Bộ đề thi học sinh giỏi huyện tỉnh môn Vật lý 9

h khối lượng của khối trụ và nhiệt độ t2. b/ Phải đặt thờm lờn khối trụ một vật cú khối lượng tối thiểu bằng bao nhiờu, để khối trụ chạm đỏy bỡnh. Cõu 3 (4,0 điểm) B A R2 R1 R3 R4 C D A Hỡnh 1 Cho hai gương phẳng đặt sao cho mặt phản xạ của chỳng hợp với nhau một gúc 1200. Một điểm sỏng S đặt tại mặt phẳng phõn giỏc của gúc hợp bởi mặt phản xạ của hai gương, trước hai gương, cỏch giao tuyến của hai gương 10cm. Hóy xỏc định số ảnh của S qua hệ hai gương, vẽ ảnh và tớnh khoảng cỏch giữa cỏc ảnh. Cõu 4 (5,0 điểm) Cho mạch điện cú sơ đồ như Hỡnh 1. Biết: UAB = 10V, R1 = 2, R2 = 9, R3 = 3, R4 = 7. a/ Ampe kế cú điện trở khụng đỏng kể, tớnh số chỉ của ampe kế. b/ Thay ampe kế bằng vụn kế cú điện trở RV = 150Ω. Tỡm số chỉ của vụn kế. Cõu 5 (4,0 điểm) Điện trở của búng đốn phụ thuộc vào nhiệt độ, cường độ dũng điện qua đốn phụ thuộc vào hiệu điện thế. Giả sử một búng đốn cú quy luật phụ thuộc của cường độ dũng điện vào hiệu điện thế là I = α với hệ số α = 0,05 khi cường độ dũng điện đo bằng A và hiệu điện thế đo bằng V. Mắc búng đốn nối tiếp với một điện trở R = 240Ω rồi mắc vào nguồn cú hiệu điện thế U = 160V. Tỡm cường độ dũng điện qua đốn và cụng suất tiờu thụ của đốn. ----------------------Hết------------------ SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO PHÚ THỌ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 9 THCS Mụn: Vật lớ Năm học 2011 – 2012 (Đỏp ỏn cú 03 trang) Cõu Nội dung Điểm Cõu 1 4,0 điểm a. Thời gian bơi của vận động viờn bằng thời gian trụi của quả búng, vận tốc dũng nước chớnh là vận tốc quả búng. km/h. 0,5 Gọi vận tốc của vận động viờn so với nước là v0, vận tốc so với bờ khi xuụi dũng và ngược dũng là v1 và v2 => v1= v0 + vn ; v2 = v0 - vn. 0,5 Thời gian bơi xuụi dũng (1) 0,5 Thời gian bơi ngược dũng (2) 0,5 Theo bài ra ta cú t1 + t2 = h. (3) 0,5 Từ (1), (2) và (3) ta cú => v0 = 7,2km/h. 0,5 => Khi xuụi dũng v1 = 9(km/h); Khi ngược dũng v2 = 5,4km/h. 0,5 b. Tổng thời gian bơi của vận động viờn chớnh là thời gian búng trụi từ A đến B: h. 0,5 Cõu 2 3,0 điểm - Khi đỏy dưới khối trụ cỏch đỏy bỡnh x = 2cm thỡ thể tớch cũn lại của bỡnh (phần chứa nước): V' = x.S1 + (h1 - x)(S1 - S2) = 920cm3 cú một lượng nước trào ra khỏi bỡnh Lượng nước cũn lại trong bỡnh: m = 920g 0,5 - Khi khối trụ đứng cõn bằng ta cú: P = FA; Gọi M là khối lượng khối trụ. ị 10M = dn.V = dn.S2(h1 - x) ị M = 1,08kg 0,5 - Phương trỡnh cõn bằng nhiệt giữa nước trong bỡnh và khối trụ: c1.m(t1 - t) = c2.M(t - t2) 0,5 Thay số: 4200.0,92(80 - 65) = 2000.1,08(65-t2) ị t2 = 38,20C 0,5 Khi chạm đỏy bỡnh thỡ phần vật nằm trong chất lỏng là h1: Gọi m' là khối lượng vật đặt thờm lờn khối trụ: P + P' F'A => 10(M + m') dn.S2.h1 0,5 Thay số: m' 0,12kg, vậy khối lượng m' tối thiểu là 0,12kg. 0,5 Cõu 3 4,0 điểm S1 S G1 S2 G2 O Hỡnh vẽ 1,0 S qua G1 cho ảnh S1 đối xứng với S qua G1 nờn S1 thuộc mặt phẳng chứa G2, ảnh của S1 qua G2 trựng với S1. 0,5 S qua G2 cho ảnh S2 đối xứng với S qua G2 nờn S2 thuộc mặt phẳng chứa G1, ảnh của S2 qua G1 trựng với S2. 0,5 Vậy qua hệ gương chỉ cú hai ảnh của S 0,5 S thuộc mặt phẳng phõn giỏc của gúc hợp bởi hai gương nờn SS1 = SS2 Gúc hợp bởi hai gương là 1200 nờn = 600 ∆SS1S2 đều 1,0 Tớnh được S1S2 = ≈ 17,3cm 0,5 Cõu 4 5,0 điểm a/ (R1//R3)nt(R2//R4) R13 = 1,2Ω; R24 = 3,94Ω => R = 5,14Ω. 0,5 I = 1,95A; UAC = 2,33V; UCB = 7,67V. 0,5 I1 = 1,17A; I2 = 0,85A 0,5 => IA = I1 - I2 = 0,32A. 0,5 I2 B A R2 R1 R3 R4 C D V I I1 I-I1 I1-I2 I-I1+I2 b/ Giả sử chiều dũng điện qua vụn kế từ C đến D 0,5 - Ta cú cỏc phương trỡnh: (1) 0,5 (2) 0,5 (3) 0,5 - Giải hệ 3 phương trỡnh trờn ta cú: I1 0,915A; I2 0,008A; I 1,910A. 0,5 - Số chỉ của vụn kế: . 0,5 Cõu 5 4,0 điểm Gọi U1 là hiệu điện thế ở 2 đầu đốn và I là cường độ dũng điện trong mạch, ta cú: U = UR + U1 = I.R + 1,0 Thay số: 160 = 240I + => I2 + 0,6I - 0,4 = 0 1,0 Giải pt ta được: I = -1A (loại) và I = 0,4A. 0,5 Hiệu điện thế ở 2 đầu đốn là: V 1,0 Cụng suất tiờu thụ của đốn là: Pd = U1.I = 25,6W. 0,5 Ghi chỳ: - Nếu thớ sinh làm cỏch khỏc đỳng vẫn cho điểm tối đa theo từng phần, từng cõu. - Nếu đỏp số nào thiếu hoặc sai đơn vị thỡ trừ nửa số điếm ứng với đỏp số đú, nhưng toàn bài khụng trừ quỏ 1,0 điểm ĐỀ SỐ: 26 ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN Mụn: Vật lý 9. Năm học : 2011- 2012 Thời gian 150 phỳt( khụng kể thời gian giao đề) Cõu 1 (4 điểm). Một chiếc thuyền bơi từ bến A đến bến B ở cựng một bờn bờ sụng với vận tốc đối với nước là v1 = 3km/h. Cựng lỳc đú một ca nụ chạy từ bến B theo hướng đến bến A với vận tốc đối với nước là v2 = 10km/h. Trong thời gian thuyền đi từ A đến B thỡ ca nụ kịp đi được 4 lần quóng đường đú và về đến B cựng một lỳc với thuyền. Hóy xỏc định: a. Hướng và độ lớn vận tốc của nước sụng. b. Nếu nước chảy nhanh hơn thỡ thời gian ca nụ đi và về B (với quảng đường như cõu a) cú thay đổi khụng? Vỡ sao? Cõu 2 (4điểm). Một bỡnh hỡnh trụ cú bỏn kớnh đỏy R= 20cm được đặt thẳng đứng chứa nước ở nhiệt độ t= 20c. Người ta thả một quả cầu bằng nhụm cú bỏn kớnh R= 10cm ở nhiệt độ t= 40c vào bỡnh thỡ khi cõn bằng mực nước trong bỡnh ngập chớnh giữa quả cầu. Cho khối lượng riờng của nước D= 1000kg/m và của nhụm D= 2700kg/m, nhiệt dung riờng của nước C= 4200J/kg.K và của nhụm C= 880J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bỡnh và với mụi trường. a. Tỡm nhiệt độ của nước khi cõn bằng nhiệt. b. Đổ thờm dầu ở nhiệt độ t= 15c vào bỡnh cho vừa đủ ngập quả cầu. Biết khối lượng riờng và nhiệt dung riờng của dầu D= 800kg/m và C= 2800J/kg.K. Xỏc định: Nhiệt độ của hệ khi cõn bằng nhiệt? Áp lực của quả cầu lờn đỏy bỡnh? P A U C K Đ RX N M R2 R1 Cõu 3 (5,0 điểm). Cho mạch điện như hỡnh vẽ. Nguồn điện U cú hiệu điện thế khụng đổi là 21V; R = 4,5Ω, R1 = 3Ω, búng đốn cú điện trở khụng đổi RĐ = 4,5Ω. Ampe kế và dõy nối cú điện trở khụng đỏng kể. a. Khi khúa K đúng, con chạy C của biến trở ở vị trớ điểm N, thỡ ampe kế chỉ 4A. Tỡm giỏ trị của R2. R b. Xỏc định giỏ trị của đoạn biến trở RX ( từ M tới C) để đốn tối nhất khi khúa K mở. c. Khi khúa K mở, dịch con chạy C từ M đến N thỡ độ sỏng của đốn thay đổi thế nào? Giải thớch. Cõu 4. (3,0 điểm) Trong một bỡnh nước hỡnh trụ cú một khối nước đỏ nổi được giữ bằng một sợi dõy nhẹ, khụng gión (xem hỡnh vẽ bờn). Biết lỳc đầu sức căng của sợi dõy là 10N. Hỏi mực nước trong bỡnh sẽ thay đổi như thế nào, nếu khối nước đỏ tan hết? Cho diện tớch mặt thoỏng của nước trong bỡnh là 100cm2 và khối lượng riờng của nước là 1000kg/m3. Cõu 5:(4,0 điểm) Cho mạch điện như hỡnh vẽ. Biết UAB = 8V; R1 = 2; Điện trở ampe kế V A A B R1 M N D + - C RA = 0; Điện trở vụn kế RV vụ cựng lớn; RMN = 8. Con chạy đặt ở vị trớ nào thỡ ampe kế chỉ 1A. Lỳc này vụn kế chỉ bao nhiờu? ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM THI HSG MễN VẬT LÍ 9 Năm học : 2011- 2012 Cõu 1 a(3,0) (0,5) Gọi khoảng cỏch giữa hai bến sụng là S = AB, giả sử nước chảy từ A đến B với vận tốc u ( u < 3km/h ) (0,75) (0,75) - Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t1 = - Thời gian chuyển động của ca nụ là: t2 = (0,5) (0,5) Theo bài ra: t1 = t2 = Hay: = (1) Giải phương trỡnh (1) ta được: u - 0,506 km/h Vậy nước sụng chảy theo hướng BA với vận tốc gần bằng 0,506 km/h b (1,0) Thời gian ca nụ đi và về: t2 = Khi nước chảy nhanh hơn (u tăng) v2 - u2 giảm t2 tăng (S, v2 khụng đổi) Cõu 2 a (2,0) Nhiệt độ của nước khi cõn bằng nhiệt (0,5) - Khối lượng của nước trong bỡnh 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). (1,0) - Phương trỡnh cõn bằng nhiệt: cm( t - t ) = cm( t- t ) Suy ra: t = = 23,7c. b(2,0) (0,5) - Thể tớch của dầu và nước bằng nhau nờn khối lượng của dầu là: m= = 8,37 (kg). (1,0) - Tương tự như trờn, nhiệt độ của hệ khi cõn bằng nhiệt là: t= 21c (0,5) - Áp lực của quả cầu lờn đỏy bỡnh là: F = P2- FA= 10.m2 - . R( D+ D).10 75,4(N) Cõu 3(5,0) a/Khi K đúng và con chạy ở đầu N thỡ toàn bộ biến trở MN mắc song song với ampe kế. Khi đú mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1 Lỳc này ampe kế đo cường độ dũng điện mạch chớnh (1) (0,5) Mặt khỏc: (2) (0,5) Từ (1) và (2) giải ra: R2 = 4,5Ω (0,5) R2 P C U Đ RX N M R-RX R1 b/Gọi điện trở của phần biến trở từ M tới con chạy là RX, như vậy điện trở của đoạn từ C đến N là R - RX. Khi K mở mạch điện thành: R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]} (0,5) Điện trở toàn mạch: (0,5) Cường độ dũng điện ở mạch chớnh: (0,5) UPC = I.RPC = (0,5) Cường độ dũng điện chạy qua đốn: (3) (0,5) Đốn tối nhất khi Iđ nhỏ nhất. Mẫu của biểu thức trong vế phải của (3) là một tam thức bậc hai mà hệ số của RX õm. Do đú mẫu đạt giỏ trị lớn nhất khi: hoặc phõn tớch: để RX = 3 (0,5) Vậy khi Rx = 3Ω thỡ Iđ nhỏ nhất, đốn tối nhất. c/Theo kết quả cõu trờn, ta thấy: Khi K mở, nếu dịch chuyển con chạy từ M tới vị trớ ứng với RX = 3Ω thỡ đốn tối dần đi, nếu tiếp tục dịch chuyển con chạy từ vị trớ đú tới N thỡ đốn sẽ sỏng dần lờn. (0,5) Cõu4(3,0) Nếu thả khối nước đỏ nổi (khụng buộc dõy) thỡ khi nước đỏ tan hết, mực nước trong bỡnh sẽ thay đổi khụng đỏng kể. Khi buộc bằng dõy và dõy bị căng chứng tỏ khối nước đỏ đó chỡm sõu hơn so với khi thả nổi một thể tớch DV, khi đú lực đẩy Ac-si-met lờn phần nước đỏ ngập thờm này tạo nờn sức căng của sợi dõy. Ta cú: FA = 10.DV.D = F 10.S.Dh.D = F (với Dh là mực nước dõng cao hơn so với khi khối nước đỏ thả nổi) => Dh = F/10.S.D = 0,1(m) Vậy khi khối nước đỏ tan hết thỡ mực nước trong bỡnh sẽ hạ xuống 0,1m 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 V C º D A AºM BºN R1 Rx Cõu 5(4,0) - Vỡ điện trở của ampe kế Ra = 0 nờn: UAC = UAD = U1 = I1R1. = 2.1 = 2 (V) 0,5 Gọi điện trở phần MD là x (x³ 0) thỡ: -; 0,25 - 0,25 - 0,5 - 0, 5 - 0, 5 - Giải được x = ±4. 0, 5 - ị x = 4 ị Con chạy ở chớnh giữa MN 0, 5 - Chỉ số vụn kế bằng UDN = (V) 0, 5 (Hoặc UDN = UAB - UAD = 8 - 2 = 6 (V)). - Thớ sinh giải theo cỏch khỏc, nếu đỳng vẫn cho đủ điểm số theo phõn phối điểm này.