Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Khối 9 - Năm học 2010-2011 - Sở Giáo dục và đào tạo Thanh Hóa

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Khối 9 - Năm học 2010-2011 - Sở Giáo dục và đào tạo Thanh Hóa

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Kè THI VÀO LỚP 10 THPT CHUYấN LAM SƠN THANH HểA NĂM HỌC 2010 - 2011 ĐỀ CHÍNH THỨC Mụn thi: Vật lý (Đề thi gồm 1 trang) (Dành cho thớ sinh thi vào lớp chuyờn Vật lý) Thời gian làm bài: 150 phỳt (khụng kể thời gian giao đề) Ngày thi: 20/6/2010 Cõu 1 (2,0 điểm): Một cậu bộ đi lờn nỳi với vận tốc 1 m/s. Khi cũn cỏch đỉnh nỳi 100 m, cậu bộ thả một con chú và nú bắt đầu chạy đi chạy lại giữa cậu bộ và đỉnh nỳi. Con chú chạy lờn đỉnh nỳi với vận tốc 3 m/s và chạy lại phớa cậu bộ với vận tốc 5 m/s. Tỡm quóng đường mà con chú đó chạy được từ lỳc được thả đến lỳc cậu bộ lờn tới đỉnh nỳi. Cõu 2 (2,0 điểm): Hai thựng như nhau cú dạng hỡnh trụ đứng, đỏy mỏng, độ cao mỗi thựng là h. Thựng 1 thứ nhất chứa nước đến độ cao h, nhiệt độ nước bằng nhiệt độ trong phũng là 250C ; thựng thứ hai 3 khụng chứa gỡ. Người ta dựng nước ở nhiệt độ 1000C đổ vào hai thựng cho đến khi đầy. Khi trạng thỏi cõn bằng nhiệt được thiết lập, dựng nhiệt kế đo nhiệt độ nước trong thựng thứ nhất được 700C. Hỏi nhiệt độ nước ở thựng thứ hai sẽ là bao nhiờu ? Bỏ qua mọi hao phớ do mất mỏt về nhiệt với khụng khớ bờn ngoài và sự gión nở vỡ nhiệt . Cõu 3 (2,0 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ 1. A R D Đ B Biết R = 4 , đốn Đ ghi 6V - 3W, UAB = 9 V khụng đổi, Rx là biến trở. Điện trở của đốn khụng đổi. Rx Xỏc định giỏ trị của Rx để : a) Đốn sỏng bỡnh thường. Hình vẽ 1 b) Cụng suất tiờu thụ trờn biến trở là lớn nhất. Tớnh cụng suất đú. Cõu 4 (2,0 điểm): Một thấu kớnh hội tụ cú tiờu cự f. a) Điểm sỏng S qua thấu kớnh cho ảnh thật S'. Gọi khoảng cỏch từ S đến thấu kớnh là d, từ S' đến thấu kớnh là d', chứng minh L 1 1 1 B cụng thức: = + . f d d' b) Đặt một vật sỏng phẳng AB trước thấu kớnh sao cho điểm A A F O F' nằm trờn trục chớnh và AB nghiờng với trục chớnh một gúc α = 600 như hỡnh vẽ 2. Biết OA = 40 cm, AB = 8 cm, f = 20 cm. Hỡnh vẽ 2 Hóy dựng ảnh của vật AB qua thấu kớnh, núi rừ cỏch dựng và hóy xỏc định độ lớn của ảnh. Cõu 5 (2,0 điểm): Cho mạch điện như hỡnh vẽ 3. Cỏc điện trở cú A R giỏ trị chưa biết. Khi mắc nguồn điện cú hiệu điện thế U khụng 1 C đổi vào hai điểm A và C hoặc hai điểm B và D thỡ cụng suất tỏa nhiệt trong mạch là như nhau và bằng P. Khi mắc nguồn điện R R trờn vào hai điểm B và C hoặc hai điểm A và D thỡ cụng suất tỏa 2 4 nhiệt trong mạch cũng như nhau và bằng 2P. Hỏi khi mắc nguồn điện trờn vào hai điểm C và D thỡ cụng suất tỏa nhiệt trong mạch D R3 B là bao nhiờu ? Hỡnh vẽ 3 Hết Họ và tờn thớ sinh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SBD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chữ kớ giỏm thị 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chữ kớ giỏm thị 2. . . . . . . . . . . . . . . .
2. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO Kè THI VÀO LỚP 10 THPT CHUYấN LAM SƠN THANH HểA Năm học 2010-2011 HƯỚNG DẪN CHẤM MễN VẬT Lí (Hướng dẫn chấm gồm 4 trang) TT Nội dung – Yờu cầu Điểm Gọi vận tốc của cậu bộ là v, vận tốc của con chú khi chạy lờn đỉnh nỳi là v1 và khi Cõu 1 chạy xuống là v .Giả sử con chú gặp cậu bộ tại một điểm cỏch đỉnh nỳi một khoảng L, (2,0 đ) 2 thời gian từ lần gặp này đến lần gặp tiếp theo là T. 0,25đ - Thời gian con chú chạy từ chỗ gặp cậu bộ tới đỉnh nỳi là L/v1 . Thời gian con chú chạy từ đỉnh nỳi tới chỗ gặp cậu bộ lần tiếp theo là T- L/v và quóng đường con chú 1 0,25đ chạy trong thời gian này là v2 (T- L/v1 ). Quóng đường cậu bộ đó đi trong thời gian T là vT. Ta cú phương trỡnh: v L(1 + 2 ) L v1 0,25đ L = vT + v2 (T - ) T = (1) v1 v + v2 - Quóng đường con chú đó chạy cả lờn nỳi và xuống nỳi trong thời gian T là: L Sc = L + v2 (T - ) . Thay T từ pt (1) vào ta cú: v1 2v1v2 - v(v2 - v1) Sc = L (2) 0,25đ v1(v + v2 ) - Quóng đường cậu bộ đó đi trong thời gian T: v(v + v ) 1 2 0,25đ Sb = vT = L (3) v1(v + v2 ) S 2v v - v(v - v ) - Lập tỉ số (2)/(3) ta cú: c = 1 2 2 1 (4) Sb v(v1 + v2 ) 0,25đ Tỉ số này luụn luụn khụng đổi, khụng phụ thuộc vào T mà chỉ phụ thuộc vào cỏc giỏ trị 7 vận tốc đó cho. Thay cỏc giỏ trị đó cho vào ta cú S = S . c 2 b 0,25đ Từ lỳc thả chú tới khi lờn tới đỉnh nỳi, cậu bộ đi được 100 m, trong thời gian này con 7 chú chạy được quóng đường S = 100. = 350 m. c 2 0,25đ Gọi: khối lượng thựng là mt, nhiệt dung riờng của thựng là ct. Cõu 2 0 (2,0 đ) khối lượng nước ở nhiệt độ 25 C trong thựng thứ nhất là m o, nhiệt dung riờng nước là cn. 0 khối lượng nước ở nhiệt độ 100 C đổ vào thựng thứ nhất là m1. 0 khối lượng nước ở nhiệt độ 100 C đổ vào thựng thứ hai là m2. nhiệt độ của thựng thứ hai sau khi cú cõn bằng nhiệt là tx cần tỡm . Vỡ đều đựng ở trong thựng như nhau nờn khối lượng cỏc lượng nước tỉ lệ với độ cao 0,25đ 0,25đ
3. của chỳng, dễ dàng nhận thấy m1 = 2mo; m2 = 1,5m1 = 3mo 0,25đ Với thựng 1: Áp dụng phương trỡnh cõn bằng nhiệt : Q1thu = Q1toả => mtct(70 – 25) + mocn(70 - 25) = m1cn(100 - 70) 0,25đ Thay m1= 2mo vào phương trỡnh trờn và rỳt gọn ta được: 45mtct + 45mocn = 30m1cn = 60mocn => mtct = mocn/3 (1) 0,25đ Với thựng 2: Áp dụng phương trỡnh cõn bằng nhiệt : Q2thu = Q2toả 0,25đ => mtct( tx – 25) = m2cn(100 - tx) Thay m2 = 3mo vào phương trỡnh trờn ta đươc: mtct ( tx – 25) = 3mocn(100- tx) 0,25đ => mtct = 3mocn(100 – tx) /(tx – 25) (2) Từ (1) và (2) ta cú: mocn/3 = 3mocn(100 – tx) /(tx – 25) => tx – 25 = 900 – 9tx => 10tx = 925 0 0,25đ tx = 925/10 t x = 92,5 C Câu 3 0,25 đ a) Đốn sỏng bỡnh thường nờn U = U = U = 6 V. (2,0 đ) DB R x Đ U U - U suy ra I = AD = AB DB = 0,75 A. 0,25 đ R R P 0,25 đ Mặt khỏc I = I - I = I - Đ = 0,75 - 0,5 = 0,25A. R x Đ UĐ U 6 R = DB = = 24 Ω. 0,25 đ x I 0,25 R x U.R 27x b) Đặt R = x. Ta cú U = U - U = U - I.R = U - = 0,25 đ x DB AD R .x R + Đ 4(3 + x) R Đ + x 2 U DB 729 Px = = . R 3 2 x 16( x) 0,25 đ x Px max khi (3/x + x )min 0,25 đ suy ra x = 3  Vậy : Px 3,8 W 0,25 đ
4. Cõu 4 a) (2,0 đ) S I h ’ x f F H’ x’ H O h’ d ’ d S’ Dựng ảnh thật S’ của S bằng cỏch sử dụng 2 tia tới : Tia SI//xx’ qua thấu kớnh cho tia lú đi qua tiờu điểm F’. Tia SO đi qua quang tõm O của thấu kớnh thỡ truyền thẳng. 0,25đ ’ ’ ’ Dựng SH và S H  xx . S'H' OH' Xột cỏc tam giỏc vuụng đồng dạng SOH và S’OH’ => = (1) SH OH S'H' F'H' OF’I  H’F’S’ => (2) = 0,25đ IO F'O OH' F'H' => = OH F'O d' d' - f hay = d f 0,25đ Biến đổi : d’.f = d.d’ – f.d => d.d’ = f.d’ + f.d (3) 1 1 1 Chia cả 2 vế (3) cho tớch d.d’.f => = + (4) (đpcm) 0,25đ f d d' b) Phõn tớch cỏch dựng : Dựng ảnh thật A’B’ của AB bằng cỏch sử dụng 2 tia tới : Tia (1) ABI đi trựng vào AB và song song với trục phụ, tia khỳc xạ qua tiờu điểm phụ đi trựng vào A’B’; điểm A’ nằm trờn trục chớnh và do OA = 2f, ỏpdụng (4) => OA’= 2f , nghĩa là A’ đối xứng với
5. A qua O. Tia (2) xuất phỏt từ B qua quang tõm O truyền thẳng cắt tia (1) tại B’ => A’B’ 0,25đ chớnh là ảnh cần dựng. Để tớnh độ lớn A ’B’, trước tiờn ta dựng BH và B ’H’  xx’ . Vỡ AIA’ là tam giỏc cõn nờn cỏc gúcAˆ và Aˆ ' của 2 tam giỏc vuụng ABH và A’B’H’ đều bằng α = 60 0, cỏc gúc cũn lại bằng 300 , dễ dàng thấy rằng AH = AB/2 = 4 cm, A’B’ = 2A’H’. 0,25đ Để tớnh A’H’, ta ỏp dụng cụng thức (4) : ta cú OH = 40 – 4 = 36 cm, thay vào(4) 1 1 1 1 1 1 = + = + => OH’= 45 cm => A’H’ = OH’- OA’ = 5 cm 0,25đ f OH OH' 20 36 OH' A’B’ = 2A’H’ = 10 cm 0,25đ U2 - Cụng suất của mạch điện: P = ; vỡ P = P R = R . Cõu 5 R AC DB AC BD 0,25đ (2,0 đ) - Gọi cỏc điện trở trong mạch là R1, R 2 , R3 , R 4 , ta cú: R1(R 2 + R3 + R 4 ) R3 (R1 + R 2 + R 4 ) R AC = = R BD = ; khai triển và rỳt gọn ta cú: 0,25đ R1 + R 2 + R3 + R 4 R1 + R 2 + R3 + R 4 R1 R3 . 0,25đ - Tương tự như trờn ta cú: R = R R = R . BC AD 2 4 0,25đ U2 U2 Theo bài ra ta cú P = và 2P = R AC = 2R AD . R AC R AD 0,25đ R (R + 2R ) R (2R + R ) Vậy 1 1 2 = 2 2 1 2 R 2 - 2R R - 2R 2 = 0 (*) 1 1 2 2 0,25đ 2(R1 + R 2 ) 2(R1 + R 2 ) Giải PT (*) với ẩn số R và loại nghiệm õm ta được R = R (1 + 3) . 1 1 2 0,25đ U2 U2 PCD = = ; vỡ U = Const nờn: PCDR CD = PACR AC . R CD (R1 + R 2 )/2 2 3 0,25đ Thay cỏc giỏ trị trờn vào ta cú: P = P . CD 2+ 3 Hết Ghi chỳ: Học sinh cú thể giải bằng cỏch khỏc, nếu đỳng vẫn cho điểm tối đa.