Sở giáo dục - đào tạo kỳ thi tuyển sinh vào lớp 10 chuyên Thừa thiên huế năm học 2005 - 2006 ------------------------ Môn thi : Vật lý đề chính thức Thời gian : 150 phút ( không kể thời gian phát đề ) ---------------------------------------------------------------------------------------------- Bài 1 : (2 điểm) Cho một cốc rỗng hình trụ, chiều cao h, thành dày nhng đáy rất mỏng nổi trong một bình hình trụ chứa nớc, ta thấy cốc chìm một nửa. Sau đó ngời ta đổ dầu vào trong cốc cho đến khi mực nớc trong bình ngang với miệng cốc. Tính độ chênh lệch giữa mức nớc trong bình và mức dầu trong cốc. Cho biết khối lợng riêng của dầu bằng 0,8 lần khối lợng riêng của nớc, bán kính trong của cốc gấp 5 lần bề dày thành cốc và tiết diện của bình gấp 2 lần tiết diện của cốc. Bài 2 : (2 điểm) Một mạng điện tiêu thụ gia đình đợc nối với nguồn nhờ dây dẫn bằng đồng có tiết diện 5 mm 2 . Để đảm bảo an toàn thì nhiệt độ trên dây dẫn không đợc tăng quá 10 0 C. Vậy nên dùng cầu chì có tiết diện là bao nhiêu? Biết rằng nhiệt độ của môi trờng thay đổi từ 7 0 C đến 37 0 C theo mùa. Cho biết : 8 1,6.10 Cu m = ; 3 8500 / Cu D kg m= ; 400 / . Cu C J kg K= ; 8 20.10 Pb m = ; 3 11300 / Pb D kg m= ; 130 / . Pb C J kg K= ; 3 25.10 / Pb J kg = ; nhiệt độ nóng chảy của chì là 0 327 nc t = 0 C. Bài 3 : (1,5 điểm) Một ampe kế có điện trở khác không, mắc nối tiếp với một vôn kế có điện trở hữu hạn, tất cả đợc mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế không đổi. Nếu mắc điện trở R = 500 song song với ampe kế thì ampe kế chỉ I 1 = 6 mA. Nếu mắc điện trở R đó song song với vôn kế thì ampe kế chỉ I 2 = 10 mA, khi đó vôn kế chỉ bao nhiêu ? Bài 4 : (3 điểm) Một mạch điện nh hình vẽ. Cho biết : U 1 = 12V; R 1 = 1 ; R 2 = 2 . a, Hỏi hiệu điện thế U 2 phải bằng bao nhiêu để không có dòng điện qua biến trở để ở giá trị R ? b, Giả sử thay cho U 2 đã tính là một hiệu điện thế U 2 = 6V. Khi đó dòng điện qua R sẽ khác 0. Hãy tính cờng độ dòng điện đó và hiệu điện thế giữa hai điểm A và B. c, Hiệu điện thế đó sẽ bằng bao nhiêu nếu dịch chuyển con chạy để R = 0 và để R là vô cùng lớn ? Bài 5 : (1,5 điểm) Xác định nhiệt dung riêng của dầu. Dụng cụ : 1 chai dầu cần xác định nhiệt dung riêng, 1 bình nớc (biết nhiệt dung riêng của n- ớc), 2 cốc thủy tinh giống nhau, 1 cân Rô-bec-van không có hộp quả cân, cát khô, nhiệt lợng kế (biết nhiệt dung riêng của chất làm cốc trong nhiệt lợng kế), nhiệt kế, nguồn nhiệt. ------------------------------- Hết ----------------------------- Số báo danh : . . . . . . . . . . . Phòng thi số : . . . . . . . . . . HNG dẫn chấm vật lý - đề chính thức U 1 U 2 R 1 R 2 o o o o Câu Nội dung - Yêu cầu Điểm 1 (2đ) Ký hiệu : tiết diện ngoài và tiết diện trong của cốc là S và S', Khối lợng của cốc là m, khối lợng của dầu đổ vào cốc là m', Khối lợng riêng của nớc là D N và của dầu là D d . Khi cha đổ dầu vào, trọng lực của cốc cân bằng với lực đẩy Ac-si-met : 10.m = 10. D N .S.h/2 (1) Khi đổ dầu vào : 10.(m+m') = 10.D N .S.h (2) Từ (1) và (2) ta có : m' = D N .S.h/2 (3); Mặt khác : m' = D d .S'.h' (4) Từ (3) và (4) ta có : h' = 2 N d D S h D S (5) Bán kính trong của cốc gấp 5 lần bề dày cốc, nên bán kính ngoài gấp 6/5 lần bán kính trong. Suy ra : 2 2 6 36 5 25 S S = = (6) Và 10 8 N d D D = (7). Thay (6) và (7) vào (5) ta có : h' = 0,9.h Vậy độ chênh lệch giữa mực nớc trong bình và mức dầu trong cốc là : V h = h - h' = 0,1.h 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 2 (2đ) Gọi chiều dài, tiết diện, điện trở, điện trở suất dây đồng là : 1 l , 1 S , 1 R , 1 ; chiều dài, tiết diện, điện trở, điện trở suất dây chì là : 2 l , 2 S , 2 R , 2 . Dây dẫn đồng mắc nối tiếp với dây chì nên nhiệt lợng tỏa ra trên mỗi dây tỉ lệ với điện trở : 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1 Q R l S Q R l S = = (1) Nhiệt lợng cần để dây đồng tăng thêm 1 t là: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Q c m t c l S D t= = (2) Nhiệt lợng cần để dây chì tăng từ nhiệt độ môi trờng đến nhiệt độ nóng chảy là : 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Q c m t c l S D t= = (3) Thay (2) và (3) vào (1) ta có : 1 1 1 2 2 1 2 2 2 1 c D t S S c D t = (4) Nhận thấy 2 t càng lớn thì 2 S càng nhỏ, dây chì càng dễ nóng chảy. Vậy để đảm bảo an toàn thì ta chọn : 0 2 327 7 320t C = = . Thay các giá trị 1 t và 2 t vào (4) ta đợc : 2 S = 0,47.10 -6 (m 2 ) Vậy để an toàn ta nên dùng dây chì có tiết diện : 0,47.10 -6 m 2 = 0,47 mm 2 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 3 (1,5đ) Ký hiệu A R , V R lần lợt là điện trở của ampe kế và vôn kế. - Khi R mắc song song với ampe kế, ampe kế chỉ 1 I , hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là: 1 1 (1 ) A A V R U I R I R R = + + ; hay 1 ( ) A A V V R R R R R R I U R + + = (1) - Khi R mắc song song với vôn kế, số chỉ của ampe kế là 2 I và c.đ.d.đ qua vôn kế là V I , tơng tự nh trên ta có : ( ) A A V V V R R R R R R I U R + + = (2) So sánh (1) và (2) ta có : 1 V I I = Khi R mắc song song với vôn kế thì dòng điện qua R : 2 2 1R V I I I I I= = Số chỉ vôn kế lúc đó: 3 2 1 . ( ) (10 6).10 .500 2 V R R U U I R I I R = = = = = (V) 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 Gọi c.đ.d.đ qua R 1 là I 1 , qua R 2 là I 2 , qua R là I 3 . Điều kiện bài toán là I 3 = 0. I 1 - I 2 = I 3 = 0 I 1 = I 2 0,25 U 2 R 1 I 1 I 2 I 3 4 3đ a 1 đ U 1 = I 1 R 1 + I 3 R = I 1 R 1 (1) U 2 = I 2 R 2 + I 3 R = I 2 R 2 = I 1 R 2 (2) Từ (1) và (2) ta có : U 2 = U 1 R 2 /R 1 = 24(V) 0,25 0,25 0,25 b 1 đ Bây giờ c.đ.d.đ qua 1 R là 1 I , qua 2 R là 2 I và qua R là 3 I . Theo định luật Ohm ta có : - Với vòng CABDC : 1 1 3 1 1 1 2 1 I R I R I R I R I R U + = + = (1) - Với vòng AEFBA : 2 2 3 2 2 1 2 2 I R I R I R I R I R U = + = (2) Thay 1 12U = và 2 6U = và giải hệ phơng trình (1) và (2) ta có : 1 24 18 2 3 R I R + = + ; 2 6 18 2 3 R I R + = + 3 1 2 18 2 3 I I I R = = + 3 18 2 3 AB R U I R R = = + 0,25 0,25 0,25 0,25 c 1 đ - Khi R=0 thì 0 AB U = Trờng hợp này tơng ứng với việc ta mắc vào giữa A và B một ampe kế có điện trở rất nhỏ. - Khi R thì 18 6 3 AB U = (V) Trờng hợp này tơng ứng với việc ta mắc vào giữa A và B một vôn kế có điện trở vô cùng lớn. 0,25 0,75 5 (1,5đ) Do không có quả cân nên ta dùng cát làm bì. Tiến hành theo các bớc: - Dùng cân xác định tổng khối lợng của cốc trong bình nhiệt lợng kế và một cốc thủy tinh (theo khối lợng cát). - Bỏ cốc trong bình nhiệt lợng kế ra rồi rót nớc vào trong cốc thủy tinh tới khi thăng bằng, ta đợc khối lợng nớc trong cốc thủy tinh bằng khối lợng cốc của nhiệt lợng kế. - Làm tơng tự với cốc thủy tinh thứ hai chứa dầu, ta có một khối lợng dầu bằng khối lợng nớc ở cốc kia. - Đo nhiệt độ ban đầu 1 t của dầu. - Đổ nớc vào cốc nhiệt lợng kế rồi đun nóng tới nhiệt độ 2 t . Đổ dầu ở nhiệt độ 1 t vào nhiệt lợng kế rồi khuấy đều và đo nhiệt độ 3 t khi thiết lập cân bằng nhiệt. - Gọi m là khối lợng cốc thuộc nhiệt lợng kế (cũng là khối lợng của nớc, khối lợng của dầu); 1 c , 2 c và 3 c lần lợt là nhiệt dung riêng của cốc, nớc và dầu. Phơng trình cân bằng nhiệt là : 1 2 2 3 3 3 1 ( ).( ) ( )mc mc t t mc t t+ = Từ đó ta tính đợc : 2 3 3 1 2 3 1 ( ). t t c c c t t = + 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 U 1 R 2 I 2 U 1 U 2 R 1 R 2 2 I 3 I 1 I 2 I . bằng 0,8 lần khối lợng riêng của nớc, bán k nh trong của cốc gấp 5 lần bề dày th nh cốc và tiết diện của b nh gấp 2 lần tiết diện của cốc. Bài 2 : (2 điểm). h nh theo các bớc: - Dùng cân xác đ nh tổng khối lợng của cốc trong b nh nhiệt lợng kế và một cốc thủy tinh (theo khối lợng cát). - Bỏ cốc trong b nh nhiệt