 + D n V  n n D DDDV V )( 21 1 −+ =  )(100 2 200 21000 )10001200300( 3 1 cm VV V === −+ = Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu bên trên là : V 2 = V – V 1 = 200 - 100 = 100 ( cm 3 ) . b. ( 1,5 đ ) Do quả cầu dưới đứng cân bằng nên ta có : P 2 = T + F 2  T = P 2 - F 2  T = 10D 2 V – 10D n V  T = 10V( D 2 – D n )  T = 10. 200. 10 -6 ( 1200 – 1000 ) = 0,4 ( N ) Vậy lực căng của sợi dây là 0,4 N Gọi Q 1 và Q 2 lần lượt là nhiệt lượng mà bếp cung cấp cho nước và ấm trong hai lần đun , ∆t là độ tăng nhiệt độ của nước . Ta có : Q 1 = ( m 1 c 1 + m 2 c 2 )∆t Q 2 = ( m 3 c 1 + m 2 c 2 )∆t Do bếp dầu tỏa nhiệt đều đặn nên thời gian đun càng lâu thì nhiệt lượng tỏa ra càng lớn . Do đó ta có : Q 1 = kt 1 ; Q 2 = kt 2 ( k là hệ số tỉ lệ ; t 1 và t 2 là thời gian đun tương ứng ) Suy ra : kt 1 = ( m 1 c 1 + m 2 c 2 )∆t ( 1 ) kt 2 = ( m 3 c 1 + m 2 c 2 )∆t ( 2 ) Chia từng vế của ( 2 ) cho ( 1 ) ta được : 2211 2213 1 2 cmcm cmcm t t + + = => 11 12222211 3 )( tc tcmtcmcm m −+ = ( 3 ) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ P 1 T T F 2 F 1 P 2 thay số vào ( 3 ) ta tìm được m 3 ≈ 2 ( kg ) Vậy khối lượng nước m 3 đựng trong ấm là 2 kg . 0,5đ 0,5đ Bài 3 ( 6,0 đ ) a. ( 2,0đ) Do ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D Mạch điện được mắc như sau : ( R 1 // R 3 ) nt ( R 2 // R 4 ) Vì R 1 = R 3 = 30 Ω nên R 13 = 15Ω Vì R 2 = R 4 = 10 Ω nên R 24 = 5Ω Vậy điện trở tương đương của mạch điện là : R AB = R 13 + R 24 = 15 + 5 = 20 ( Ω ) Cường độ dòng điện mạch chính là : )(9,0 20 18 A R U I AB AB === b. (4,0đ) Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong mạch chính Do ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D Mạch điện được mắc như sau : ( R 1 // R 3 ) nt ( R 2 // R 4 ) Do R 1 = R 3 nên I 1 = I 3 = 2 I I 2 = I RR R 42 4 + Cường độ dòng điện qua ampe kế là : => I A = I 1 – I 2 = I RR R I 42 4 2 + − => I A = )10(2 )10( )(2 )( 4 4 42 42 R RI RR RRI + − = + − = 0,2 ( A ) ( 1 ) Điện trở của mạch điện là : R AB = 4 4 42 421 10 .10 15 . 2 R R RR RRR + += + + Cường độ dòng điện mạch chính là : I = 4 4 4 4 25150 )10(18 10 .10 15 18 R R R R R U AB + + = + + = ( 2 ) Thay ( 2 ) vào ( 1 ) rồi rút gọn ta được : 14R 4 = 60 => R 4 = 7 30 ( Ω ) ≈ 4,3 ( Ω ) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 A R 1 C R 2 R 3 R 4 D I 2 I 1 I A I I 3 I 1 I 4 B A Bài 4 ( 6,0đ ) 1. a. 2,0 đ Khi K mở mạch điện như hình vẽ sau : Điện trở tương đương của mạch điện là : R AB = 84 648 6)48( )( 3 421 421 =+ ++ + =+ ++ + R RRR RRR ( Ω ) Số chỉ của ampe kế là : I A = )(75,0 8 6 A R U AB AB == B,2,0 đ Khi K đóng điện như hình vẽ sau : Do R 2 = R 3 = 4Ω , nên R DC = 2 ( Ω ) R ADC =R 4 + R DC = 6 + 2 = 8 ( Ω ) = R 1 Vậy điện trở tương đương của mạch điện là : R AB = 2 1 R = 4 2 8 = ( Ω ) U DC = )(5,16. 26 2 4 VU RR R AB DC DC = + = + Số chỉ của ampe kế là : I A = )(375,0 4 5,1 3 A R U DC == 2. 1,0 đ Khi thay khóa K bằng điện trở R 5 sơ đồ mạch điện như hình vẽ sau : Dễ dàng thấy khi dòng điện qua R 2 bằng không thì mạch điện là mạch cầu cân bằng nên ta có : )(33,5 3 168 4 6 5 5 5 1 3 4 Ω≈==>==> = R R R R R R 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 A R 1 R 2 R 4 D R 3 A B C A R 4 R 1 R 2 D C R 3 R 5 B A A R 2 D R 4 C R 1 R 3 A B . PHÒNG GD& ĐT KỲ THICHỌN HSG VÂT LÝ NĂM HỌC 20 09 - 20010 Thời gian: 150 phút ( Không kể thời gian phát đề) Bài 1 ( 4,0 điểm ) Hai quả cầu đặc, thể tích mỗi. trị số U 1 = 40,6V và U 2 = 72,5V . Nếu mắc vôn kế này vào hai đầu điện trở 3R thỡ vôn kế chỉ bao nhiờu? A R 1 C R 2 R 3 R 4 D A B ĐỀ THI CHÍNH THỨC V R 2R 3R BIỂU ĐIỂM VÀ ĐÁP ÁN NĂM HỌC. trở tương đương của mạch điện là : R AB = 84 64 8 6) 48( )( 3 421 421 =+ ++ + =+ ++ + R RRR RRR ( Ω ) Số chỉ của ampe kế là : I A = )(75,0 8 6 A R U AB AB == B,2,0 đ Khi K đóng điện như hình