Đề+Đáp án môn Vật lí HSG tinh TB 2010-2011

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÁI BÌNH

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2010 - 2011

Môn thi: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
(Đề thi gồm 02 trang)

Bài 1 (4 điểm)
Một chiếc nến cốc gồm một chiếc cốc hình trụ có thành mỏng, đáy dày và diện tích đáy cốc là S1 = 25cm2, trong cốc có gắn một chiếc nến (làm bằng chất parafin) vào đáy cốc, trọng lượng của nến và cốc lần lượt là P0 = 0,5N và P1. Một học sinh đặt chiếc nến cốc vào một bình hình trụ đứng có diện tích đáy S2 = 2S1, đáy bình nằm ngang rồi rót nước vào bình cho tới khi cốc nổi trên mặt nước với phần cốc ngập trong nước là h1 = 4cm thì mực nước trong bình là h2 = 8cm. Sau đó bắt đầu đốt nến và theo dõi mức nước trong bình. Biết khi cháy thì chất parafin cháy sẽ bị bay hơi đi mà không chảy xuống đáy cốc và trọng lượng của nến giảm đều theo thời gian cho đến hết trong thời gian T = 50 phút. Bỏ qua mọi tác động gây bởi sự thay đổi nhiệt độ khi nến cháy; cốc luôn thẳng đứng. Cho trọng lượng riêng của nước là dn= 104 N/m3.
1. Xác định trọng lượng của cốc và mực nước trong bình khi nến đã cháy hết?
2. Xác định sự phụ thuộc của áp suất nước lên đáy bình theo thời gian và tốc độ di chuyển của chiếc cốc so với bình khi nến đang cháy?
Bài 2 (4 điểm)
Trong một bình nhiệt lượng kế có một lượng nước với thể tích V1 ở nhiệt độ t1 = 100C. Người ta đổ thêm một thể tích nước V2 ở nhiệt độ t2 = 40oC vào bình. Biết thể tích của nước thay đổi theo nhiệt độ theo quy luật Vt = V0(1+(t), với V0 và Vt lần lượt là thể tích nước ở nhiệt độ 0oC và toC, ( là một hệ số không đổi. Khi cân bằng nhiệt, nước trong bình nhiệt lượng kế có thể tích V, khối lượng m và nhiệt độ là t =200C.
1. Giả thiết có thể bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường và với bình nhiệt lượng kế. Khi đó hãy so sánh tổng (V1 + V2) và V. Tính tỉ số khối lượng nước trong bình nhiệt lượng kế ban đầu (m1) và khối lượng nước đổ thêm (m2)?
2. Thực tế thì không thể bỏ qua được mất mát nhiệt. Trong bình nhiệt lượng kế có một thiết bị đun có điện trở R = 242Ω không thay đổi theo nhiệt độ. Khi nối với nguồn điện ổn định 220V và theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của nước trong bình theo thời gian thì được đồ thị như trong hình vẽ. Biết m = 0,2kg và không thay đổi. Giải thích tại sao nước trong bình không thể sôi được? Tính công suất hao phí trung bình trong thời gian nước tăng nhiệt độ và công suất tỏa nhiệt ra môi trường khi nhiệt độ nước đã ổn định, nếu coi công suất cung cấp cho nước là có ích. Nhiệt dung riêng của nước: c = 4200J/kg.độ.
Bài 3 (4 điểm)
Để cung cấp điện cho một nhà thi đấu thể thao, người ta sử dụng một máy biến thế để biến đổi hiệu điện thế từ mạng điện cao thế thành hiệu điện thế 220V cho nhà thi đấu. Đường dây tải điện nối từ trạm biến thế tới nhà thi đấu ở cách xa 0,8km gồm 2 dây dẫn có điện trở suất ( = 2,5.10-8 Ωm, tiết diện mỗi dây 80mm2. Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp là 1,1kV và được giữ không thay đổi, cuộn thứ cấp có 223 vòng dây. Bỏ qua mọi hao phí trên máy biến thế và điện trở các dây nối trong nhà thi đấu.
1. Trong nhà thi đấu chỉ có 22 đèn loại 220V-60W được mắc song song và sáng bình thường. Hãy tính: Công suất hao phí trên đường dây, hiệu suất truyền tải điện từ máy biến thế đến nhà thi đấu và số vòng dây cuộn sơ cấp của máy biến thế? Độ sáng của các đèn thay đổi thế nào nếu mắc thêm một bếp điện song song với các đèn?
2. Để thực hiện tiết kiệm điện, người ta sử dụng các bóng đèn compact và mắc song song với nhau. Các bóng đèn là loại 220V – 11W và 220V – 22W. Hỏi có thể mắc được bao nhiêu đèn mỗi loại để các đèn sáng bình thường?
Bài 4 (4 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ. Biết: UEF = 14V; đèn Đ ghi 3V – 3W; C là con chạy của biến trở AB. Khi RAC = 3Ω thì đèn sáng bình thường. Bỏ qua điện trở dây nối và ampe kế.
1. Tính điện trở toàn phần RAB của