Đề thi HSG quận Tân Bình Tp. Hồ Chí Minh 2010-2011 môn vật lý

UBND QUẬN TN BÌNH
PHỊNG GIO DỤC V ĐÀO TẠO
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI TUYỂN HỌC SINH GIỎI CẤP QUẬN.
MƠN VẬT LÝ
Năm học : 2010 – 2011.
Thời gian lm bi: 150 pht.
Bi 1: (3 đ)
Một nồi đồng nặng 3,5kg đựng 6,4kg nước đá đang ở cùng nhiệt độ -20
o
C. Người ta cung cấp cho
nồi đồng một nhiệt lượng để làm nóng chảy hồn tồn khối nước đá trong nồi ở 0
o
C. Bỏ qua sự trao đổi
nhiệt với môi trường ngoài, tính nhiệt lượng đ cung cấp cho nồi đồng này.
Biết nhiệt dung riêng của đồng là 380J/(kg.K), nhiệt dung riêng của nước đá là 2100J/(kg.K) và nhiệt
nóng chảy của nước đá là 3,4.10
5
J/kg.
Bi 2: (3 đ)
Một xe khách khởi hành từ Bến xe miền Đông đi Phan Thiết. Trong nửa đoạn đường đầu, xe khách
di chuyển với vận tốc 60km/h, nửa đoạn đường cịn lại, xe khch di chuyển với vận tốc 40km/h. Cùng thời
điểm đó, có một taxi rời Bến xe miền Đông đi Phan Thiết. Trong nửa thời gian đầu, taxi di chuyển với vận
tốc 55km/h, nửa thời gian còn lại, taxi di chuyển với vận tốc 65km/h và taxi đã đến Phan Thiết sớm hơn
xe khách 48phút. Tìm độ dài đoạn đường Bến xe miền Đông – Phan Thiết.
Bi 3: (3 đ)
Một thanh gỗ hình trụ, đồng chất dài50 cm, cĩ tiết diện 16cm
2
. Trọng lượng riêng của gỗ là
5.10
3

N/m
3
.
a/ Người ta dng một miếng sắt cĩ thể tích không đáng kể chụp vào một đầu của thanh gỗ. Khi thả vào
nước, thanh gỗ này dựng đứng trong nước, đầu thanh gỗ có miếng sắt nằm phía dưới và phần gỗ nhô khỏi
mặt nước là 8 cm. Tìm trọng lượng của miếng sắt. Biết trọng lượng riêng của nước là 10
4
N/m
3
.
b/ Muốn mặt trên của thanh gỗ vừa ngập ngang mặt nước thì phải cưa bỏ phần trên của thanh gỗ một
đoạn bao nhiêu?
Bi 4: (3đ)
Một gương phẳng nhỏ (G), đặt nằm ngang trong phịng. Chiếu một tia sng SI tới gương phẳng (G),
có tia phản xạ IR tạo ra một vệt sáng nhỏ trên trần nhà. Trần nh dạng vịm trịn cĩ bn kính 4,5 m và gương
đặt tại tâm vịm trịn ny. Khi cho gương quay một góc α quanh trục đi qua điểm tới I và vuông góc với mặt
phẳng tới thì tia phản xạ di chuyển trn một cung trịn cĩ độ di 4,71m. Hỏi gương quay một gĩc α bao nhiêu
độ? Vẽ hình
Bi 5: (5đ)
Cho mạch điện như hình vẽ. Biết U = 24 V không đổi và
R
1
= 12Ω, R
2
= 9Ω, R
4
= 6Ω. R
3
là điện trở có thể thay
đổi được. Điện trở của ampe kế và các dây nối không

đáng kể.
a/ Cho R
3
= 6Ω. Tìm cường độ dòng điện qua các điện
trở và số chỉ của ampe kế.
b/ Thay điện trở R
3
bằng điện trở R
5
. Thay ampe kế bằng
một vôn kế có điện trở vô cùng lớn. Để vôn kế chỉ 16V
thì điện trở R
5
có giá trị bao nhiêu?
Bài 6: (3 đ) Một quả cầu đặc bằng sắt có bán kính 4cm đang ở nhiệt độ 30
o
C được nung nóng đến 90
o
C.
a/ Tính nhiệt lượng đ cung cấp cho cho quả cầu sắt. Cho D
sắt
= 7800 kg/m
3
, c
sắt
= 460 J/(kg.K)
b/ Sau đó, người ta thả chìm quả cầu sắt này vào nước ở trong một khối hình trụ rỗng bằng nhơm đang ở
nhiệt độ 20
o
C. Khối nhơm ny cao 20cm, có đáy rất mỏng, khối lượng phần đáy không đáng kể, đường

kính ngoài của tiết diện l 12 cm, đường kính tiết diện phần rỗng 10cm v chiều cao phần nước bên trong
C
A
+ −
• U
••
A
B
D
R
1
R
2
R
3
R
4
•
chiếm ¾ chiều cao của khối nhơm. Bỏ qua mọi hao phí nhiệt, tính nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt. Cho
D
nhơm
= 2700 kg/m
3
, D
nước
= 1000 kg/m
3
, c
nước
= 4200 J/(kg.K), c

nhơm
= 880 J/(kg.K) v π = 3,14.
HẾT
UBND QUẬN TN BÌNH
PHỊNG GIO DỤC V ĐÀO TẠO
ĐÁP ÁN MÔN VẬT LÝ
KỲ THI TUYỂN HỌC SINH GIỎI CẤP QUẬN.
Năm học : 2010 – 2011.

Lưu ý
+ GK không nhất thiết chấm đúng theo từng bước của đáp án.
+ HS làm theo cách khác nhưng đúng kết quả, trình by hợp lý vẫn đạt điểm tối đa.
+ Lưu ý cch tư duy, suy luận và mạch làm bài của học sinh.
Bi 1: (3 đ) Tổng nhiệt lượng cần cung cấp:
Q
đồng
= m
đồng
c
đồng
(t
2
-t
1
)
= 3,5.380[0 – (-20)]= 26 600 (J)
Q
nướcđá
= m
nướcđá

c
nướcđá
(t
2
-t
1
) + m
nướcđá
λ
nướcđá
= 6,4.2100 [0 – (-20)] + 6,4. 3,4.10
5
= 2 444 800 (J)
Q = Q
nhơm
+ Q
nướcđá
= 26 600 + 2 444 800 = 2 471 400 (J)
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
Bi 2: (3 đ)
Vận tốc trung bình của xe khch trn cả đoạn đường Bến xe miền Đông - Phan Thiết:
1
2.60.40
48( / )
60 40
tb

km h= =
+
     
 ÷  ÷
 ÷
   
 
1 1 2
1 1 2
1 2
1 2
1 2
s s
+
s 2v vs
2 2
v = = = =
s s
t v + v
v + vs
2 2
2 v v
+
v v
Thời gian xe khách đi từ Bến xe miền Đông - Phan Thiết:
t
1
=
tb1
s

v
=
48
s
(h)
Vận tốc trung bình của taxi trn cả đoạn đường Bến xe miền Đông - Phan Thiết:
( )
2 2 2
1 2 1 2
2 1 2
2
2 2
2 2
55 65
2 2 2
60( / )
t t
t 2 2
+
2 2
tb
t t t
km h
t
+ +
+ +
= =
v v v v
s v v
v = = = =

Thời gian taxi đi từ Bến xe miền Đông - Phan Thiết:
t
2
=
tb2
s
v
=
60
s
(h)
Do taxi đến sớm hơn xe khch 48 pht = 0,8 h nn: t
1
= t
2
+ 0,8
⇔
48
s
=
60
s
+ 0,8
Giải ra ta cĩ s = 192 ( km)
Bi 3: (3đ)
a/ Khối gỗ cân bằng trong nước: F
A
= P
gỗ
+ P

sắt
Trong đó: P
gỗ
= d
gỗ
.V
gỗ
= d
gỗ
. S. h = 5.10
3
.16.10
- 4
.50.10
-2
= 4 (N)
F
A
= d
nước
.V
chìm
= d
nước
. S. h
c
= 10
4
. 16.10
- 4

.(50 – 8).10
-2
= 6,72 (N)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,25
0,25
0,5
0,5
0,25
0,25
0,5
⇒ P
sắt
= F
A
- P
gỗ
= 6,72 – 4 = 2,72 (N)
b/ Gọi a (m) l phần gỗ bị cắt:
Khối gỗ cân bằng trong nước: F’
A
= P’
gỗ
+ P

sắt
Trong đó: P’
gỗ
= d
gỗ
.V
gỗ
= d
gỗ
. S. (h-a) = 5.10
3
.16.10
- 4
.(0,5 – a) = 8 (0,5 – a) = 4 – 8a
F’
A
= d
nước
.V’
chìm
= d
nước
. S. (h – a)= 10
4
. 16.10
- 4
.(0,5-a) = 16 (0,5 – a) = 8 – 16 a
⇔ 8 - 16 a = 4 - 8a + 2,72
⇒ Phần gỗ bị cắt: a = 0,16 (m) = 16 (cm)
Bài 4 (3đ)

Hình vẽ đúng
Gọi gĩc quay của tia phản xạ l β, ứng với độ dài cung trịn l = 4,71 m.
Chu vi đường trịn 2πR ứng với gĩc 360
o
⇒ β=
.360 4,71.360
60
2 2.3,14.4,5
o
o
l
R
π
= =

Chứng minh được khi tia phản xạ quay một gĩc 60º thì gương chỉ quay một góc 30
o

( Hình vẽ hợp lý, số đo góc tương đối thực tế )
Gĩc tới lc sau: i
2
= i
1
+ α
Gĩc phản xạ lc sau: i’
2
= (i’
1
- α) + 60
o

⇔ i
1
+ α = i’
1
- α + 60
o
M i’
1
= i
1
⇒ α =
60
2
o
= 30
o
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Bi 5: (5đ)
a/ Do R
A
≈ 0 nn V
C
= V
B
⇒ Sơ đồ mạch điện là: [(R

3
// R
4
) nt R
2
] // R
1
: U
1
= U
234
= 24 V
3 4
34
3 4
6.6
3( )
6 6
R R
R
R R
= = = Ω
+ +
R
234
= R
34
+ R
2
= 3 +9 = 12 (Ω)

1
1
1
24
2( )
12
U
I
R
= = = Α
234
2 34
234
24
2( )
12
U
I I
R
= = = = Α
U
34
= I
34
. R
34
= 2.3 = 6 (V) ⇒ U
3
= U
4

= U
34
= 6 V
( )
3
3
3
6
1
6
U
I
R
= = = Α
I
4
= I
2
– I
3
= 2 – 1= 1(A)
Số chỉ của ampe kế: I
A
= I
1
+ I
3
= 2 +1 = 3 (A) hoặc I
A
= I

c
– I
4
=
( )
24
4 1 3
12.12
12 12
= − = Α
 
 ÷
+
 
b/ Vì R
v
rất lớn nên đoạn mạch CB không có dịng điện chạy qua: [(R
1
nt R
5
)// R
2
] nt R
4
U
1
= U – U
CB
= 24 – 16 = 8 (V)
⇒

( )
1
1
1
8 2
12 3
U
I
R
= = = Α

⇒ I
5
= I
1
= I
15
=
( )
2
3
Α
R
15
// R
2
nn U
15
= U
AD

⇔ R
15
. I
15
= R
AD
. I
AD
0,25
0,25
0,25
0,5
0,25
0,5
0,5
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
⇔ (12 +R
5
)
2
3
=
( )

5
5
12 .9
.
12 9
AD
R
I
R
+
+ +
⇒ I
AD
= I
125
= I
4
=
2
3
5
21
9
R+
 
 ÷
 
Cch 1:
U = U
15

+ U
4
⇔ U = R
15
. I
15
+ R
4
. I
4
⇔ 24 = (12 +R
5
).
2
3
+ 6.
2
3
5
21
9
R+
 
 ÷
 
Giải ra ta cĩ R
5
= 6 (Ω)
Cch 2:
U

CB
= U
5
+ U
4
⇔ U
CB
= R
5
. I
5
+ R
4
. I
4
⇔ 16 = R
5
.
2
3
+ 6.
2
3
5
21
9
R+
 
 ÷
 

Giải ra ta cĩ R
5
= 6 (Ω)
Học sinh cĩ thể tìm I
c
=
td
U
R
với
td
R =
( )
1 5 2
4
1 5 2
.R R R
R
R R R
+
+
+ +
để tìm R
3
Bi 6: (3đ)
a/ Thể tích của cầu sắt:
( ) ( )
3 3 3 6 3
4 4
.3,14.4 267,95 267,95.10

3 3
V r cm m
π
−
= = = =
Khối lượng quả cầu sắt: m= D.V = 7800.2,67,95.10
-6
= 2,09 (kg)
Nhiệt lượng cần cung cấp cho quả cầu sắt:
( ) ( ) ( )
2 1
. 2,09.460 90 30 57684Q m c t t J= − = − =
b/ Thể tích phần nhơm làm nhiệt lượng kế:
( ) ( ) ( ) ( )
2 2 2 2 3 6 3
ô 1 2 1 2
3,14
( ) 12 10 20 690,8 690,8.10
4 4
nh m
V S S h d d h cm m
π
−
= − = − = − = =
Khối lượng nhiệt lượng kế bằng nhôm:
( ) ( )
6
ô ô ô
. 2700.690,8.10 1,865 1,87
nh m nh m nh m

m D V kg kg
−
= = = ≈
Thể tích phần nước trong nhiệt lượng kế
( ) ( )
2
2
3 6 3
2
2
3 3 10 3
. . . . 3,14. . .20 1177,5 1177,5.10
4 4 4 4 4
nc
d
V S h h cm m
π
−
= = = = =
Khối lượng nước trong nhiệt lượng kế:
m
nước
= D
nước
.V
nước
= 1000. 1177,5.10
-6
= 1,1775 (kg) ≈ 1,18 (kg)
Nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt;

Theo phương trình cn bằng nhiệt, ta cĩ:
toa thu
Q Q=
∑
⇔ m
sắt
.c
sắt
( t
1
– t) = (m
nhơm
.c
nhơm
+ m
nước
.c
nước
)(t – t
2
)
⇔ 2,09. 460 (90 – t) =( 1,87. 880 + 1,18. 4200)( t – 20)
⇔ 961,4 (90 – t) = 6601,6( t – 20)
Giải ra ta cĩ: t = 28,898 (
o
C) ≈ 28,9 (
o
C)
HẾT
0,5

0,5
0,25
0,5
0,25
0,5
0,25
0,25
0,25