Ngân hàng đề thi chọn HSG cấp tỉnh môn Vật lí 9 - Phần Nhiệt học

NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (NHIỆT HỌC - 4 điểm)
Bài 2.1:
Một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 0,5 kg chứa 2,5 kg nước ở 20oC. Muốn đun sôi lượng nước đó trong 25 phút thì ấm phải có công suất là bao nhiêu ? Biết rằng nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J/kg.K, nhiệt dung riêng của nhôm là c1 = 880 J/kg.K và 30% nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh.
HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM
Đáp án
Điểm
 Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ của ấm nhôm từ 20oC tới 100oC là:
 Q1 = m1c1(t2 – t1) = 0,5.880(100 – 20) = 35200 J
 Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ của nước từ 20oC tới 100oC là:
 Q2 = mc(t2 – t1) = 2.4200(100 – 20) = 840000 J
 Nhiệt lượng tổng cộng cần thiết:
 Q = Q1 + Q2 = 35.200 + 8400.000 = 875200 J (1)
 Mặt khác nhiệt lượng có ích để đun nước do ấm điện cung cấp trong thời gian 25 phút là:
 (2)
(Trong đó: H = 100% - 30% = 70%; P là công suất của ấm điện và thời gian t = 25 phút = 1500 giấy)
 Từ (1) và (2) ta được: 
0,50 đ
0,50 đ
0,50 đ
0,50 đ
0,50 đ
1,50 đ
NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (NHIỆT HỌC - 4 điểm)
Bài 2.2
Một nhiệt lượng kế ban đầu không chứa gì, có nhiệt độ t0. Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 50C. Lần thứ hai, đổ thêm một ca nước nóng như trên vào thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 30C nữa. Hỏi nếu lần thứ ba đổ thêm vào cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm bao nhiêu độ nữa ?
	 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH MÔN VẬT LÝ 9:
Bài 2.2
(4,0đ)
Gọi: qK là nhiệt dung của nhiệt lượng kế.
 qC là nhiệt dung của một ca nước nóng, t là nhiệt độ của nước nóng.
0,5đ
 - Khi đổ một ca nước nóng lần 1: (1) 
0,5đ
- Khi đổ thêm 1 ca nước nóng lần hai:
 (2)
0,5đ
- Khi đổ thêm 5 ca nước nóng lần ba: (3)
0,5đ
- Từ (1) và (2) ta có : (3’) 
0,5đ
- Từ (2) và (3) ta có : (4) 
0,5đ
- Thay (3’) vào (4) ta có : 
0,5đ
 6 0C
0,5đ
NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (NHIỆT HỌC - 4 điểm)
Bài 2.3
Một nhiệt lượng kế khối lượng m = 120 g, chứa một lượng nước có khối lượng m = 600 g ở cùng nhiệt độ t = 20C. Người ta thả vào đó hỗn hợp bột nhôm và thiếc có khối lượng tổng cộng m = 180 g đã được nung nóng tới 100C. Khi có cân bằng nhiệt nhiệt độ là t = 24C. Tính khối lượng của nhôm và của thiếc có trong hỗn hợp. Nhiệt dung riêng của chất làm nhiệt lượng kế, của nước, của nhôm, của thiếc lần lượt là: c = 460J/kg.độ, c = 4200J/kg.độ, c = 900J/kg.độ, c= 230J/kg.độ 
HƯỚNG DẪN CHẤM
Nhiệt lượng do bột nhôm và thiếc toả ra là : 
Nhôm : Q = m.C.(t- t )
Thiếc : Q= m.C.( t- t )
0.25
0.25
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước hấp thụ 
Nhiệt lượng kế : Q = m.C.(t - t ) 
Nước : Q= m.C.( t - t)
0.25
0.25
Khi cân bằng nhiệt : Q + Q= Q+ Q
m.C.(t - t ) + m.C.( t - t) = m.C.(t- t ) + m.C.( t- t )
1.0
óm.C + m.C= = = 135,5
è m+ m= 0,18 (kg)
1.0
 m.900 + m.230 = 135,5 
Giải ra ta có m= 140 g ; m= 40 g
Vậy khối lượng của nhôm là 140 gam khối lượng của thiếc là 40 gam 
1.0
NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (NHIỆT HỌC - 4 điểm)
Bài 2.4:
Có hai bình cách nhiệt. Bình A chứa 6 lít nước ở nhiệt độ t1 = 600C còn bình B chứa 2 lít nước ở t2 = 200C. Đầu tiên người ta rót một lượng nước từ bình A sang bình B. Khi nước ở bình B đã cân bằng nhiệt, người ta lại rót nước từ bình B sang bình A để thể tích nước trong bình A là 5 lít. Khi đó nhiệt độ nước trong bình A là 570C. 
Hỏi trong lần rót thứ nhất, phần nước ở bình A được đổ vào bình B có thể tích là bao nhiêu? Bỏ qua nhiệt dung riêng của các bình. Coi khối lượng riêng của nước không phụ thuộc vào nhiệt độ.
HƯỚNG DẪN CHẤM
Gọi c là nhiệt dung riêng của nước; D là khối lượng riêng của nước
* Lần 1: Rót nước từ bình A à B một thể tích V1
PTCB nhiệt ở bình B: cD.V1 (60 - tCB) = cD.2.(tCB - 20) 
V1 (60 - tCB) = 2.(tCB - 20) (1)
0.5
0,5
* Lần 2: Rót nước từ bình B à A một thể tíchV2
Theo đề bài ta có: (6 -V1) +V2 = 5
V2 =V1 – 1 (2)
PTCB nhiệt ở bình A: cD. (6 -V1). (60 - 57) = cD.V2 (57 - tCB) (3)
0.5
0,5
ừ (2; 3) thì: (6 -V1). 3 = (V1 – 1). (57 - tCB) 
Từ (1; 2) ta có: 2.tCB – 40 = 75 – tCB 
tCB = 115/3
0.5
0,5
Suy ra: 
Vậy phần thể tích nước rót từ bình A sang bình B là 1,7 lít
0.5
0.5
NGÂN HÀNG ĐỀ THI KỲ THI CHỌN HSG LỚP 9 VÒNG TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ (NHIỆT HỌC - 4 điểm)
Bài 2.5:
Một bình hình trụ có bán kính đáy R= 20cm được đặt thẳng đứng chứa nước ở nhiệt độ t= 20c. Người ta thả một quả cầu bằng nhôm có bán kính R= 10cm ở nhiệt độ t= 40c vào bình thì khi cân bằng mực nước trong bình ngập chính giữa quả cầu. 
Cho khối lượng riêng của nước D= 1000kg/m và của nhôm D= 2700kg/m, nhiệt dung riêng của nước C= 4200J/kg.K và của nhôm C= 880J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và với môi trường.
	a. Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt.
	b. Đổ thêm dầu ở nhiệt độ t= 15c vào bình cho vừa đủ ngập quả cầu. Biết khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của dầu D= 800kg/m và C= 2800J/kg.K.
	Xác định: Nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt? Áp lực của quả cầu lên đáy bình? 
	HẾT
Hướng dẫn chấm.
Câu 2
Nội dung đạt được
Điểm
a (2,0)
Nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt
- Khối lượng của nước trong bình là:
m= V.D= (R.R- .R).D 10,467 (kg). 
0,5
- Khối lượng của quả cầu là: m= V.D= R.D= 11,304 (kg).
0,5
- Phương trình cân bằng nhiệt: cm( t - t ) = cm( t- t )
Suy ra: t = = 23,7c. 
0,5
0,5
b
(2,0)
- Thể tích của dầu và nước bằng nhau nên khối lượng của dầu là: m= = 8,37 (kg). 
0,5
- Tương tự như trên, nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt là:
t= 21c 
0,5
- Áp lực của quả cầu lên đáy bình là: F = P2- FA= 10.m2 - . R( D+ D).10 75,4(N) 
1,0