VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP - VÒNG ĐỀ CHÍNH THỨC NĂM HỌC 2016- 2017 MÔN VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút Đề gồm có 06 câu 02 trang Câu (2,0 điểm) Cho hai vật rắn đặc A, B hình lập phương có cạnh a = 20cm, có khối lượng m1 = 12kg m2 = 6,4kg nối với sợi dây mảnh không giãn tâm vật Thả hai vật vào bể đựng nước có độ sâu đủ lớn, nước có khối lượng riêng D0 = 1000kg/m3 a Mô tả trạng thái hệ hai vật b Tìm lực căng dây nối c Lực căng lớn mà sợi dây chịu 70N Kéo từ từ hệ vật lên theo phương thẳng đứng với lực kéo đặt vào tâm vật Dây bị đứt nào? Câu (2,0 điểm) Cho hai bình nhiệt lượng kế có vỏ cách nhiệt, bình chứa lượng chất lỏng khác nhiệt độ ban đầu khác Người ta dùng nhiệt kế nhúng vào bình vào bình sau lặp lại (chờ đến cân nhiệt rút nhiệt kế ra) số nhiệt kế tương ứng với lần 800C, 160C, 780C, 190C Coi bỏ qua tỏa nhiệt môi trường a Số nhiệt kế lần nhúng thứ bao nhiêu? b Sau số lớn lần nhúng nhiệt kế theo trật tự nhiệt kế bao nhiêu? Câu (2,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ (hình 1) +U- Biết r = 3Ω, R2 biến trở R1 a Điều chỉnh biến trở R2 công suất lớn nhất, công suất R2 lần công suất R1 Tìm R1? b Thay R2 bóng đèn đèn sáng bình thường, công suất đoạn mạch AB lớn Tính A r Hình R2 B VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí công suất hiệu điện định mức đèn? Biết U = 12V Câu (1,5 điểm) Có đèn Đ1, Đ2 Đ3 mắc vào nguồn hiệu điện U = 15V không đổi qua điện trở r sơ đồ bên (hình 2a Đ1 hình 2b) Biết đèn Đ1 Đ2 giống nhau, sơ đồ Đ3 Đ1 Đ2 đèn sáng Đ2 Đ3 r bình thường U a Tìm hiệu điện định mức Hình 2a r U Hình 2b đèn b.Với sơ đồ hình 2a, công suất nguồn cung cấp P = 15W Xác định công suất định mức đèn c Xác định hiệu suất cách mắc bóng đèn Chọn cách mắc sơ đồ có lợi hơn? Tại sao? Xem điện tiêu thụ bóng đèn có ích, điện tiêu thụ điện trở r vô ích Bỏ qua điện trở dây nối Câu (1,0 điểm) Một điện trở R0 = 10Ω mắc nối tiếp với tủ sấy điện có điện trở R = 20Ω mắc vào nguồn điện có hiệu điện U không đổi Sau thời gian nhiệt độ tủ sấy nóng tới nhiệt độ ổn định t1 = 520C Hỏi mắc thêm tủ sấy giống tủ sấy trước mắc song song với tủ tủ sấy nóng tới nhiệt độ ổn định t2 bao nhiêu? Coi công suất tỏa nhiệt từ tủ sấy môi trường tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ tủ môi trường Nhiệt độ phòng t0 = 200C Câu (1,5 điểm) Cho dụng cụ sau: Cốc, cân cân, nước biết khối lượng riêng, chất lỏng cần xác định khối lượng riêng Hãy trình bày cách xác định khối lượng riêng chất lỏng (Biết chất không phản ứng với nhau) VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP - VÒNG ĐỀ CHÍNH THỨC NĂM HỌC 2016 - 2017 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút Câu Nội dung đáp án Điểm a Khối lượng riêng hệ vật: DV  m1  m2 12  6,4   1150 (kg / m3 ) 2V 2.(0,2)3 0,25 Vì DV > D0 nên hệ vật chìm hoàn toàn nước Vì m1 > m2 nên thả hệ hai vật vào 0,25 nước vật A chạm đáy vật B (hình vẽ) b Xét vật B: Tác dụng lên vật B có: Trọng 0,25 lực P2 , lực căng dây T , lực đẩy Acsimet FA Vì vật B cân ta có: 0,25 P2 + T = FA2 => T = FA2 - P2 => T = 10.D0.a3 – 10.m2 = 10.1000.(0,2)3 – 10.6,4 = 16(N) c Khi kéo hệ vật lên: Xét vật B khỏi nước, vật A rời khỏi đáy bình chìm hoàn toàn nước: Xét vật A, ta có: P1 = FA1 + T Lực căng dây T = P1 - FA1 = 10m1 - 10D0a3 = 10.12 – 10.1000.( 0,2)3 = 40N 0,25 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Vì T < Tmax nên dây chưa bị đứt Xét vật A khỏi nước, ta có: Lực căng dây T = P1 = 10.12 = 120N 0,25 Vì T > Tmax nên dây bị đứt Vậy dây bắt đầu bị đứt vật A chìm phần nước Gọi chiều cao vật A chìm nước x (0 < x < a) 0,25 Xét vật A lúc đó, ta có: FA1’ = P1 - Tmax = 120 – 70 = 50N => 10.D0.a2.x = 50 x 0,25 50  0,125(m)  12,5cm 10.1000.(0,2) Vậy dây bắt đầu bị đứt vật A chìm nước 12,5cm * HS không biểu diễn lực trừ 0,125đ + Gọi nhiệt dung bình 1, bình nhiệt kế q1, q2 q(J/K) Sau lần nhúng thứ hai nhiệt độ bình t1 = 800C, bình nhiệt kế 0,25 t2 = 160C + Sau lần nhúng thứ ba vào bình 1, nhiệt độ t3 = 780C, phương trình cân 0,25 nhiệt là: q1(t1 – t3) = q(t3 – t2) => q1(80 – 78) = q(78 – 16) => q1 = 31q + Sau lần nhúng thứ tư vào bình 2, nhiệt độ t4 = 190C, phương trình cân 0,25 nhiệt là: q1(t4 – t2) = q(t3 – t4) => q2(19 – 16) = q(78 – 19) => q2 = 59 q + Sau lần nhúng thứ năm vào bình 1, nhiệt độ t, phương trình cân nhiệt là: q1(t3 – t) = q(t – t4) => q1(78 – t) = q(t – 19) => 31q(78 – t) = q(t – 19) => t  76,2 C b Sau số lớn lần nhúng nhiệt kế ta coi toán đổ hai chất lỏng vào thả nhiệt kế vào Khi phương trình cân nhiệt là: q1(80 – t’) = (q2 + q)(t’ – 16) 0,25 0,25 0,25 0,25 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí 0,25  59  q  q  (t’ – 16)   => 31q(80 – t’) =  => t’ = 54,40C a Điện trở toàn mạch: R = r + RAB = r + - Dòng điện mạch chính: I = R1.R2 R (r  R1 )  r.R1  R1  R2 R1  R2 U ( R1  R2 ) U  R R2 (r  R1 )  r R1 - Từ hình vẽ ta có: U2 = UAB = I.RAB= 0,25 UR1R2 R2 (r  R1 )  r.R1 U R12 R2 U 22 = R2  R2  r  R1   rR1  - Công suất R2: P2 = Vận dụng bất đẳng thức côsi ta có: P2= U R12 R2  R2  r  R1   rR1  Vậy P2MAX =  0,25 U R12 R2 U R1  R2 ( r  R1 ).rR1 4r ( r  R1 ) U R1 rR1 Khi R2(r + R1) = rR1 => R2 = 4r ( r  R1 ) r  R1 (1) P1 R U AB Mặt khác theo ta có: = => 22 = P2 R1 U AB => R2 = R1 0,25 => R1= 3R2 (2) Từ (1) (2) Giải ta có: R2 =  ; R1=  0,25 b Thay R2 đèn Từ hình vẽ ta có: - Cường độ dòng điện mạch I = U r  RAB - Công suất AB: P AB= I2.RAB => P AB= P ABMAX= U2 4r Khi r = RAB =  U RAB U RAB U   (r  RAB ) 4r.RAB 4r 0,25 => 0,25 0,25 0,25 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Mặt khác RAB= R1.Rd Rd =  => =3 => Rđ =  R1  Rd  Rd Do Rđ = R1 => P đ = P 1= PAB U = = 6W 8r Mặt khác RAB = r => Uđ = UAB = U = 6V a Vì bóng đèn sáng bình thường: I3 = 2I1, U3 = 2U1 Xét hình 2a có: U = I3.r + U3 + U1 = 2I1.r + 3U1 (1) Xét hình 2b có: U = (I3 + I1).r +2U1 = 3I1.r + 2U1 (2) 0,25 Từ (1) (2): 2I1.r + 3U1 = 3I1.r + 2U1 => I1.r = U1 = I1.RĐ1 => RĐ1 = RĐ2= r Thay vào (1) có U = 5U1 => UĐ1 = UĐ2 = (V), U3 = 2.U1 = 2.3 = 6(V) 0,25 Vậy hiệu điện Đ1, Đ2, Đ3 là: 3V; 3V; 6V b) Theo sơ đồ hình 2a, ta có công suất tiêu thụ toàn mạch điện là: P2a= U.I3 = 2U.I1 → I1 = P2 a  0,5 A → I3 = 2I1 = 1A 2U Công suất định mức bóng đèn P1 = P2 = U1 I1 = 3.0,5 = 1,5 W 0,25 0,25 P3 = U3 I3 = 6.1 = 6W c) Hiệu suất hai cách mắc là: H 2a  P2 a 2P1  P3   60% PM PM H 2b  P2b 2P1  P3   40% PM U ( I  I ) Vậy mắc bóng đèn sơ đồ hình 2a có lợi cách mắc bóng đèn sơ đồ hình 2b 0,25 0,25 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Khi tủ sấy nóng tới nhiệt độ ổn định công suất tỏa nhiệt dòng điện tủ sấy công suất tỏa nhiệt từ tủ sấy môi trường xung quanh Lúc đầu mạch điện có điện trở R0 mắc nối tiếp với tủ sấy có điện trở R, cường độ dòng điện chạy qua tủ sấy : I1 = U R0  R Ta có: I12.R = k(t1 – t0) => U 2R = k(t1 – t0) ( R0  R) => U 2  k 32 90 0,25 (1) Khi mắc thêm tủ sấy song song với tủ trước, cường độ dòng điện chạy qua tủ sấy là: I2 = U 2( R0  R ) Ta có: I22.R = k(t2 – t0) => U 2R = k(t2 – t0) R 4( R0  ) U 2 =>  k (t  20) 160 Từ (1) (2) ta được: 0,25 (2) 16 32  t2  20 0,25 Thay số được: t2 = 380C Vậy mắc thêm tủ sấy giống tủ sấy trước mắc song song với tủ tủ sấy nóng tới nhiệt độ ổn định 380C a Cơ sở lý thuyết: - Có khối lượng riêng xác định công thức: D  m V - Để xác định D ta cần xác định m V - Với dụng cụ cho để xác định m ta dùng cân, xác định V ta đo thông qua thể tích nước 0,25 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí b Tiến hành đo: 0,25 - Dùng cân đo khối lượng cốc (m1) - Đổ nước vào đầy cốc đo khối lượng cốc nước (m2) Ta có: khối lượng nước mn = m2 – m1 - Đổ nước đổ đầy chất lỏng cần xác định khối lượng riêng vào cốc, dùng cân đo khối lượng cốc chất lỏng (m3) 0,25 Ta có: khối lượng chất lỏng: mx = m3 – m1 c Tính toán: Trên cở phép đo ta có: thể tích nước thể tích chất lỏng cần xác định Ta có: Vn  0,25 mn m2  m1 m m  m1  => Vx  x  Dn Dn Dx Dx m3  m1 m  m1 ( m3  m1 ) Dn = => Dx = Thay kết m1, m2, m3 Dn Dx Dn ( m2  m1 ) 0,25 biết, ta xác định Dx d Biện luận sai số: - Sai số cách đo: + Trong trình cân khối lượng cốc, cốc nước cốc chất lỏng đọc số 0,25 thiếu xác + Có dính ướt nước cốc - Sai số dụng cụ đo: Chọn dụng cụ đo (cân cân) có GHĐ ĐCNN thích hợp - Khắc phục cách đo nhiều lần lấy giá trị trung bình 0,25 ... GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP - VÒNG ĐỀ CHÍNH THỨC NĂM HỌC 20 16 - 20 17 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút Câu Nội dung đáp án Điểm a Khối lượng riêng hệ vật: DV... chính: I = R1.R2 R (r  R1 )  r.R1  R1  R2 R1  R2 U ( R1  R2 ) U  R R2 (r  R1 )  r R1 - Từ hình vẽ ta có: U2 = UAB = I.RAB= 0 ,25 UR1R2 R2 (r  R1 )  r.R1 U R 12 R2 U 22 = R2  R2  r  R1... DV  m1  m2 12  6,4   1150 (kg / m3 ) 2V 2. (0 ,2) 3 0 ,25 Vì DV > D0 nên hệ vật chìm hoàn toàn nước Vì m1 > m2 nên thả hệ hai vật vào 0 ,25 nước vật A chạm đáy vật B (hình vẽ) b Xét vật B: Tác