Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở Giáo dục và đào tạo Nghệ An

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở Giáo dục và đào tạo Nghệ An

1. SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9 CẤP THCS NĂM HỌC 2015 – 2016 Đề chính thức Môn thi: VẬT LÝ - BẢNG A Thời gian: 150 phút ( không kể thời gian giao đề) Câu 1 (4,0 điểm) Có hai xe khởi hành tại A. Xe thứ nhất khởi hành lúc 8 giờ sáng đi theo hướng AB (đường kính của vòng tròn) với vận tốc không đổi v 1= 10 km/h; xe thứ hai chuyển động trên đường tròn trong thời gian đầu với vận tốc không đổi v. Khi tới B xe thứ hai nghỉ 5 phút vẫn chưa thấy xe thứ nhất tới, nó tiếp tục chuyển động với vận tốc bằng 3v. Lần này tới B xe thứ hai nghỉ 10 phút vẫn chưa gặp xe thứ nhất. Xe thứ hai tiếp tục chuyển động với vận tốc bằng 4v thì sau đó hai A B xe gặp nhau tại B (Hình 1). a) Hỏi hai xe gặp nhau lúc mấy giờ? Hình 1 b) Tính vận tốc của xe thứ hai? Biết rằng xe thứ 2 khởi hành lúc 9 giờ sáng. Vòng tròn có bán kính R = 50 km. Câu 2 (3,0 điểm) Một bình có dung tích 1dm 3 đựng 800g nước ở 20 0C, người ta thả vào đó một cục sắt đặc có thể tích 500cm3 ở 1000C. Cục sắt ngập hoàn toàn trong nước. Hãy tính: a) Nhiệt độ của hệ khi có cân bằng nhiệt. Biết hiệu suất của quá trình là 80%. Cho: nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của sắt và nước tương ứng là 460J/kg.K; 7800kg/m3 và 4200J/kg.K; 1000kg/m3. b) Áp lực của cục sắt tác dụng lên đáy bình? Câu 3 (4,0 điểm) Một hộp kín có 3 đầu ra (hình 2). Biết trong hộp kín 2 là sơ đồ mạch điện được tạo bởi các điện trở. Nếu mắc các chốt 1 và 3 1 3 vào hiệu điện thế U=15V thì hiệu điện thế đo được giữa các chốt 1,2 là U12 = 6V, và giữa 2 chốt 2,3 là U23= 9V. Nếu mắc các chốt 2,3 vào hiệu Hình 2 điện thế U thì U21=10V và U13=5V. Nếu mắc các chốt 1,2 vào hiệu điện thế U thì hiệu điện thế U 13 và U32 là bao nhiêu? Vẽ sơ đồ mạch điện trong hộp kín với số điện trở ít nhất. Cho rằng điện trở nhỏ nhất trong mạch điện này là R, hãy tìm giá trị các điện trở còn lại trong mạch điện theo R. Câu 4 (4,0 điểm) Cho 3 đèn Đ1, Đ2, Đ3 và 1 điện trở r. Chúng được mắc vào 2 cực A, B của nguồn điện có hiệu điện thế U = 15V, theo 2 cách mắc như hình vẽ 3 và 4. Biết trong cả hai cách mắc 3 đèn đều sáng bình thường. a) Tìm điện trở các đèn theo r. b) Cho r = 3 . Tìm số ghi trên mỗi đèn. c) Không tính toán, hãy lập luận cho biết cách mắc nào có hiệu suất cao hơn? (Coi điện năng tiêu thụ trên r là hao phí) Đ1 Đ1 Đ2 X Đ3 X r - B X r A+ - B A+ X X X Đ3 Đ2 Hình 3 Hình 4 Câu 5 (5,0 điểm) .S’ a) Cho AB là trục chính của thấu kính, S là điểm sáng, .S S’ là ảnh của S tạo bởi thấu kính (hình 5). Hỏi thấu kính loại gì? A B Trình bày cách xác định quang tâm và các tiêu điểm chính của thấu kính. Hình 5 b) Hai điểm sáng S1và S2 nằm trên trục chính và ở hai bên thấu kính, cách thấu kính lần lượt là 6 cm và 12 cm. Khi đó ảnh của S 1 và S2 tạo bởi thấu kính là trùng nhau. Vẽ hình, giải thích sự tạo ảnh và từ hình vẽ, hãy tính tiêu cự của thấu kính. Hết Họ và tên thí sinh: Số báo danh:
2. SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9 CẤP THCS NĂM HỌC 2015 – 2016 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn: Vật lý 9 bảng A (Hướng dẫn chấm này gồm 4 trang) Câu Đáp án Cho điểm a) Chọn mốc thời gian là lúc 9 giờ sáng. Câu 1:4,0đ Lúc đó: - Xe 1 đã đi được 1h và đến C (trên đ.kính AB). chia ra: AC= 10 km/h .1h= 10 km. a) 1,50đ - Xe 2 bắt đầu khởi hành tại A. -Tính được Như vậy, ta có thể coi cùng lúc 9 giờ hai xe cùng khởi hành: thời gian xe xe 1 tại C, xe 2 tại A. Khi hai xe gặp nhau tại B thì thời gian 1 đến B cho chuyển động của hai xe là như nhau. 1,0đ. - Gọi T1là thời gian chuyển động của xe 1 từ C đến B: - KL hai xe CB AB 10 2R 10 2.50 10 gặp nhau T1 = 9(h) (1) v v v 10 lúc 18 giờ 1 1 1 (6 giờ 1 Khi xe 1 đến B thì xe 2 cũng vừa tới đó, vậy hai xe gặp nhau lúc chiều) 0,5đ 9+9=18 giờ, tức là 6 giờ chiều. b) - Gọi t2 là thời gian xe 2 chuyển động lần đầu trên ½ đường tròn với b)2,50đ chia vận tốc v: ra: R Tính đúng t2= v T2 cho 1,0đ - Gọi t’2 là thời gian xe 2 chuyển động trọn 1 vòng tròn từ B với vận -T1=T2 suy tốc 3v: ra: 2 R v 39km/h t’2= 3v cho 0,50đ Tính được - Gọi t’’ 2 là thời gian xe 2 chuyển động tiếp 1 vòng tròn từ B với vận tốc 4v: kết quả 2v, 3v mỗi kết 2 R t’’2= quả cho 4v 0,50đ 1 - Thời gian xe 2 nghỉ tại B là: t3= 5ph + 10 ph =15 ph = h 4 - Thời gian kể từ lúc xe 2 khởi hành cho tới lúc gặp xe 1 là: R 2 R 2 R 1 T2= t2+ t’2 + t’’2 + t3= + + + v 3v 4v 4 R 2 1 1 R 13 1 =(1 ) = . (2) v 3 2 4 v 6 4 - Khi 2 xe gặp nhau thì T1= T2 R 13 1 1 R 13 => 9 = . => 9- . v 6 4 4 v 6 35 R 13 => = . 4 v 6
3. 13.4. R 13.4.3,14.50 => Vận tốc v = 39km / h 35.6 35.6 Vậy ta có: + Vận tốc lúc đầu của xe 2 là v 39km/h. + Vận tốc lần hai của xe 2 là 3v 117 km/h + Vận tốc lần ba của xe 2 là 4v 156 km/h 3 a/ Khi thả cục sắt có V1 = 500cm vào bình, có 1 lượng nước tràn ra và thể tích Câu 3.(3,0 ). phần nước còn lại là: a) 2,0đ 3 V2 = Vb – V1 = 1000 – 500 = 500 (cm ) 0,25 Khối lượng nước có trong bình là: m2 = V2 . D2 = 500 . 1 = 500(g) = 0,5 kg 0,25 Khối lượng cục sắt là: 0,25 m1 = V1. D1 = 500 . 7,8 = 3900 (g) = 3,9kg 0,25 Vì H = 80% = 0,8 nên: Q = 0,8 Q 0,50 2 thu toả c 2 m2 ( t – t2) = 0,8 c1 m1 (t1 – t) 0,50 4200.0,5.(t – 20 ) = 0,8.460. 3,9 (100 – t ) Biến đổi và tính được t 52,50 C b) Tính được b/ Cục sắt nằm yên, áp lực tác dụng lên đáy bình: F=34N cho F = P - FA = 10m1 – dn.V1 = 10. 3,9 – 10000. 0,0005 = 34 (N) 1,0đ Vậy áp lực của cục sắt tác dụng lên đáy bình là: 34N H.đ.thế của nguồn không đổi U= 15V. Theo bài ra: Khi thay đổi h.đ.thế đầu vào Câu 3: 4,0 đ thì h.đ. thế đầu ra cũng thay đổi,suy ra các chốt phải có điện trở khác nhau. Vì số * Cách mắc điện trở ít nhất là 3 gọi các điện trở đó là R 1, R2, R3. Có hai cách mắc khác nhau: 1: 2,0đ - Vẽ hình: Cách 1: Mắc dạng hình sao: 2 0,50đ - Khi U13 =15V thì U12 = 6V, U23 = 9V -Đưa ra các R U 6 2 =>Ta có: 1 12 = (1) R2 pt (1), (2) R3 U23 9 3 cho 0,25đ. - Khi U23=15V thì U21=10V, U13 = 5V -Tính được R U 10 R giá trị các => 2 21 2 (2) 1 R1 3 3 3 R U 5 điện trở: 3 13 0,50đ Từ (1) và (2) suy ra R1 là nhỏ nhất: R1=R; R3 = 1,5R; R2 = 3R - Đưa ra các U13 R1 R 1 pt (3), (4) - Khi U12=15V, ta có: (3). U32 R2 3R 3 cho 0,25đ. Lại có: U13+U32 = U12 = 15V (4) -Tính được U13, U32 cho Suy ra: U13=3,75V, U32=11,25V 0,50đ. 2 * Cách mắc Cách 2: Mắc hình tam giác 2: 2,0đ - Khi U13 = 15V, thì U12 = 6V, U23 = 9V, - Vẽ hình: R U 6 2 R3 R 0,50đ ta có:3 12 (1) 1 R U 9 3 -Đưa ra các 1 23 pt (1), (2) - Khi U23 = 15V thì U21 = 10V, U13 = 5V, cho 0,25đ. R U 10 ta có:3 21 2 (2) 1 3 -Tính được R2 R2 U13 5 giá trị các Từ (1) và (2) suy ra R2 là nhỏ nhất, R2 = R, suy ra: R3= 2R, R1 = 3R. điện trở: 0,50đ U13 R2 R 1 - Khi U12 = 15V, ta có: (3). - Đưa ra các U R 3R 3 32 1 pt (3), (4) - Lại có: U13 + U23 = U12 =15V (4) cho 0,25đ. suy ra:U13 = 3,75V, U32 = 11,25V. -Tính được
4. U13, U32 cho 0,50đ. a) Gọi cường độ dòng điện và h.đ.thế định mức của đèn 1, đèn 2 và Câu 4. 4,0đ đèn 3 tương ứng là I1, U1, I2, U2 và I3, U3. Ta có : a)cho 1,75 Theo sơ đồ 3: I1 = I2, U3 = U1+U2 (1) chia ra: Theo sơ đồ 4: U1 = U2 ; I3 = I1+I2 (2) Đưa ra 2 2 Từ đó ta có: P1=P2 => R1=R2 ; P3=4P1 (3) hay R3 I3 = 4R1 I1 được(4)cho 2 2 1,00đ. R1 I3 (2I1)  2 =2 1 , suy ra: R3=R1=R2.=R (4) Tính được R3 4I1 4I1 r=R1=R2=R3 Theo sơ đồ 3: U = 2I1.R + 3I1r (5) cho 0,75đ 4 Theo sơ đồ 4: U = I1R + 2I1R + 2I1r (6) Từ (5) và (6) ta có: 2I1.R + 3I1r = I1R+ 2I1R+ 2I1r hay: r =R = R1= R2 = R3 b)Cho 1,50 b) Theo kết quả mục a và giả thiết: r = R = R1 =R2 = R3 = 3Ω. Tính I1 cho Thay vào pt (5): 15 = 2.I1.3 + 3I1.3 => I1=1(A) 0,50. Hiệu điện thế định mức của đèn 1 và 2 là: U1= U2 = I1.R1 =1.3 = 3 (V) Tìm được Công suất định mức của đèn 1 và đèn 2 là: P1 = P2 = I1U1 = 1.3 =3 (W) kq đúng số Hiệu điện thế định mức của đèn 3: U3 = 2U1 = 6V ghi đèn 1,2 Công suất định mức của đèn 3: P3 = 4P1 = 4.3 = 12W. cho 0,50; Vậy số ghi trên đèn 1và đèn 2 giống nhau là 3V-3W. Tìm đúng Số ghi trên đèn 3 là 6V-12W số ghi trên c) Công suất có ích trên hai sơ đồ là như nhau và bằng tổng công suất 3 đèn 3 cho đèn. Công suất hao phí là công suất nhiệt trên điện trở r tỷ lệ thuận với 0,50. bình phương cường độ dòng điện qua r, theo đó cường độ dòng điện qua r c)cho 0,75. ở sơ đồ hình 3 lớn hơn cường độ dòng điện qua r ở sơ đồ hình 4. Vậy hao phí điện năng trên r ở sơ đồ hình 3 lớn hơn, do đó hiệu suất của mạch điện hình 4 cao hơn. a) Vì ảnh S’nằm cùng phía với S và xa trục chính AB hơn, nên thấu kính Câu 5:5,0đ này là hội tụ. a)2,0đ - Kẻ S’S cắt trục chính AB tại O, S’ - Xđ TK hội I . O là quang tâm thấu kính hội tụ. F’ S F tụ: 0,50 Dựng TK hội tụ tại O. A B - XĐ quang O 5 - Từ S kẻ tia SI//AB cắt thấu kính tại I. tâm: 0,5 Kẻ S’I cắt AB tại F’, lấy F đối xứng với F’ - XĐ tiêu qua O. F và F’ là hai tiêu điểm của thấu kính. điểm: 0,50 - Vẽ hình b) N đúng: 0,50 I M b)3,0đ S. - Lập luận F S1 O F’ S2 Hai ảnh của S1 và S2 tạo - Hai ảnh của S1 và S2 tạo bởi thấu kính phải có một ảnh thật và một ảnh ảo bởi thấu trùng nhau tại S. kính phải có Vì S1O ; SO SN SO Cho 1,0đ. - Vẽ hình
5. SO SI SO đúng 1,0đ OI//NF’ => . (Với: OF = OF’= f ) SF ' SN SO f - Tính được tiêu cự cho SO 6 SO 6 => (1) => f.SO = 6(SO + f) (2) 1,0đ SO SO f f Vì S2I//OM, tương tự như trên ta có: SF S0 SM SO f SO f => = f .SO 12(SO f ) (3) SO SS2 SI SO SO 12 12 Từ (2) và (3) suy ra: 6(SO +f) = 12(SO –f) => 3f =SO Thay vào (1) ta được: 3 f 6 tính được f = 8cm 4 f f Lưu ý: Học sinh có thể giải cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.