Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Khối 9 - Năm học 2020-2021

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Khối 9 - Năm học 2020-2021

1. PHÒNG GD VÀ ĐT ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH ĐỢT I GIO LINH NĂM HỌC 2020-2021 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút Câu 1: (5,0 điểm). Một người đi xe máy xuất phát từ địa điểm A đến địa điểm B, trên nửa đoạn đường đầu đi với vận tốc không đổi v 1, nửa đoạn đường sau đi với vận tốc không đổi v2. Một xe ô tô con xuất phát từ B đi về A, trong nửa thời gian đầu đi với vận tốc không đổi v 1, nửa thời gian sau đi với vận tốc không đổi v 2. Biết v1 = 20km/h và v2 = 60km/h. Nếu xe ô tô con xuất phát muộn hơn 30 phút so với người đi xe máy, thì xe ô tô con đến A và người đi xe máy đến B cùng một lúc. a. Tính vận tốc trung bình của mỗi xe trên đoạn đường AB. b. Nếu hai xe xuất phát cùng một lúc thì chúng sẽ gặp nhau tại vị trí cách A một khoảng bằng bao nhiêu? Câu 2: (5,0 điểm). 2-1 Người ta mắc các điện trở R1, R2, vôn kế, ampe kế lần lượt theo sơ đồ 1,2,3 và đặt vào hai đầu M, N của đoạn mạch một hiệu điện thế U nào đó thì thấy: Sơ đồ 1 ampe kế chỉ I A1=0,6A. Sơ đồ 2 ampe kế chỉ I A2=0,9A. Sơ đồ 3 ampe kế chỉ IA3=0,5A. Cả ba sơ đồ vôn kế đều chỉ 18V. Tính R1, R2 và điện trở vôn kế. M R1 N M R2 N M R1 R2 N A A A V V V Sơ đồ 1 Sơ đồ 2 Sơ đồ 3 2-2. Cho mạch điện như hình 1. Hiệu điện thế đặt vào hai điểm AB là 24V, điện trở r = 6. Bỏ qua điện trở các A r M N B  dây nối. +  - a. Nếu mắc một bóng đèn có hiệu điện thế định mức Hình 1 12V vào giữa 2 điểm M, N thì thấy bóng sáng bình thường. Xác định công suất định mức của bóng đèn. b. Người ta mắc 6 bóng đèn loại 6V-3W thành x dãy, mỗi dãy gồm y bóng vào hai điểm M, N thì thấy các bóng sáng bình thường. Xác định cách mắc và tính dòng điện qua điện trở r. Câu 3. (5,0 điểm). 3-1 Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng m2 = 300g thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi. Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi ? Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là c1 = 4200J/kg.K; c2 = 880J/kg.K. Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn. 3-2 . Hai bình nhiệt lượng kế hình trụ giống nhau cách nhiệt có cùng độ cao 25cm: 0 bình A chứa nước ở nhiệt độ t 0 = 50 C, bình B chứa nước đá tạo thành do làm lạnh nước đã đổ vào bình đó từ trước. Lượng chất chứa trong mỗi bình đều đến độ cao là h= 10cm. Đổ tất cả nước ở bình A vào bình B. Khi cân bằng nhiệt thì mực nước trong bình B giảm h= 0,6cm so với khi vừa mới đổ nước từ bình A vào. Biết khối lượng 3 3 riêng của nước là D0=1g/cm , của nước đá là D = 0,9g/cm . Tìm nhiệt độ nước đá ban 1
2. đầu ở bình B. Cho nhiệt dung riêng của nước đá và của nước lần lượt là: c 1=2,1J/g.K; c2 = 4,2J/g.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là  =335J/g. Câu 4 . (5,0 điểm): Một vật phẳng nhỏ AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ, sao cho điểm A nằm trên trục chính và cách quang tâm của thấu kính một khoảng OA = a. Nhận thấy nếu dịch chuyển vật lại gần hoặc ra xa thấu kính một khoảng b = 5cm thì đều thu được ảnh có độ cao bằng ba lần vật, trong đó có một ảnh cùng chiều và một ảnh ngược chiều với vật. Hãy xác định khoảng cách a và vị trí tiêu điểm của thấu kính. HẾT Họ tên thí sinh: Số báo danh 2
3. HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÍ Câu Nội dung Điểm A . C. B. a) S/2 S/2 Thời gian đi từ A đến B của người đi xe máy là: 0,5 t1 = S/2v1 + S/v2 = S.(v1 + v2)/2.v1.v2 Vận tốc trung bình trên quãng đường AB của xe máy là: Câu 1 vtb1 = S/t1 = 2v1v2/ (v1 + v2) = 30km/h. 0,5 (5,0 đ Gọi thời gian đi từ B đến A của xe ô tô con là t2. Theo đầu bài ta có: ) S = t2.v1/2 + t2v2/2 = t2 (v1+ v2)/2. 0,5 Vận tốc trung bình trên quãng đường BA của xe ô tô con là: Vtb2 = S/t2 = (v1 + v2)/2 = 40km/h. 0,5 Theo bài ra ta có t1 – t2 = 0,5 (h) => S/vtb1 – S/vtb2 = 0,5 => S = 60km/h. 0,5 Và t1 = 2h ; t2 = 1,5h Thời gian xe máy đi từ A đến C là tA1 = S/2v1 = 1,5h. 0,5 b) Khi 2 xe xuất phát cùng một lúc thì quãng đường xe máy và ô tô con đi được trong khoảng thời gian t là: 0,5 S1 = 20t nếu t ≤ 1,5h (1) S1 = 30 + (t – 1,5).60 nếu t ≥ 1,5h (2) S2 = 20t nếu t ≤ 0,75h (3) S2 = 0,75.20 + (t - 0,75). 60 nếu t ≥ 0,75h (4) Khi 2 xe gặp nhau ta có S1 + S2 = S = 60 0,5 Các trường hợp (1) và (3); (2) và (3); (2) và (4) không xảy ra. Chỉ xảy ra khi 0,75h ≤ t ≤ 1,5h. Sử dụng (1) và (4) ta có: 20t + 15 + (t – 0,75).60 = 60 0,5 Giải phương trình ta được t = 9/8 h và vị trí xe máy gặp ô tô con cách A là: S1 = 20.9/8 = 22,5km 0,5 2-1 +Sơ đồ 1: 1/R1 + 1/R V = 0,6/18 (1) 0,5 + Sơ đồ 2: 1/R2 + 1/RV = 0,9/18 (2) + Sơ đồ 3: 1/(R1+R2) + 1/RV = 0,5/18 (3) 0,5 + (1)-(3): R2/ R1(R1+ R2) = 0,1/18 (4) + (2)-(3): R1/ R2(R1+ R2) = 0,4/18 (5) + Nhân (4) với (5): 1/(R1+R2) = 0,2/18, Thay vào (3) được RV = 60 0,5 Câu 2 (5,0đ) + Thay RV = 60 vào (1) và (2) được R1 = 60 và R2 = 30 0,5 3
4. 2-2a. Do Uđ = 12V nên Ur = 24-12 = A r M N B 0,5 12(V) +   - U I = r = 2(A) Hình 2 r Công suất định mức của đèn là: Pđm = UđI = 24(W) 0,5 2-2b. Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn loại 6V-3W là: I đm = P đm = 0,5 (A) U đm Mắc 6 bóng đèn loại 6V-3W thành x dãy, mổi dãy gồm y bóng vào hai 0,5 điểm M, N. Để các bóng sáng bình thường thì: 6 3 0,5 + Cường độ dòng điện mạch chính: I = xIđm = 0,5x = 0,5. = y y + Hiệu điện thế hai đầu mạch: U = rI + 6y 0,5 3 2 y1 1 24 = 6. + 6y y - 4y + 3 = 0 y y2 3 0,5 + Với y = 1 thì x = 6 (mắc 6 bóng đèn song song) ; khi đó : I = xI đm = 3(A) + Với y = 3 thì x = 2 (mắc thành 2 dãy, mổi dãy 3 bóng) ; khi đó : I = xIđm = 1(A) 3-1 Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun, ta có: Q1 m1.c1 m2c2 t ; 0,5 Q2 2m1c1 m2c2 . t (m1, m2 là khối lượng nước và ấm trong hai lần đun đầu). suy ra: kt1 m1c1 m2c2 t ; 0,5 kt2 2m1c1 m2c2 t Lập tỷ số ta được : t 2 m 1 c 1 m 2 c 2 m 1 c 1 2 1 0,5 t1 m 1 c 1 m 2 c 2 m 1 c 1 m 2 c 2 Câu 3 (5,0đ) m1c1 t2 = (1 ) t1 0,5 m1c1 m2c2 4200 Thay số tìm được t2 = (1 ).10 4200 0,3.880 0,5 = (1+0,94).10 = 19,4 phút. 3.2 : So với khi vừa đổ nước từ bình A vào bình B thì khi cân bằng nhiệt, mực nước trong bình B giảm đi, chứng tỏ rằng nước đá ở bình B 0, 5 đã tan một phần, nhưng chưa tan hết, bởi nếu tan hết thì mực nước phải giảm là: 4
5. h.D D D h' h h 0 1cm 0,5 D0 D0 Như vậy, trạng thái cuối cùng của hệ gồm cả nước và nước đá, tức là nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là 00C. Gọi h1 là chiều cao của phần nước đá đã tan, nó tạo ra cột nước có chiều h1.D cao: h2 = D0 0,5 D D D Theo đề bài ra: h h h h 0 h h 0 6cm 1 2 1 1 0,5 D0 D0 D h  D D c . . 0 0 2 t 15,40 C Vậy, tx= 0 0,5 h c1 D0 D D c1 B’1 B2 I2 1,0 B I 1 1 F’ A’2 F’ Câu 4 A2 O (5,0đ) A’1 F A1 O B’2 ảnh cùng chiều với vật là ảnh ảo, vật nằm trong tiêu cự. ảnh ngược chiều với vật là ảnh thật, vật nằm ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính. Xét trường hợp ảnh ảo. 0,5 OA1B1 đồng dạng với OA'1 B'1 A' B' OA' OA' 1 1 1 3 1 OA' 3 a 5 (1) A B OA a 5 1 1 1 1 0,5 F'OI1 đồng dạng với F' A'1 B'1 A'1 B'1 F' A'1 OF' OA'1 OA'1 0,5 3 1 OA'1 2 f (2) OI1 OF' OF' f 3(a 5) Từ (1) và (2) ta có: 2 (3 0,5 f Xét trường hợp ảnh ngược chiều với vật: 0,5 OA2 B2 đồng dạng với OA'2 B'2 A'2 B'2 OA'2 OA'2 3 OA'2 3 a 5 (4) A2 B2 OA2 a 5 F'OI 2 đồng dạng với F' A'2 B'2 0,5 A'2 B'2 F' A'2 OA'2 OF' OA'2 3 1 OA'2 4 f (5) OI 2 OF' OF' f 3(a 5) 0,5 Từ (4) và (5) ta có: 4 (6) f 0,5 Từ (3) và (6) ta có: a = 15cm; f = 15 cm 5