Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 (Bản đẹp)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 (Bản đẹp)

1. ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC: 2012-2013 Đề chính thức Môn: Vật lý Thêi gian: 150phót, kh«ng kÓ thêi gian giao ®Ò. §Ò thi cã: 01 trang Câu 1(4,0 điểm). Người ta thả một quả cầu đặc, đồng chất vào một bình chứa nước thì thấy quả cầu bị ngập 90% thể tích khi ở trạng thái cân bằng. Biết trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3. a. Xác định trọng lượng riêng của chất làm quả cầu. b. Người ta tiếp tục đổ thêm dầu vào bình cho tới khi quả cầu bị ngập hoàn toàn. Xác định tỉ số giữa phần thể tích của quả cầu bị ngập trong nước với phần thể tích quả cầu bị ngập trong dầu khi quả cầu ở trạng thái cân bằng. Biết trọng lượng riêng của dầu là 8000N/m3. Câu 2(3,0 điểm). Bình A chứa 3kg nước ở 200C; bình B chứa 4kg ở 300C. Đầu tiên trút 1 ca nước từ bình A sang bình B. Sau khi cân bằng nhiệt, trút 2 ca nước từ bình B sang bình A. Nhiệt độ cân bằng của bình A là 240C. Tính nhiệt độ của bình B khi có cân bằng nhiệt và khối lượng của 1 ca nước. Cho rằng khối lượng của các ca nước bằng nhau và chỉ có sự trao đổi nhiệt của nước trong hai bình. Câu 3 (4,0 điểm). 0 Hai gương phẳng G1,G2 quay mặt phản xạ vào nhau và hợp với nhau một góc =60 . Một điểm sáng S nằm trên đường phân giác Ox của 2 gương, cách O một khoảng R=10cm ( như hình vẽ). a) Trình bày cách vẽ và vẽ một tia sáng phát ra từ S sau G1 khi phản xạ lần lượt trên G1, G2 lại truyền qua S. b) Gọi S1, S2 lần lượt là ảnh đầu tiên của S qua G1, G2. Tính x khoảng cách giữa S1 và S2. S 0 O 60 Câu 4 (4,0 điểm). G2 Cho mạch điện ( hình vẽ ). Biết R1 = R3 = R4= 4  , R2= 2 , U = 6 V a) Nối A, D bằng một vôn kế có điện trở rất lớn. Tìm chỉ sốcủa vôn kế? b) Nối A, D bằng một Ampe kế có điện trở không đáng kể. Tìm số chỉ của Ampe kế và điện trở tương đương của mạch Câu 5 (5,0 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ bên. Hiệu U D điện thế U không đổi và U = 18V; điện trở r = A B r 2; bóng đèn Đ có hiệu điện thế định mức M N 6V; biến trở có điện trở toàn phần là R; bỏ A qua điện trở các dây nối, ampe kế và con C chạy của biến trở. Điều chỉnh con chạy của biến trở để số chỉ của ampe kế nhỏ nhất bằng Đ 1A và khi đó đèn Đ sáng bình thường. Hãy xác định công suất định mức của đèn Đ. Hết Họ và tên thí sinh: SBD: Cán bộ coi thi không cần giải thích gì thêm./. 1
2. PHÒNG GD – ĐT ĐÔNG HẢI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 VÒNG HUYỆN NĂM HỌC 2014 – 2015 ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề gồm có 01 trang) MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút; (không kể thời gian giao đề) Họ, tên thí sinh : Số báo danh : Câu 1 (5,0 điểm): Khi đi xuôi dòng sông, một chiếc ca nô và một chiếc bè cùng xuất phát tại điểm A. Sau thời gian T = 60 phút, chiếc ca nô tới B và đi ngược lại gặp chiếc bè tại một điểm cách A về phía hạ lưu một khoảng l = 6km. Xác đinh vận tốc chảy của dòng nước. Biết rằng động cơ ca nô chạy cùng một chế độ ở cả hai chiều chuyển động . Câu 2 (5,0 điểm): Hai gương phẳng có hai mặt phản xạ quay vào nhau, M tạo với nhau một góc = 1200 (hình vẽ H. 1). Một điểm S sáng S nằm cách cạnh chung của hai gương một khoảng OS = 6 cm. N O a) Hãy vẽ ảnh của điểm sáng tạo bởi hai gương. và xác định số ảnh tạo bởi hệ gương trên. b) Tính khoảng cách giữa hai ảnh. H.1 Câu 3 (5,0 điểm): 0 Cho hai bình cách nhiệt. Bình một chứa m 1 = 4kg nước ở nhiệt độ t 1 = 20 C; bình hai 0 chứa m2 = 8kg nước ở nhiệt độ t 2 = 40 C. Người ta trút một lượng nước m từ bình hai sang bình một . Sau khi nhiệt độ ở bình một đã cân bằng là t’ 1 , người ta lại trút một lượng nước 0 m từ bình một sang bình hai. Nhiệt độ ở bình hai khi cân bằng là t’2 = 38 C. Hãy tính lượng nước m đã trút trong mỗi lần và nhiệt đỗ t’1 lúc cân bằng ở bình một. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Câu 4 (5,0 điểm): Cho mạch điện như hình H.2, biết U = 36V không đổi, R1 = 4 , R2 = 6 , R3 = 9 , R5 = 12 . Các ampe kế có điện trở không đáng kể. a) Khóa K mở, ampe kế A1 chỉ 1,5A. Tìm R4. b) Đóng khóa K, tìm số chỉ của các ampe kế. HẾT 2
3. HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2012-2013 MÔN: VẬT LÝ CÂU YÊU CẦU VỀ NỘI DUNG ĐIỂM Câu 1 a. Gọi V là thể tích quả cầu, khi vật nằm cân bằng thì FA = P. 0,5 (4,0 điểm) Ta có: 0,9V.d = V.d . n c 1,0 Vậy: dc = 0,9dn 3 Thay số: dc = 9000N/m 0,5 b.Gọi V1 là phần thể tích của quả cầu ngập trong nước và phần thể tích ngập trong dầu là V2. 0,5 Ta có: P = FAd + FAn Vdc = V1dn + V2dd (V1+V2)dc = V1dn + V2dd 1,0 V d d - Ta có: 1 = c d = 1 0,5 V2 dn dc Câu 2 Gọi khối lượng một ca nước là m (0<m<3); (3,0 điểm) Gọi m1, m2 là khối lượng nước lúc đầu ở bình A, bình B Gọi nhiệt độ của bình B khi có cân bằng nhiệt là tB 0,5 - Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt cho lần đổ 1 ca nước từ bình A sang bình B: cm(tB - 20) = c.m2(30 - tB) m(tB - 20) = 4(30 - tB) (1) - Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt cho lần đổ 2 ca nước từ bình B trở lại bình A: 0,5 c(m1- m)(24 - 20) = c.2m(tB - 24) (3- m).4= 2m(tB - 24) (2) 120 20m Từ (1) t (3) B m 4 0,5 22m 6 Từ (2) t (4) B m 120 20m 22m 6 Từ (3) và (4) suy ra = m2 - 13m +12 = 0 0,5 m 4 m (m - 1)(m - 12) = 0 m=1(kg) hoặc m=12(kg) 0,5 Vì m < 3 nên ta lấy nghiệm m = 1kg 0 Thay m=1 vào (4) ta được tB = 28 C 0,5 S1 G1 Câu 3 (4,0 điểm) a. K -Vẽ hình S O 1,0 H ’ G2 S’ Cách dựng: 1 1,0 3
4. -Vẽ ảnh S1 của S qua G1 (Bằng cách lấy đối xứng) ’ -Vẽ ảnh S 1 của S1 qua G2 (Bằng cách lấy đối xứng) ’ - Nối S 1 với S cắt G2 tại H , nối S1 với H cắt G1 tại K . -Nối K với S, H với S ta được SKHS là đường truyền của tia sáng cần dựng. b.Vẽ hình S1 G1 300 0 I S O 30 0,25 G2 S2 · 0 Xét tam giác cân OSS1 có gócSOS1 = 60 => ∆ OSS1 đều. SS 1 = OS = OS1= R. Tương tự: SS2 = OS = OS2= R. 0,5 Nối S1S2 cắt OS tại I Ta có: OS1=OS2=SS1=SS2=>Tứ giác SS1OS2 là hình thoi => OS vuông góc với SS1 · 0 Xét tam giác vuông ISS1 có gócIS1S = 30 1 R 0,5 => IS = SS1 = . 2 2 2 2 2 2 R R 3 =>IS1 = SS IS = R = . 0,5 1 4 2 => S1S2 =2.IS1= R3 =103 (cm) 0,25 Câu 4 a. Do vôn kế có điện trở rất lớn nên ta có thể bỏ vôn kế ra (4,0 điểm) khỏi mạch 0,25 Vậy ta có mạch điện: R1 nt[R2 // ( R3 nt R4)]. suy ra R = R + R = 8  => R = 1,6  34 3 4 CB = 0,5 - Điện trở toàn mạch là: R = R1 + RCB = 5,6  - Cường độ dòng qua mạch chính (qua điện trở R1 )là : I1=I= = ≈1,07 A 0,5 =>UCB = RCB . I =1,6.1,07 ≈1,7V => I3 =I4= = 0,2125 A Vôn kế chỉ UAD = UAC + U CD = U1+ U3= = I1 .R1 + I3 .R3 = 1,07.4 + 0,2125.4= 5,13 V. 0,75 Vậy số chỉ của vôn kế là 5,13 V. b. Do điện trở của ampe kế không đáng kể nên ta có thể chập A với D . 0,25 Phân tích mạch điện : [( R1// R3 ) nt R2] // R4 . R1 . R3 R13= = 2 => R123 = R2 + R13 = 4  0,5 R1 R3 4
5. R .R - Điện trở toàn mạch là R’ = 123 4 2 R123 R4 * Số chỉ của ampe kế: 0,25 Dòng điện trong mạch chính có cường độ I’ = U /R’=3 A I 4 = U / R4 = 1,5 A suy ra I2 =I – I4 = 1,5 A => U2 = I2 . R2 = 3 V suy ra U1 = U – U2 = 3V 0,5 => I 3 = U3 / R3 = U1 / R3 = 0,75 A Vậy số chỉ của ampe kế là IA= I3 + I4 = 2,25A 0,5 Câu 5 Đặt RMC=x thì RCN=R-x (5,0 điểm) U D A B r M N A C 0,5 Đ Rtd là điện trở tương đương của đèn và RMC RD x Rtd = (1) RD x Cường độ dòng điện qua mạch chính (qua điện trở r) là : I = U (2). 0,5 r R x Rtd Thay (1) vào (2) và biến đổi (2) ta được: U (x RD ) 0,5 I = 2 (3) x (R r)x (R r)RD Từ sơ đồ mạch điện ta có: I x ID I x ID I UMC = xIx = RDID = = = RD x x RD x RD I (x R ) I = x D (4) R D 0,5 I x (x RD ) U (x RD ) Từ (3) và (4) ta có: = 2 RD x (R r)x (R r)RD URD Ix = 2 x (R r)x (R r)RD URD Ix = 2 2 = (r R) 2 R r (R r) (R r)RD x 2 x 4 2 4 URD 2 (5) 0,5 R r P x 2 (r R)2 ở đây ta đặt : P = (R + r)RĐ + 4 5
6. r R Nhận xét : Mẫu số (5) ≤ P, dấu (=) xảy ra khi x = 2 Điều đó có nghĩa mẫu số (5) đạt giá trị lớn nhất khi 0,5 r R x = (6) khi đó số chỉ ampe kế nhỏ nhất là (1A). 2 Theo đầu bài, lúc này đèn Đ sáng bình thường nên U x 6 0,5 Ux = UĐ = 6V x = = = 6 I x 1 thay x vào (6) ta được: R = 2x - r = 10 0,5 Từ các dữ kiện trên, ta có: UCB = U - UMC = 18 - 6 = 12V, do đó cường độ dòng điện mạch chính là: 0,5 U 12 I = CB = = 2A r R x 2 10 6 IĐ = I - Ix = 2 - 1 = 1A. Vậy công suất định mức của đèn Đ là: 0,5 PĐ = IĐ.UĐ = 6.1 = 6W Chú ý: + ở từng phần hoặc cả một câu học sinh có thể làm các cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa từng phần và cả câu. Điểm từng phần hoặc cả câu theo phân phối điểm trong hướng dẫn này; + Nếu học sinh sai đơn vị thì trừ điểm toàn bài như sau: nếu sai 3 lỗi trở xuống thì trừ toàn bài 0,25 điểm; nếu sai trên 3 lỗi thì trừ toàn bài 0,5 điểm. Hết PHÒNG GD – ĐT ĐÔNG HẢI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 VÒNG HUYỆN NĂM HỌC 2014 – 2015 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút; 6
7. (không kể thời gian giao đề) HƯỚNG DẪN CHẤM Câu 1 (5,0 điểm): V2 V A C D B l (0,25 điểm) Gọi v1 là vận tốc của ca nô so với dòng nước, v2 vận tốc của nước so với bờ, v là vận tốc của ca nô so với bờ : - Khi xuôi dòng : v = v1 + v2 (0,50 điểm) - Khi ngược dòng : v’ = v1 – v2 (0,50 điểm) Giả sử B là vị trí ca nô bắt đầu đi ngược , ta có : AB = (v1 + v2) T (0,50 điểm) Khi ca nô ở B giả sử chiếc bè ở C thì : AC = v2T (0,25 điểm) Ca nô gặp bè đi ngược lại ở D thì : l = AB – BD (0,25 điểm) l = (v1 + v2) T – (v1 – v2)t (1) (0,50 điểm) l = AC + CD (0,25 điểm) l = v2T + v2t (2) (0,50 điểm) Từ (1) và (2) ta có : (v1 + v2)T – (v1 – v2) t = v2T + v2t (0,50 điểm) t = T (3) (0,25 điểm) Thay (3) vào (2), ta có : l =2 v2 T (0,25 điểm) l v2 = (0,25 điểm) 2T 6 Thay số : v2 = 3km/h (0,25 điểm) 2.1 Câu 2 (5,0 điểm): Vẽ hình: M (1,0 điểm) S I 2 K 1 3 N O 4 6 5 S1 7 H S2
8. ¶ ¶ a) Vẽ ảnh S1 đối xứng với S qua OM O1 = O2 (0,50 điểm) ¶ ¶ Vẽ ảnh S2 đối xứng với S qua ON O3 = O4 (0,50 điểm) OS1 = OS = OS2 ( S1OS và SOS2 cân tại O) (0,25 điểm) Như vậy có hai ảnh được tạo thành là S1 và S2 (0,25 điểm) ¶ ¶ 0 b) Vẽ OH  S1S2 . Vì O2 + O3 = 120 (0,50 điểm) ¶ ¶ 0 O1 + O4 = 120 (0,50 điểm) 0 0 0 Do đó góc S1OS2 = 360 – 240 = 120 (0,50 điểm) Trong tam giác S1OS2 cân tại O, AH là đường cao nên cũng là phân giác S· OS 1200 Suy ra O¶ = O¶ = 1 2 = 600 (0,50 điểm) 5 6 2 2 0 S2H = OS2.sin60 0,866.6 = 5,196 S1S2 10,39 (cm). (0,50 điểm) Câu 3 (5,0 điểm): 0 0 0 Cho biết: m1 = 4kg ; m2 = 8kg ; t1 = 20 C ; t2 = 40 C ; t’2 = 38 C c = 4200J/kg.K Tính m = ? ; t’1 = ? Giải : - Khi trút lượng nước m từ bình hai sang bình một ta có: Qtỏa = Qthu Suy ra mc(t2 – t’1) = m1c(t’1 – t1) (0,50 điểm) m(t2 – t’1) = m1(t’1 – t1) (0,50 điểm) 8
9. Hay m.(40 – t’1) = 4.(t’1 – 20) (0,50 điểm) 40m – mt’1 = 4t’1 – 80 (1) (0,50 điểm) - Khi trút lượng nước m từ bình một sang bình hai ta có: Qthu = Qtỏa Suy ra mc(t’2 – t’1) = c(m2 – m)(t2 – t’2) (0,50 điểm) m (t’2 – t’1) = (m2 – m)(t2 – t’2) (0,50 điểm) Hay 38m – mt’1 = 16 – 2m (0,50 điểm) 40m - mt’1 = 16 (2) (0,50 điểm) Trừ (1) cho (2) theo vế với vế, ta có : 0 0 = 4t’1- 96 t’1 = 24 C. (0,50 điểm) 0 Thay t’1 = 24 C vào (2) ta có: 40m – 24m = 16 m = 1kg. (0,50 điểm) Câu 4: (5,0 điểm) a) Khi khóa K mở, mạch điện trở thành (xem H.3): (0,50 điểm) Với I3 = 1,5A nên U3 = I3R3 = 1,5 9 = 13,5 (V). (0,25 điểm) Vậy hiệu điện thế trên hai đầu điện trở R1 và R2 là: U12 = U – U3 = 36 – 13,5 = 22,5(V) (0,25 điểm) Do đó, cường độ dòng điện trong mạch chính là: U 22,5 I 12 2,25(A) (0,25 điểm) R1 R2 10 Suy ra cường độ dòng điện qua điện trở R4 là: 9
10. I4 = I– I3 = 2,25 – 1,5 = 0,75(A) (0,25 điểm) U3 13,5 Điện trở tương đương của R4 và R5 là: R4,5 18() (0,25 điểm) I4 0,75 Vậy điện trở R4 có giá trị là: R4 = R4,5 – R5 = 18 – 12 = 6() (0,25 điểm) b) Khi khóa K đóng, mạch điện tương đương là (xem H.4): (0,50 điểm) R2 6 Điện trở tương đương của R2 và R4 là: R2,4 3() (0,25 điểm) 2 2 Điện trở tương đương của R2, R4 và R3 là: R2,3,4 = 3 + 9 = 12 () (0,25 điểm) R5 12 Vậy điện trở tương đương của đoạn mạch CD là: RCD 6() (0,25 điểm) 2 2 U1 UCD U1 UCD U 36 Ta có: I1 3,6(A) (0,50 điểm) R1 RCD R1 RCD 4 6 10 Suy ra UCD = I1RCD = 3,6 6 = 21,6(V) (0,25điểm) UCD 21,6 Vậy I5 I3 1,8(A) (0,25 điểm) R5 12 I 1,8 I I 5 0,9(A) (0,25điểm) 2 4 2 2 Ampe kế A2 chỉ: I1 – I2 = 3,6 – 0,9 = 2,7 (A) (0,25 điểm) Ampe kế A1 chỉ: I3 = 1,8(A) (0,25 điểm) HẾT *Ghi chú: Thí sinh giải đúng các cách khác vẫn được điểm tối đa. 10