Đề khảo sát đội tuyển học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2018-2019 - Phòng giáo dục và đào tạo Ngọc Lặc

Nội dung text: Đề khảo sát đội tuyển học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2018-2019 - Phòng giáo dục và đào tạo Ngọc Lặc

1. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KHẢO SÁT ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 9 NGỌC LẶC CẤP TỈNH NĂM HỌC: 2018-2019 Môn thi: Vật Lí Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: /02/2019 (Đề thi gồm 02 trang, 05 câu) Câu 1: (5,0 điểm) Hàng ngày một ô tô chở gạo đi từ địa điểm A đến địa điểm B. Khi đi ô tô chở đầy gạo, sau khi dỡ hÕt hàng xuống tại B ô tô lại quay về A để nhận hàng. Trong mỗi hành trình ô tô chuyển động đều với vận tốc tối đa có thể đạt được và thời gian lượt đi nhiều hơn thời gian lượt về là 10 phút. Trong một lần đi từ B về A, ô tô cứ chạy 10 phút lại nghỉ 10 phút, chặng cuối ô tô đi trong thời gian 5 phút và về đến A muộn hơn bình thường là 20 phút. Hãy: a) Dùng kiến thức vật lý về công suất để giải thích tại sao trong điều kiện bình thường ô tô đi từ A đến B mất nhiều thời gian hơn khi đi theo chiều ngược lại. b) Cho biết tỷ số giữa hai giá trị vận tốc của ô tô khi chở gạo và khi không chở gạo. c) Chứng tỏ rằng quãng đường AB không thể có độ dài tới 100km. Câu 2: (4,0 điểm) 0 0 Lấy 1 lít nước ở t 1 = 25 C và 1lít nước ở t 2 = 30 C rồi đổ vào một bình đã chứa sẵn 10 lít 0 nước ở t 3 = 14 C, đồng thời cho một dây đốt hoạt động với công suất 100W vào bình nước trong thời gian 2 phút. Biết rằng bình có nhiệt dung không đáng kể và được bọc cách nhiệt hoàn toàn với môi trường, nước có nhiệt dung riêng là c = 4200J/kg.độ, khối lượng riêng D = 1000kg/m3. a) Xác định nhiệt độ của nước trong bình khi đã cân bằng nhiệt ? b) Tháo bọc cách nhiệt quanh bình, thay một lượng nước khác vào bình. Cho dây đốt vào bình 0 hoạt động với công suất 100W thì nhiệt độ của nước trong bình ổn định ở t 1 = 25 C. Khi công 0 suất dây đốt là 200W thì nhiệt độ của nước ổn định ở t 2 = 30 C. Không dùng dây đốt, để duy trì 0 nước trong bình ở nhiệt độ t3 = 14 C, người ta đặt một ống đồng dài xuyên qua bình và cho nước 0 ở nhiệt độ t4 = 10 C chảy vào ống với lưu lượng không đổi. Nhiệt độ nước chảy ra khỏi ống đồng bằng nhiệt độ nước trong bình. Biết rằng công suất truyền nhiệt giữa bình và môi trường tỉ lệ thuận với hiệu nhiệt độ giữa chúng. Xác định lưu lượng nước chảy qua ống đồng ? Câu 3: (4.0 điểm). Một gương phẳng hình chữ nhật có chiều dài L 2,5m , chiều rộng đủ lớn. Đặt gương trên sàn sao cho mép dưới của gương dựa vào góc tường, mặt phản xạ của nó hợp với mặt sàn góc 600 (Hình 3). Một người tiến đến gần gương, mắt của người L này cách chân một đoạn h 3m . Khi cách tường bao nhiêu thì người đó bắt đầu nhìn thấy ảnh của: a. Mắt mình trong gương. b. Chân mình trong gương. Hình 3 Câu 4: (5,0 điểm) Một dây điện trở đồng chất tiết diện đều có giá trị 72, được uốn thành vòng tròn tâm O làm biến trở. Mắc biến trở này với 1 bóng đèn Đ 1 có ghi 6V - 1,5W và 1 bóng đèn Đ2 có ghi 3V-0,5W theo sơ đồ như hình vẽ. A, B là hai điểm cố định cùng nằm trên một đường kính của đường tròn. Con chạy C có thể dịch chuyển trên đường tròn. Đặt vào hai điểm O, A một hiệu điện thế không đổi U = 9V. Cho biết hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn Đ 1 không được vượt quá 8V. Điện trở các dây nối là không đáng kể và nhiệt độ không làm ảnh hưởng đến các điện trở trong mạch. a) Hỏi con chạy C chỉ được phép dịch chuyển Đ1 C B O A Đ2
2. trên đoạn nào của đường tròn. b) Xác định vị trí của con chạy C để đèn Đ 1 sáng bình thường. c) Có thể tìm được vị trí của C để đèn Đ2 sáng bình thường được hay không, Tại sao? Câu 5. (2,0 ®iÓm) Trong mét hép kÝn X cã m¹ch ®iÖn ®­îc ghÐp bëi c¸c ®iÖn trë gièng nhau cã gi¸ trÞ r (h×nh 3). Ng­êi ta ®o ®iÖn trë gi÷a c¸c ®Çu 2r 1 4 d©y vµ thÊy r»ng ®iÖn trë gi÷a hai ®Çu d©y 1 vµ 3 lµ R13 = 0; R ; 24 3 X 2 3 5r R R R R . Bá qua ®iÖn trë cña c¸c d©y nèi. H·y x¸c ®Þnh H×nh 3 14 12 34 23 3 c¸ch m¾c ®¬n gi¶n nhÊt c¸c ®iÖn trë trong hép kÝn trªn. HẾT
3. HƯỚNG DẪN CHẤM CÂU NỘI DUNG ĐIỂM Câu 1: a) Gọi chiều dài quãng đường AB là S, vận tốc lượt đi và lượt về lần lượt là (5điểm) v1 và v2 ;công suất của động cơ là N. A S v.t 0,5 Từ công thức tính công suất N = suy ra N = F. = F. = F . v t t t Do công suất động cơ là không đổi. v tỷ lệ nghịch với F 0,5 Lượt đi ô tô chở hàng cần lực kéo lớn hơn nên vận tốc cực đại đạt được nhỏ hơn. Cùng chiều dài quãng đường, thời gian đi tỷ lệ nghịch với vận tốc, vì vậy 0,5 lượt đi mất nhiều thời gian hơn lượt về. không cho điểm phần a) nếu như không căn cứ từ công thức tính công suất động cơ. b) Gọi thời gian ô tô thực hiện lượt đi và lượt về lần lượt là t1 và t2. 0,25 Từ đề bài t1= S/v1, t2= S/v2 S S 0,5 +10 (phút) (1). v1 v2 Trong một lượt về ô tô đã đi chặng đường cuối là s = 5.v Chặng đường 1 2. 0,25 trước đó do đi 10 phút, nghỉ 10 phút nên ô tô đi với vận tốc trung bình là v 2/2 và với thời gian nhiều hơn t1 là 20-5=15 (phút) (S 5v ) S 0,5 Từ đó có: 2 15( phut) (2). v2 v2 2 0,5 Từ (2) S= 25.v2; Thay vào (1) S= 35.v1. v 5 5 Tỷ số 1 . Giá trị vận tốc ô tô lượt đi bằng giá trị vận tốc lượt về. 0,5 v2 7 7 c) Giả sử S > 100km 25v2 > 100. và v2 > 4km/ph = 240km/h. 0,5 Một điều không xảy ra trong thực tế với vận tốc ô tô tải và như vậy đã vi phạm luật giao thông. 0,5 Câu 2: a) Gọi nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t. (4điểm) Nước nóng và dây đốt tỏa nhiệt. Nhiệt lượng tỏa ra là: 0,25 Qtỏa = m1c(t1 – t) + m2c(t2 – t) + P. Bỏ qua nhiệt dung của bình thì chỉ có nước trong bình thu nhiệt. Nhiệt lượng thu 0,25 vào là: Qthu = m3c(t – t3) Bình cách nhiệt hoàn toàn, ta có: Qtỏa = Qthu 0,25  m1c(t1 – t) + m2c(t2 – t) + P. = m3c(t – t3) 0,25 (m t m t m t )c P => t 1 1 2 2 3 3 (m1 m2 m3 )c 0,25 (1.25 1.30 10.14).4200 100.120 Thay số ta được: t 16,50 C (1 1 10)4200 0,25 b) Gọi nhiệt độ môi trường là t 0, hệ số tỉ lệ của công suất truyền nhiệt giữa bình và môi trường theo hiệu nhiệt độ giữa chúng là k(W/0C). 0,25 Khi nhiệt độ nước trong bình ổn định thì công suất tỏa nhiệt của dây đốt bằng công suất tỏa nhiệt từ bình ra môi trường, do đó: 0,25 P1 = k(t1 – t0) (1) và P2 = k(t2 – t0) (2) Chia từng vế (1) cho (2) và thay số, giải ra ta được: t = 200C và 0 0,25 k = 20(W/0C) Khi bình ở nhiệt độ t = 140C thì công suất cấp nhiệt từ môi trường vào bình là: 3 0,25 P3 = k(t0 – t3) (3) Gọi lưu lượng nước qua ống đồng là  (kg/s), 0,25
4. ' Công suất thu nhiệt của nước chảy qua ống đồng là P3 c(t3 t4 ) 0,25 Nhiệt độ bình ổn định ở t3 nên ' k(t0 t3 ) P3 P3 c(t3 t4 ) k(t0 t3 )  0,5 c(t3 t4 ) 20(20 14) Thay số ta được:  7,14.10 3 (kg / s) 7,14(g / s) 0,25 4200(14 10) Câu 3: a) J (4điểm) Để mắt M bắt đầu nhìn thấy ảnh của 0,25 mắt trong gương thì M phải nằm trên M’ đường bao của thị trường của gương Q (Hình vẽ). 0,25 MC h h A tan B CB h 3 M’ M 0,25 CB CB tan B B A N M 0,25 OA L L cos OB 2L OB OB cos K CO OB CB 2L h 3 2m O C B O C b) 0,25 Để mắt bắt đầu nhìn thấy ảnh của chân C trong gương thì C phải nằm trên đường bao của thị trường của gương (Hình vẽ). 0,25 MN MA MQ 0,25 Áp dụng tính chất đường phân giác ta có: (*) NC AC BC Đặt OC = x 0,25 AO L OK CK x cos cos NC L 0,25 tan K NC tan K x CK cos l 0,25 MN MC NC h tan K x cos 0,25 BC sin BC xsin OC 0,25 OC x x tan J CJ MJ CJ MC h CJ tan J tan J x 0,25 MQ MJ.sin J sin J h tan J Thay MN, NC, MQ, BC vào (*) ta được phương trình ẩn x: 2x 2 8x 5 0 0,25 Phương trình có hai nghiệm x1=3,22m và x2 = 0,77m. Khi người bắt đầu nhìn thấy ảnh của chân thì lấy giá trị x1= 3,22m. 0,5
5. Câu 4: a) 3,0 điểm (5điểm) Điện trở của các đèn Đ1 và Đ2 lần lượt là: 2 2 2 2 U dm1 6 U dm2 3 R1=  ; = R = 24 2=  = = 18 0,25 Pdm1 1,5 Pdm2 0,5 Gọi điện trở cung AB là R3 R3 = 36. Gọi điện trở cung AC là r () điện trở cung BC là: 36 –r ( với 0 < r <36 ) 0,25 Vẽ lại mạch điện: M r Đ1 C Đ1 A O R3 B O C A 0,25 I RBC Đ2 IBC M’ C’ Đ2 Hình1 Hình 2 R 2R3 18.36 0,25 Ta có : R23= = = 12 R 2 + R3 18 + 36 (R 23 + R BC )R AC (12 + 36- r)r (48- r)r RAC = = = R + R + R 12 + 36- r + r 48 23 BC AC 0,25 (48- r)r 1152 + 48r - r2 R = R + R = 24 + = td 1 AC 48 48 0,25 U 9.48 432 I = = 2 = 2 R td 1152 + 48r - r 1152 + 48r - r Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn Đ1 là: 432.24 10368 U1 = I.R1 = = 0,25 1152 + 48r - r2 1152 + 48r - r2 432 (48- r)r 9r(48- r) U = I.R = . = CA AC 1152 + 48r - r2 48 1152 + 48r - r2 UCA 432- 9r 9r I = = IBC = I - I r = r r 1152 + 48r - r2 1152 + 48r - r2 0,25 Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn Đ2 là: 108r U = I .R = 2 BC 23 1152 + 48r - r2 10368 Vì U1≤ 8 (V) ≤ 8 1152 + 48r - r2 0,25 1296 ≤ 1152 +48r-r2 r2 - 48r +144≤ 0 (r -24 - 432 )(r - 24 + 432 ) ≤ 0 24 - ≤ 4 r3 2 ≤ 24 + 43 44,82 » 3,2 ≤ r ≤ 44,8 0,25
6. Vì r ≤ 36 nên r 36 (loại) Vậy không thể tìm được vị trí của con chạy C để đèn Đ2 sáng bình thường. 0,25 Câu 5: + Do R13 = 0 Nên hai đầu (1) và (3) được nối với nhau bởi một dây dẫn có điện (2điểm) trở không đáng kể 0,25 2r + R r nên giữa 2 và 4 là một mạch điện mắc song song, đơn giản nhất là 24 3 0,25 mạch song song gồm hai nhánh. r r + Gọi x và y là số điện trở trên các nhánh (2) (4) xr.yr xy 2 xy 2 0,25 ta có R r r r 24 xr+yr x y 3 x y 3 Mạch điện đơn giản nên chọn x = 1 y = 2. 0.25 Giữa (2) và (4) mạch điện như hình bên (1) (4) 0,25 5r 2r + Do RNên R R R r (2) (3) 14 12 34 23 3 3 các mạch này gồm điện trở r mắc nối 0,5 tiếp với mạch (2,4) Do đó trong mạch X được mắc như sau 0,25 0,25