Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Đề số 2 - Năm học 2015-2016

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Đề số 2 - Năm học 2015-2016

1. UBND HUYỆN HOẰNG HÓA ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN LỚP 9 PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NĂM HỌC 2015 – 2016 Môn thi: Vật lý Ngày thi 09/10/2017 Thời gian làm bài 120 phút ( không kể thời gian giao đề ) Câu 1: (2 điểm) Lúc 6h một người đi bộ xuất phát từ A trên đường thẳng AB với vận tốc v1 = 4km/h. Lúc 8h một người đi xe đạp cũng xuất phát từ A đuổi theo người đi bộ với vận tốc v2 = 12km/h. Coi chuyển dộng của hai người là đều. a. Hỏi mấy giờ người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ ? Vị trí gặp nhau cách A bao nhiêu km ? b. Lúc mấy giờ hai người cách nhau 2km ? Câu 2: (2 điểm) Một khối gỗ hình lập phương cạnh a = 8cm được thả nổi trong nước. 3 Tìm khối lượng riêng của khối gỗ biết khối lượng riêng của nước là D 1 = 1000kg/m , chiều cao phần chìm của khối gỗ trong nước là 6 cm. + Nếu đổ lên trên mặt nước một lớp dầu sao cho khối gỗ ngập hoàn toàn trong hai chất lỏng. Tìm chiều cao của dầu cần phải đổ, cho khối lượng riêng của dầu là 600kg/m3. Câu 3: (2 điểm) Một căn phòng được chiếu sáng bằng các bóng đèn 6V-12W, mắc thành q dãy song song, mỗi dãy gồm p đèn mắc nối tiếp. Nguồn có hiệu điện thế không đổi U=30V. Để các đèn đều sáng bình thường phải mắc trên mạch chính một biến trở R 1=2  . Hỏi: a. Có mấy cách để đèn sáng bình thường? Với mỗi cách mắc, có thể thắp sáng được bao nhiêu bóng? Cách mắc nào cho phép thắp sáng được nhiều bóng nhất b. Hiệu suất của mỗi cách mắc. Chọn cách mắc nào? Câu 4: (2 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. V Giá trị toàn phần của biến trở RMN = R, hiệu điện thế giữa hai đầu A, B là U, điện trở vôn kế R rất lớn, điện trở ampe kế không đáng kể. Ban đầu vị trí con chạy C tại trung điểm của MN. M C N A a) Tăng hiệu điện thế hai đầu A, B lên đến giá trị 2U, R phải dịch chuyển con chạy C đến vị trí nào để số chỉ + - vôn kế không đổi so với ban đầu? A U B b) Dịch chuyển con chạy C khỏi vị trí trung điểm của MN thì số chỉ ampe kế thay đổi như thế nào? Câu 5: (2 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên. U Nguồn điện U có hiệu điện thế không đổi là 21V; R2 R1 R = 4,5Ω, R1 = 3Ω, bóng đèn có điện trở không đổi P RĐ = 4,5Ω. Ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể. C a. Khi khóa K đóng, con chạy C của biến trở ở Đ RX N M vị trí điểm N, thì ampe kế chỉ 4A. Tìm giá trị của R2. b. Xác định giá trị của đoạn biến trở RX (từ M tới C) K để đèn tối nhất khi khóa K mở. A c. Khi khóa K mở, dịch con chạy C từ M đến N thì độ sáng của đèn thay đổi thế nào? Giải thích
2. Đề thi gồm có 01 trang . UBND HUYỆN HOẰNG HÓA ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN LỚP 9 PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NĂM HỌC 2017-2018 Môn thi: Vật lý Ngày thi: 09/10/2017 Thời gian làm bài 120 phút ( không kể thời gian giao đề ) Câu 1: (2 điểm) Lúc 6h một người đi bộ xuất phát từ A trên đường thẳng AB với vận tốc v1 = 4km/h. Lúc 8h một người đi xe đạp cũng xuất phát từ A đuổi theo người đi bộ với vận tốc v2 = 12km/h. Coi chuyển dộng của hai người là đều. a. Hỏi mấy giờ người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ ? Vị trí gặp nhau cách A bao nhiêu km ? b. Lúc mấy giờ hai người cách nhau 2km ? Câu Hướng dẫn Điểm Khi xe đạp xuất phát thì người đi bộ đi được quãng đường là: s 2.v1 2.4 8km / h Phương trình chuyển động của hai người, gọi t là thời gian kể từ lú người đi xe đạp bắt đầu chuyển động 0. 5 +) Người đi bộ: x1 8 v1t +) Người đi xe đạp : x2 v2t a. Khi người đi xe đuổi kịp người đi bộ ta có: 8 8 0.25 x x v .t 8 v t t 1(h) 2 1 2 1 v v 12 4 1 2 1 Vậy đến 8+1=9 h thì xe đạp đuổi kịp người đi bộ 2.0 0.25 điểm +) Vị trí gặp nhay cách A là 12.1=12km b. Để hai người cách nhau 2km thì: x1 x2 2 3 0.25 +) x x 2 8 4t 12t 2 t (h) 1 2 4 Vậy lúc 8+3/4=8h45min thì hai người cách nhau 2km( chưa gặp nhau) 0.25 Để hai người cách nhau 2km thì: x1 x2 2 5 0.25 +) x x 2 8 4t 12t 2 t 1,25(h) 1 2 4 Vậy lúc 8+1,25=9,25h=9h15min thì hai người cách nhau 2km( sau khi 0.25 gặp nhau)
3. Câu 2 (2.0 điểm) . Một khối gỗ hình lập phương cạnh a = 8cm được thả nổi trong nước. Tìm 3 khối lượng riêng của khối gỗ biết khối lượng riêng của nước là D 1 = 1000kg/m , chiều cao phần chìm của khối gỗ trong nước là 6 cm. Nếu đổ lên trên mặt nước một lớp dầu sao cho khối gỗ ngập hoàn toàn trong hai chất lỏng. Tìm chiều cao của dầu cần phải đổ, cho khối lượng riêng của dầu là 600kg/m3. Câu Hướng dẫn Điểm 2 * Vì vật nổi cân bằng trân mặt nước do đó: F =P FA 2.0 A điểm 10 DV = 10 D1Vc 2 P D1V1 D1a hc 3 1,0 điểm => Do = = 750kg/m V a3 * Khi đổ dầu lên mặt nước: Gọi h1 là chiều cao của vật trong nước Gọi h2 là chiều cao của vật trong dầu F’ A h2 0,5 điểm Ta có: FA1 + FA2 = P P h1 2 2 3 => 10 D1a h1 + 10 D2a h2 = 10 a D0 d1 Mà h1 = a - h2 = 0,08 - h2 0,5 điểm D1 D0 => h2 = .a = = 0,05 (m) = 5cm D1 D2
4. Câu 3(2.0 điểm) Một căn phòng được chiếu sáng bằng các bóng đèn 6V-12W, mắc thành q dãy song song, mỗi dãy gồm p đèn mắc nối tiếp. Nguồn có hiệu điện thế không đổi U=30V. Để các đèn đều sáng bình thường phải mắc trên mạch chính một biến trở R1=2 . Hỏi: a. Có mấy cách để đèn sáng bình thường? Với mỗi cách mắc, có thể thắp sáng được bao nhiêu bóng? Cách mắc nào cho phép thắp sáng được nhiều bóng nhất b. Hiệu suất của mỗi cách mắc. Chọn cách mắc nào? Câu Hướng dẫn Điểm P0 12 Cường độ dòng điện định mức của đèn: I0 2(A) U0 6 U 6 Điện trở của đèn: R 0 3() I0 2 0.25 Theo bài ra thì phải có: p,q Z Cường độ dòng điện chạy trong mạch khi đèn sáng bình thường là: I q.I0 2q a. Để các đèn sáng bình thường thì: 2 2 U.I I R1 12 p.q 30.2q 2.4q 12 pq 15 2q 3p 0.25 q 7,5 2 3 p 5 q 0 q3  q 3,6 p 3,1 3 0.25 2.0 q 0  điêm Vậy có 2 cách mắc Cách mắc thắp sáng được nhiều đèn nhất là mắc thành 3 dãy song song, 0.25 mỗi dãy có 3 đèn nối tiếp ( 9 bóng ) b.Hiệu suất của mỗi cách mắc: 12 pq 12 pq p H 0.25 UI 30.2q 5 12 pq 12 pq p 3 0.25 Cách thứ nhất: H 60% 1 UI 30.2q 5 5 p 1 Cách thứ 2: H 20% 2 5 5 0.25 Vậy chọn cách thứ nhất 0.25
5. Câu 4: (2.0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ 2. V Giá trị toàn phần của biến trở RMN = R, hiệu điện thế giữa hai đầu A, B là U, điện trở vôn kế R rất lớn, điện trở ampe kế không đáng kể. Ban đầu vị trí con chạy C tại trung điểm của MN. M C N a) Tăng hiệu điện thế hai đầu A, B lên đến giá trị 2U, A phải dịch chuyển con chạy C đến vị trí nào để số chỉ R vôn kế không đổi so với ban đầu? + - b) Dịch chuyển con chạy C khỏi vị trí trung điểm của MN A U B thì số chỉ ampe kế thay đổi như thế nào? Câu Hướng dẫn Điểm 4 a , Giả sử RCN = xR thì RCM = (1 – x)R 2.0 CN R.R x 0,25 điểm RAC = RCM = (1 – x)R, RCB = = R R + RCN x + 1 suy ra điện trở của mạch 1 + x - x2 0,25 Rm = RAC + RCB = R x + 1 UAB UV = UV = 0,25 Rm RCB RCB x AB U = UAB Rm 1 + x - x2 0.25 Theo bài ra thì UV(x = 0,5; UAB = U) = UV(x,UAB = 2U), hay 0,5 x 0,25 U = 2U x = 5 - 2 1 + 0,5 - 0,5 2 1 + x - x2 Tức là phải dịch chuyển con chạy C đến vị trí mà RCN = ( 5 - 2)R b, Cường độ dòng điện qua ampe kế 0,25 UV 1 U IA = = . . RCN 1 + x - x2 R 0,25 1 2 5 2 5 1 Do 1 + x – x = - x - ≤ Dấu “=” xảy ra khi x = , khi đó IA đạt 0,25 4 ( 2) 4 2 cực tiểu. Vậy khi con chạy C ở vị trí trung điểm của MN thì IA = IAmin. Nếu dịch chuyển C, dù sang bên nào thì IA đều tăng.
6. Câu 5 (2.0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên. Nguồn U điện U có hiệu điện thế không đổi là 21V; R = 4,5Ω, R 1 = 3Ω, R2 R1 bóng đèn có điện trở không đổi RĐ = 4,5Ω. Ampe kế và dây nối P có điện trở không đáng kể. a. Khi khóa K đóng, con chạy C của biến trở ở vị trí điểm Đ C RX N M N, thì ampe kế chỉ 4A. Tìm giá trị của R2. b. Xác định giá trị của đoạn biến trở R (từ M tới C) để X R đèn tối nhất khi khóa K mở. K c. Khi khóa K mở, dịch con chạy C từ M đến N thì độ A sáng của đèn thay đổi thế nào? Giải thích. Câu Hướng dẫn Điểm a. Khi K đóng và con chạy ở đầu N thì toàn bộ biến trở MN mắc song song 0,25 với ampe kế. Khi đó mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1 Lúc này ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính U 21 0,25 R 5,25 (1) tm I 4 Rđ .R2 4,5.R2 Mặt khác: Rtm R1 3 (2) 0,25 Rđ R2 4,5 R2 Từ (1) và (2) giải ra: R2 = 4,5Ω 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)]} (hoặc vẽ hình đúng) 0,25 U R1 Đ R-RX R Câu X 5 P N C M 2.0 điểm R2 2 (R RX Rđ )R2 RX 6RX 81 Điện trở toàn mạch: Rtm RX R1 R RX Rđ R2 13,5 RX 0,25 U U (13,5 RX ) Cường độ dòng điện ở mạch chính: I 2 Rtm RX 6RX 81 U (13,5 RX ) (9 RX ).4,5 4,5U (9 RX ) UPC = I.RPC = 2 . 2 RX 6RX 81 13,5 RX RX 6RX 81 U PC 4,5U 0,25 Cường độ dòng điện chạy qua đèn: I đ 2 9 RX RX 6RX 81 4,5.U I (3) d 2 90 (Rx 3) Đèn tối nhất khi Iđ nhỏ nhất 0,25
7. 2 90 (R 3)  Từ (3) Iđ nhỏ nhất x đạt giá trị lớn nhất RX = 3 Vậy khi Rx = 3Ω thì Iđ nhỏ nhất, đèn tối nhất c. Theo kết quả câu trên, ta thấy: Khi K mở, nếu dịch chuyển con chạy từ M 0,25 tới vị trí ứng với RX = 3Ω thì đèn tối dần đi, nếu tiếp tục dịch chuyển con chạy từ vị trí đó tới N thì đèn sẽ sáng dần lên. Chú ý: - Giám khảo chấm kiểm tra lại kết quả. - Học sinh làm cách khác mà đúng vẫn cho điểm tối đa. - Nếu bài 2+4+5 không sử dụng máy tính thì mỗi bài chỉ giải được khoảng ¾ lượng kiến thức nên sẽ thiếu mỗi bài 0.5 điểm. Còn bài 1+3 không cần máy tính vẫn làm bình thường.