Đề thi HSG quận Tân Bình Tp. Hồ Chí Minh 2009-2010 môn vật lý

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
QUẬN TÂN BÌNH
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI TUYỂN HỌC SINH GIỎI QUẬN.
Mơn thi : VẬT LÝ
Năm học: 2009-2010.
Thời gian làm bài: 150 phút
Bài 1: (3đ) Một nồi nhơm nặng 0,5kg đựng 6kg nước đá đang ở nhiệt độ -5
o
C. Để làm nóng chảy hồn
tồn khối lượng nước đá ở trong nồi nhơm ở 0
o
C thì cần phải cung cấp nhiệt lượng bao nhiêu? Bỏ qua
sự trao đổi nhiệt giữa hệ với mơi trường ngồi.
Cho biết nhiệt dung riêng của nhơm là c
nhơm
= 880J/(kg.K), của nước c
nđ
= 1800J/(kg.K) và nhiệt nóng
chảy của nước đá là λ = 3,4.10
5
J/kg
Bài 2 : (3 điểm) Lúc 6 giờ sáng, một taxi đi từ TPHCM về Vũng Tàu. Cùng lúc đó, một người đi xe
đạp từ Vũng Tàu về TPHCM. Họ di chuyển ngược chiều nhau và gặp nhau lúc 7 giờ 15 phút. Sau đó
taxi tiếp tục đi về Vũng Tàu và quay lại TPHCM ngay lập tức với vận tốc cũ. Taxi gặp lại người đi xe
đạp sau 37 phút 30 giây kể từ lần gặp trước. Xem chuyển động của taxi, xe đạp là đều và khoảng cách
giữa TPHCM và Vũng Tàu là 120km, tìm vận tốc của taxi và của xe đạp.
Bài 3 : (3 điểm) Một khối gỗ hình lập phương cạnh 12cm được thả vào hồ nước sâu. Cho D
g
= 800
kg/m

3
và D
nc
= 1000 kg/m
3
a) Tìm chiều cao phần nổi của khối gỗ trong hồ nước.
b) Thay khối gỗ bằng một ống sắt rỗng hình trụ, một đầu hở, đầu kia - gọi là đáy - được bịt kín
bằng một miếng sắt mỏng có khối lượng khơng đáng kể. Tiết diện thẳng vành ngồi của ống là S
1
=
10cm
2
, của vành trong là S
2
= 9cm
2
. Người ta thả ống sắt này vào trong một hồ nước sao cho phần đáy
ống sắt quay xuống dưới. Cho D
s
= 7800kg/m
3
. Hãy xác định chiều cao phần nổi của ống sắt khi ống
sắt ở trong hồ nước.
Bài 4 : (4 điểm)
Ghép 2 gương phẳng G
1
, G
2
có các mặt phản xạ hướng vào
nhau hợp thành một góc 120

o
. Nguồn sáng S đặt giữa và cách
đều 2 gương.
a) Hỏi hệ 2 gương trên cho bao nhiêu ảnh của S? Vẽ hình.
b) Ghép thêm gương phẳng G
3
sao cho góc hợp bởi từng 2
gương vẫn là 120
o
. Nguồn sáng S đặt giữa và cách đều 3 gương
(hình vẽ). Hỏi hệ 3 gương cho bao nhiêu ảnh của S? Vẽ hình.
Để trơng thấy tất cả các hình của S cùng một lúc thì mắt phải
đặt ở vùng nào?
Bài 5 : (4 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ bên. Hiệu điện thế của
nguồn là U = 6V khơng đổi. Các ampe kế là lí tưởng.
Các dây nối và khóa K có điện trở khơng đáng kể. Biết
R
1
= 6Ω, R
2
= 4Ω, R
4
= 3Ω và R
5
= 6Ω.
a) Khi khóa K mở, ampe kế A
1
chỉ 0,5A. Tìm độ lớn
điện trở R

3
.
b) Tìm số chỉ của các ampe kế khi khóa K đóng.
Bài 6: (3 điểm) Một nhiệt lượng kế bằng nhơm nặng 1,5kg đựng 12kg nước đang ở 32
o
C. Người ta
thả vào nhiệt lượng kế một khối nước đá nặng 2kg đang ở nhiệt độ -5
o
C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với
mơi trường ngồi.
a) Hỏi khối nước đá đó có tan hết khơng? Giải thích? Tìm nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt.
b) Nếu người ta khơng thả khối nước đá vào nhiệt lượng kế mà thả vào đó một quả cầu bằng sắt
đặc, có bán kính R = 5cm, đang ở nhiệt độ 90
o
C thì khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hệ là bao nhiêu?
Cho c
n
= 880J/(kg.K), c
n
đ

= 1800J/(kg.K), c
nc
= 4200J/(kg.K), c
s
= 460J/(kg.K), D
s
= 7800kg/m
3
và

nhiệt nóng chảy của nước đá là λ
nđ
= 3,4.10
5
J/kg.
HẾT
R
4
R
2
R
1
A
2
R
3
R
5
A
B
A
1
K
+
•
-
•
S

G

1
G
2
G
3
UBND QUẬN TÂN BÌNH
PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP QUẬN.
ĐÁP ÁN MÔN VẬT LÝ
Năm học : 2009 – 2010.

Lưu ý GK khi chấm bài:
+ Vì đây là đáp án chi tiết nên GK không nhất thiết chấm đúng theo từng bước của đáp án.
+ HS làm theo cách khác nhưng đúng kết quả, trình bày hợp lý vẫn đạt điểm tối đa.
+ Ch trọng cách thể hiện trí lực ( tư duy, suy luận và mạch làm bài) của học sinh.
Baøi 1: (3ñ)
Nhiệt lượng cần cung cấp để làm tan hoàn toàn khối nước đá:
Q
nhôm
= m
nhôm
c
nhôm
(t
2
-t
1
) = 0,5.880[0 – (-5)]= 2 200 (J)
Q
nướcđá

= m
nướcđá
c
nướcđá
(t
2
-t
1
) + m
nướcđá
λ
nướcđá
= 6.1800[0 – (-5)] + 6. 3,4.10
5
= 2094000 (J)
Q = Q
nhôm
+ Q
nướcđá
= 2 200 + 2 094 000 = 2 096 200 (J)
Baøi 2: (3ñ)
Gọi v
1
là vận tốc của ôtô; v
2
là vận tốc của người đi xe đạp.
Ôtô gặp xe đạp lần đầu: (v
1
+ v
2

)
5
4
= 120 (1)
Quãng đường ôtô đi trong 37 phút 30 giây: s’
1
+s’’
1
= v
1
5
8
Mà s’
1
= s
2
và s’’
1
=s
2
+s’
2
⇒ s’
1
+s’’
1
= s
2
+ (s
2

+s’
2
) ⇔ v
1
5
8
= 2 v
2
5
4
+ v
2
5
8
⇒ v
1
= 5 v
2
(2)
Từ (1) và (2) ta có v
1
= 80 km/h và v
2
= 16 km/h
Baøi 3: (3ñ)
a/ Khối gỗ lơ lửng trong nước, nghĩa là:
F
A
= P
⇔ d

nước
. a
2
.h
chìm
= d
gỗ
.a
3
⇔ 10. 10
3
. h
chìm
= 8. 10
3
.12.10
-2
⇒ h
chìm
= 0,096 (m) = 9,6 (cm)
Chiều cao phần nổi: h = a- h
chìm
= 12 - 9,6 = 2,4 (cm)
b/ Khối sắt lơ lửng trong nước, nghĩa là:
F
A
= P
Với: F
A
= d

nước
.V
chìm
= d
nước
.S
1
.h
chìm
P = d
sắt
.V
sắt
= d
sắt
(S
1
-S
2
) .h
⇔ d
nước
. S
1
.h
chìm
= d
sắt
. (S
1

-S
2
) .h
⇔ 10.10
3
. 10.10
- 4
h
chìm
= 78.10
3
(10 – 9) 10
- 4
. 20.10
- 2
⇒ h
chìm
= 0,156 (m) = 15,6 (cm)
Chiều cao phần nổi: h
nổi
= h- h
chìm
= 20 - 15,6 = 4,4 (cm)
Baøi 4: (4ñ)
1
1
1
1
1
1

0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
s
1
s’
1
s’’
1
s
2
s’
2

TPHCM
V.Tàu




a/
a/ Hệ 2 gương
Cho 2 ảnh.
Vẽ đúng
b/ b/ Hệ 3 gương:
- Cho 6 ảnh (hoặc
được 5 ảnh)

- Vẽ đúng
- Mắt phải đặt trong
hình thoi ABCS
Baøi 5: (4ñ)
a/ Khi K mở: R
4
nt [ (R
1
nt R
3
) // R
2
] nt R
5
1
0,5
1
1
0,5
0,5
S

G
1
G
2
S
1
S
2

G
1
G
2
G
3
S
2
S
1
S
3
S
13
S
31
S
313
S
131
A
B
C
S
R
td
= R
4
+ R
5

=
1 3 2
1 3 2
( ).R R R
R R R
+
+ +
= 3+6 +
3
3
(6 ).4
6 4
R
R
+
+ +
= 9 +
3
3
(6 ).4
10
R
R
+
+
(1)
Mặt khác R
td
=
6

12( )
0,5
U
I
= = Ω
(2)
Từ (1) và (2) 9 +
3
3
(6 ).4
10
R
R
+
+
= 12 ⇒ R
3
= 6 (Ω)
b/ Khi K đóng: { [ ( R
1
// R
4
) nt R
2
] // R
3
nt R
5
⇒ R’
tđ

= 9 (Ω)
CĐDĐ qua mạch chính: I
c
=
'
6 2
( )
9 3
td
U
A
R
= =
Số chỉ của A
1
là
2
3
(A)
U
AB
= I
c
. R
AB
=
2
3
.3 = 2 (V)
I

ACB
= I
AC
= I
2
=
2 1
( )
6 3
ACB
ACB
U
A
R
= =
⇒ I
AC
=
1
3
(A)
U
AC
= I
AC
. R
AC
=
1
3

.2 =
2
3
(V) ⇒ U
4
=
2
3
(V)
I
4
=
4
4
2
( )
2
3
( )
3 9
U
A
R
= =

Số chỉ của A
2
là I
A2
= I

c
– I
4
=
2 2 4
( )
3 9 9
A− =
hoặc I
A2
= I
1
+ I
3
=
1 1 4
( )
9 3 9
A+ =

Baøi 6: (3ñ)
a/ Giả sử khối nước đá vừa tan hết, nhiệt độ của hệ là t = 0
o
C
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước tỏa ra khi giảm từ 32
o
C xuống 0
o
C:
Q

t
ỏa
= Q
nhôm
+ Q
nước
= ( m
nh
c
nh
+ m
n
c
n
) ( t
1
–t) = ( 1,5.880 + 12.4200)(32- 0) = 1 655 040 (J)
Nhiệt lượng do nước thu vào để tăng từ -5
o
C lên đến 0
o
C và tan hoàn toàn:
Q
thu
= m
nđá
c
nđá
(t – t
2

) + m
nđá
.λ
nđá
= 2. 1800 [ 0 – ( -5)] + 2. 340 000 = 698 000 (J)
Ta thấy Q
t
ỏa
> Q
thu
nên nước đá không những tan hết mà còn có nhiệt độ t’ > 0
o
C
Gọi t’(
o
C) là nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt và t’ > 0
o
C
Theo PTCBN, ta có Q
t
ỏa
= Q
thu

( m
nh
c
nh
+ m
n

c
n
) ( t
1
– t’) = m
nđá
c
nđá
(t – t
2
) + m
nđá
.λ
nđá
+ m
nđá
c
nđá
(t’ – t)
( 1,5.880 +12.4200)( 32 – t’) = 2.1800[ 0 - (-5)] + 2.340000 + 2.4200 (t’- 0)
51720 (32 – t’) = 698 000 + 8400 t’
⇒ t’ = 15,9 (
o
C)
b/ Gọi t (
o
C) là nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt và t > 0
o
C
Theo PTCBN, ta có Q

t
ỏa
= Q
thu

m
sắt
c
sắt
( t
2
– t) = ( m
nh
c
nh
+ m
n
c
n
) ( t - t
1
)
D
sắt
(
4
3
π.R
3
) c

sắt
( t
2
– t) = ( m
nh
c
nh
+ m
n
c
n
) ( t - t
1
)
7800.
4
3
. 3,14 .(5.10
- 2
)
3
. 460( 90 – t) = (1,5.880 +12.4200)( t – 32)
1877,72 ( 90 – t) = 51720 ( t – 32)
⇒ t = 34,03 (
o
C)
0,5
0,5
0,5
0,5

0,5
0,5
0,5
0, 5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
HEÁT