Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2010-2011 - Phòng giáo dục và đào tạo Thanh Oai

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2010-2011 - Phòng giáo dục và đào tạo Thanh Oai

1. PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 VÒNG 2 THANH OAI NĂM HỌC 2010-2011 Môn thi : VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài : 150 phút (Không kể thời gian giao đề) - Mã đề 50- Câu 1: ( 5 điểm) . Hai khối lập phương đặc có cạnh a = 20 cm bằng nhau, được nối với nhau bằng sợi dây nhẹ không co giãn dài l = 40 cm tại tâm của một mặt thả trong hồ nước ( H1). Khối lượng của khối lập phương bên dưới gấp 4 lần khối lượng của khối lập phương bên trên. Khi cân bằng thì 1/2 thể tích khối lập phương bên trên ngập trong nước. Hãy tính. 1) Khối lượng riêng của các khối lập phương. 2) Lực căng của sợi dây. 3) Công của lực kéo cả hai khối lập phương ra khỏi nước. ( H1) 3 Khối lượng riêng của nước là Dn= 1000 kg/m Câu 2:(4 điểm) 0 Trong một bình nhiệt lượng kế có chứa 200 ml nước ở nhiệt độ t0=10 C. Để có 200ml nước ở nhiệt độ cao hơn 400C, người ta dùng một cốc đổ 50ml nước ở nhiệt độ 600C vào bình rồi sau khi cân bằng nhiệt lại múc ra từ bình 50ml nước. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với cốc, bình và môi trường ngoài. Hỏi sau tối thiểu bao nhiêu lượt đổ thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng sẽ cao hơn 400C ? (Một lượt đổ gồm một lần đổ nước vào và một lần đổ nước ra) Câu 3: ( 4 điểm) Cho mạch điện (H2) Biết U = 36V không đổi. Đèn Đ : 6V- 6W, r = 3, R1= 4,5. Biến trở con chạy C có điện trở toàn phần R0. Dịch chuyển con chạy C để đèn sáng bình thường và tại vị trí đó của C trên biến trở cường độ dòng điện qua đèn là nhỏ nhất.Tính 1) Công suất tiêu thụ trên điện trở R1 ở điều kiện trên. 2) Giá trị điện trở toàn phần của biến trở R0 . Câu 4 ( 4 điểm) Cho mạch điện (H3) .Trong đó R1= 6 , R2= 24 . R0 là biến trở con chạy phân bố đều theo chiều dài có điện trở toàn phần R0 = 24 . Vôn kế có điện trở vô cùng lớn. HĐT UAB = 180 V không đổi . Xác định vị chí C để vôn kế chỉ: 1) Số 0 2) 30 V C âu 5 ( 3 điểm) (H3) Một xe khởi hành từ thành phố A lúc 8 h để đi đến thành phố B cách nhau 100 km, xe chạy 15 phút lại dừng 5 phút. Trong 15 phút đầu xe chạy với vận tốc không đổi 10 km/h và các 15 kế tiếp xe chạy với vận tốc là 2v1, 3v1, 4v1 15 phút thứ n xe chạy với vận tốc là nv1.Tính vận tốc trung bình của xe trên quãng đường AB.Khi tới B đồng hồ chỉ mấy giờ? Chú ý: cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
2. PHÒNG GD& ĐT LỘC HÀ ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN: VẬT LÍ 9 (Thời gian làm bài: 120 phút) ĐỀ RA: Bài 1. (4,0 điểm) Trên đường thẳng AB dài 9km có một người đi xe đạp và một người đi xe máy khởi hành cùng lúc từ A để đi đến B. Khi vừa đến B, xe máy ngay lập tức quay về A và đã gặp xe đạp ở vị trí C. Cho rằng vận tốc của xe đạp và xe máy có độ lớn không đổi lần lượt là v1= 12km/h và v2 = 60km/h. a) Tính độ dài quãng đường AC? b) Để vị trí gặp nhau C ở chính giữa quãng đường AB thì xe máy phải dừng lại ở B trong thời gian bao lâu? Bài 2. (5,0 điểm) Có ba chất lỏng không tác dụng hóa học với nhau và được trộn lẫn vào nhau trong một nhiệt lượng kế. chúng có khối lượng lần lượt là m1=1kg, m2= 10kg, m3=5kg, có nhiệt dung riêng lần lượt 0 là C1 = 2000J/Kg.K, C2 = 4000J/Kg.K, C3 = 2000J/Kg.K và có nhiệt độ là t1 = 6 C, 0 0 t2 = -40 C, t3 = 60 C. a) Hãy xác định nhiệt độ của hỗn hợp khi xãy ra cân bằng. b) Tính nhiệt lượng cần thiết để hỗn hợp được nóng lên thêm 60C. Biết rằng khi trao đổi nhiệt không có chất nào bị hóa hơi hay đông đặc Bài 3. (5,0 điểm) Cho mạch điện MN như hình vẽ dưới đây, hiệu điện thế ở hai đầu mạch điện không đổi UMN = 7V; các điện trở R1 = 3 và R2 = 6 . AB là một dây dẫn điện có chiều dài 1,5m tiết diện không đổi S = 0,1mm2, điện trở suất = 4.10-7 m ; điện trở của ampe kế A và các dây nối không đáng kể : M N a) Tính điện trở của dây dẫn AB ? U R b) Dịch chuyển con chạy c sao cho AC = 1/2 BC. R1 D 2 Tính cường độ dòng điện qua ampe kế ? c) Xác định vị trí con chạy C để Ia = 1/3A ? A Bài 4. (3,0 điểm) Sự biến thiên nhiệt độ của khối nước đá đựng trong một ca nhôm được cho ở đồ thị dưới đây A C B Tính khối lượng nước đá và khối lượng ca nhôm ? 0C Cho biết nhiệt dung riêng của nước C1 = 4200J/kg.K ; của nhôm C2 = 880 J/kg.K 2 và nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 3,4.105 J/kg ? (  đọc là lam - đa ) Bài 5. (3,0 điểm) O 170 175 Q(k Cho các dụng cụ sau: lực kế, chậu nước và dây mảnh. J Bằng các dụng cụ đó, em hãy trình bày cách đo khối lượng riêng của một vật rắn nhỏ không thấm nước và trọng lượng riêng lớn hơn của nước. - Hết -
3. HƯỚNG DẪN CHẤM Câu Nội dung a) Thời gian xe đạp chuyển động từ A đến C là AC AC t1 (h) v1 12 Thời gian xe máy chuyển động từ A đến B rồi về C là AB BC 2AB AC 18 AC t2 = (h) v2 v2 60 AC 18 AC Ta có t1 = t2 AC 3km 12 60 b) Khi C ở chính giữa quãng đường AB, thời gian xe đạp đi từ A đến C là Bài 1. AC 4,5 txđ = 0,375h v1 12 Thời gian xe máy đi từ A đến B rồi về C là AB BC 9 4,5 txm = 0,225h v2 60 Thời gian xe máy dừng ở B là t’ = txm - txđ = 0,375 – 0,225 = 0,15h = 9 phút Bài 2. a/ Giả sử rằng, thoạt đầu ta trộn hai chất có nhiệt độ thấp hơn với nhau ta thu được một hỗn hợp ở nhiệt độ t < t3 ta có pt cân bằng nhiệt: m1C1t1 m2C2t2 m1C1(t1 - t) = m2C2(t - t2) t (1) m1C1 m2C2 Sau đó ta đem hỗn hợp trên trôn với chất thứ 3 ta thu được hỗn hợp 3 chất ở nhiệt độ t' (t < t' < t 3) ta có phương trình cân bằng nhiệt: (m1C1 + m2C2)(t' - t) = m3C3(t3 - t') (2) m C t m C t m C t Từ (1) và (2) ta có: t' 1 1 1 2 2 2 3 3 3 m1C1 m2C2 m3C3 Thay số vào ta tính được t' ≈ -190C b/ Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của hỗn hợp lên 60C: Q = (m1C1 + m2C2 + m3C3) (t4 - t') = 1300000(J) l Bài 3. a/ Đổi 0,1mm2 = 1. 10-7 m2 . Áp dụng công thức tính điện trở R . ; S thay số và tính RAB = 6 BC 1 b/ Khi AC RAC = .RAB RAC = 2 và có RCB = RAB - RAC = 4 2 3 R1 R2 3 Xét mạch cầu MN ta có nên mạch cầu là cân bằng. Vậy IA = 0 RAC RCB 2 c/ Đặt RAC = x ( ĐK : 0 x 6 ) ta có RCB = ( 6 - x )
4. 3.x 6.(6 x) * Điện trở mạch ngoài gồm ( R1 // RAC ) nối tiếp ( R2 // RCB ) là R = ? 3 x 6 (6 x) U * Cường độ dòng điện trong mạch chính : I ? R 3.x * Áp dụng công thức tính HĐT của mạch // có : UAD = RAD . I = .I = ? 3 x 6.(6 x) Và UDB = RDB . I = .I = ? 12 x U AD U DB * Ta có cường độ dòng điện qua R1 ; R2 lần lượt là : I1 = = ? và I2 = = ? R1 R2 + Nếu cực dương của ampe kế gắn vào D thì : I1 = Ia + I2 Ia = I1 - I2 = ? (1) Thay Ia = 1/3A vào (1) Phương trình bậc 2 theo x, giải PT này được x = 3 ( loại giá trị -18) + Nếu cực dương của ampe kế gắn vào C thì : Ia = I2 - I1 = ? (2) Thay Ia = 1/3A vào (2) Phương trình bậc 2 khác theo x, giải PT này được x = 1,2 ( loại 25,8 vì > 6 ) AC R * Để định vị trí điểm C ta lập tỉ số AC = ? AC = 0,3m CB RCB Bài 4. HD : Lưu ý 170 KJ là nhiệt lượng cung cấp để nước đá nóng chảy hoàn toàn ở O0C, lúc này nhiệt độ ca nhôm không đổi. ĐS : m = 0,5 kg ; m = 0,45 kg H 2O Al a) Cơ sở lí thuyết: – Khối lượng riêng D = m/V - Dùng lực kế đo được trọng lượng P => khối lượng m - Đo thể tích V thông qua lực đẩy của nước b) Các bước đo: Buộc sợi dây vào vật rồi treo vào lực kế, đọc số chỉ P1 của lực kế Bài 5. P Khối lượng của vật là m = 1 10 Nhúng chìm vật vào chậu nước, đọc số chỉ P2 của lực kế Lực đẩy của nước tác dụng lên vật là FA = P1 – P2 FA P1 P2 Thể tích của vật là V = (Dn là khối lượng riêng của nước) 10Dn 10.Dn m P1 10.Dn P1 Khối lượng riêng của vật là D = . .Dn V 10 P1 P2 P1 P2 Với P1, P2 đo được ở trên và Dn là khối lượng riêng của nước c) Biện luận kết quả: - Cần nhúng chìm vật hoàn toàn trong nước - Có thể thực hiện đo nhiều lần cho chính xác
5. PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐÁP ÁN CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 VÒNG 2 THANH OAI NĂM HỌC 2010-2011 Môn thi : VẬT LÝ. Câu1: 5 điểm: 1) 1 điểm: gọi khối bên trên là 1 bên dưới là 2. Ta có. V1=V2 ; m2=4m1 => D2=4D1 . (0,25 đ) Khi cân bằng ta có P1 + P2 = Fa1 + Fa2 3 3 3 3 => a D1.g + a D2.g = ½ a Dn.g + a Dn (0,25 đ) 3 =>D1 + 4D1 =3/2 Dn => D1 = 3/10 Dn = 3/10 . 1000 = 300 (kg/m ) (0,25 đ) 3 => D2= 4.300 = 1200 ( kg/m ) (0,25 đ) 3 3 2) Do cân bằng nên ta có T= P2 – Fa2 = a D2 .g - a Dn.g (0,5 đ)  T = 0,23 1200. 10 – 0,23. 1000.10 = 16 ( N ) (0,5 đ) 3) 3 điểm : + Công kéo 2 khối ra khỏi nước chia làm 3 giai đoạn ( 0,25 đ) - giai đoạn 1: Công của lực kéo ½ khối 1 ra khỏi nước. - đoạn dịch chuyển 0,2m : 2= 0,1 m (0,25 đ) - lực tác dụng tăng dần từ 0 –> F1 = p1 + p2 – Fa2 3 3 3 - 0 -> a .D1g + a .D2 .g - a .Dn . g ( 0,25 đ) 3 3 3 A1 = FTB1 . a/2 =( 0+ 0,2 . 300 .10 + 0,2 .1200 . 10 - 0,2 .1000 .10): 2. 0,2:2 = 2(J) => A1 = 2 J ( 0,25 đ) + Giai đoạn 2 : Công kéo khối gỗ 2 lên tới mặt nước. - Đoạn đường dịch chuyển l = 0,4m . (0,25 đ) - Lực tác dụng không đổi F2 = P1 + P2 - Fa2 = 40 (N) (0,25 đ) - A2 = F2.l = 0,4 . 40 = 16 (J) ( 0,25 đ) + Giai đoạn 3 : Công kéo khối 2 ra khỏi nước. - Đoạn đường dịch chuyển a = 0,2m (0,25 đ) - Lực tác dụng tăng dần từ F1 F 3 3 3 F3 = P1 + P2 = a .D1.g + a .D2.g FTB2=( F1 + F3) : 2 (0,25 đ) - ( 40 + 0,23 . 300 .10 + 0,23 .1200 . 10) : 2 = 80 ( N) -A3 = FTB2 .a = 80 . 0,2 = 16 ( J ) (0,25 đ) + Công kéo hai khối lập phương ra khỏi nước : A = A1 + A 2 + A3 = 2 + 16 + 16 = 34 (J) (0,5 đ) Câu 2 : 4 điểm. 0 Nhiệt độ ban đầu trong bình nước là to = 10 C khối lượng nước trong bình m0 =200 g = 0,2 kg . Khối lượng mỗi lần đổ vào và múc ra là m = 50 g = 0,05 kg . nhiệt độ ban đầu của nước đổ vào là t = 600C. Giả sử sau lượt thứ (n-1) thì nhiệt độ nước trong bình là tn-1 và sau lượt thứ n thì nhiệt độ là tn . Ta có phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa = m.C.( t- tn) = Qthu= m0.C.(tn- tn-1) (0,5 đ) Suy ra tn =( m.t +m0.tn-1) : ( m + m0) =( t + 4tn-1) :5 (*) (0,5 đ) Với n = 1,2,3 Ta có kết quả với các giá trị ứng với n= 1,2,3 . Sau lượt thứ n 1 2 3 4 5 Nhiệt độ tn tính theo (*) 200C 280C 34,40C 39,520C 43,60C Điểm từng ý 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ (Mỗi trường hợp thay đúng kết quả 0,5 đ) Như vậy ta có kết quả sau lượt thứ 5 thì nhiệt độ nước cao hơn 400C. (0,5 đ) ( Học sinh có thể làm bằng cách tính lần lượt đổ vào rồi múc ra khi nhệt độ cân băng đúng kết quả và đảm bảo tính khoa học vẫn cho đủ điểm) Câu 4 (4 điểm).
6. Đặt phần bên trái của biến trở là x, ( 0 RĐ = 6  (0,5 đ) Rxđ = x + RĐ =x +6 (RD x)R1 (6 x)4,5 27 4,5x RxĐ1 = = = RD x R1 6 x 4,5 10,5 x 27 4,5x R=RxĐ1+R0-x+r = + R0-x+3 (0,5 đ) 10,5 x U 36 U1xD 36 27 4,5x I = = ; I Đ= ( . ) : (6 x) R 27 4,5x R 27 4,5x 10,5 x R 3 x Dx R 3 x 10,5 x 0 10,5 x 0 36.4,5 36.4,5 I Đ= = 2 (6 x).4,5 (R0 3 x).(10,5 x) x (R0 3)x 27 (R0 3)10,5 Khi đèn sáng bình thường I đèn = 1A 36.4,5 => 2 = 1 (0,75 đ) x (R0 3)x 27 (R0 3)10,5 Đồng thời khi đó cường độ dòng điện qua đèn là nhỏ nhất nghĩa là mẫu số lớn nhất 2 tức là lớnx nhất (R nhất0 3)x 27 (R0 3).10,5 (R 3) R 3 2 R 3 2 x2 (R 3)x 27 (R 3).10,5 = x2 2 0 x 0 0 27 (R 3).10,5 0 0 2 2 2 0 2 2 2 R0 3 R0 3 R0 3 = 27 (R0 3).10,5 x có giá trị lớn nhất khi x = 0 2 2 2 R 3  x= 0 (0,5 đ) 2 2 Thay x vào phương trình x (R0 3)x 27 (R0 3).10,5 =36 . 4,5 Tìm được R0= 9  (0,5 đ) Khi đó x= 3  (0,25 đ) Hiệu điện thế hai đầu của R1 là: (RĐ +x) . I Đ= (6+3).1= 9 (V) (0,25 đ) 2 2 U1 9 => pR1= 18(W) (0,5 đ) R1 4,5 C âu 4 (4 đ) Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên ta có thể coi mạch tạo thành bởi (R1 nt R2)//R0 . Cường độ dòng điện qua hai nhánh ấy là. U 180 I AB 6(A) (0,25đ) 1 R1 R2 6 24 U AB 180 I2 7,5(A) (0,25đ) R0 24 Gọi điện trở của đoạn AC trên R0 là x (0 x R0 24) Hiệu điện thế giữa hai điểm MC nối vào vôn kế được tính. UMC= UMA + UAC = I1.R1 x.I2 6.6 x.7,5 7,5x 36 Do vôn kế chỉ U MC 7,5x 36 (0,5đ) - Nếu dòng điện chạy từ M C ta có UMC . Nếu dòng điện từ C  M ta có UCM 1) Để vôn kế chỉ số 0 ta phải có
7. 36 7,5.x - 36= 0 x 4,8() (1đ) 7,5 2) Để vôn kế chỉ 30 V ta phải có + UMC= UMA + UAC = I1.R1 x.I2 6.6 x.7,5 7,5x 36 = 30 66 x 8,8() (1đ) 7,5 + UCM = UCA + UAM =I1.R1 x.I2 6.6 x.7,5 36 7,5x = 30 6 x 0,8() ( 1đ) 7,5 Câu 5 (3 đ) S VTB = t t = t1+t01+t2+t02+ +t0n-1+tn Ta phải tính n theo đầu bài ta có S =S1+S2+ + Sn= 100Km 15 15 15 15 15 .v 2v 3v 4v nv 100 60 1 60 1 60 1 60 1 60 1 1 v (1 2 3 4 n) 100 4 1 Thay v1=10 1+2+3+4+ +n =40 n (1+n) =40 trong đó n Z 2 Không thể phù hợp chứng tỏ phải xe đi với vận tốc nào đó không hết 15 ph để đi hết đoạn đường của chặng đó . Ta dùng phương pháp thử chọn 7 n=7 (1+7) = 28 2 8 n=8 (1+8) = 36 40 - 36 =4 2 9 n=9 (1+9) = 45 2 Như vậy không thể là 9 mà chọn n = 8 1 10(1 2 3 4 8) 90Km 4 Như vậy sau khi đi với vận tốc v1 2v1 3v1 4v1 8v1 và 100 – 90 = 10Km đi với vận tốc 9v1 Như vậy thời gian đi toàn bộ quãng đường là. 1 5 1 5 1 5 10 2h46 ph40s 4 60 4 60 4 60 90 8lần
8. 100 V 36Km / h TB 2,78 Thời gian xe đi từ A đến B là 2h46ph40s Xe tới B đồng hồ chỉ 8h + 2h46ph 40s = 10h 46ph 40s