Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 - Phòng giáo dục và đào tạo huyện Yên Định

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 - Phòng giáo dục và đào tạo huyện Yên Định

1. PHÒNG GIÁO DỤC ĐÀO TẠO §Ò thi chän häc sinh giái líp 9 cÊp huyÖn HUYỆN YÊN ĐỊNH n¨m häc 2012- 2013 M«n thi: VËt lý 9 Thời gian 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1 (4,0 điểm): Xe I xuất phát từ A đi đến B, trên nửa đoạn đường đầu đi với tốc độ không đổi v1, nửa đoạn đường sau với tốc độ không đổi v2. Xe II xuất phát từ B đi về A, trong nửa thời gian đầu đi với tốc độ không đổi v1, 1 nửa thời gian sau đi với tốc độ không đổi v2. Biết v = 20 km/h và v2 = 60 km/h. Nếu xe II xuất phát muộn hơn 30 phút so với xe I, thì xe II đến A và xe I đến B cùng một lúc. a) Tính tốc độ trung bình của mỗi xe trên đoạn đường AB. b) Nếu hai xe xuất phát cùng lúc thì chúng sẽ gặp nhau tại vị trí cách A một khoảng bằng bao nhiêu? Bài 2 (3,0 điểm): Cã hai b×nh c¸ch nhiÖt, b×nh 1 chøa 10kg n­íc ë nhiÖt ®é 600C. B×nh 2 chøa 2kg n­íc ë nhiÖt ®é 200C. Ng­êi ta rãt mét l­îng n­íc ë b×nh 1 sang b×nh 2, khi cã c©n b»ng nhiÖt l¹i rãt l­îng n­íc nh­ cò tõ b×nh 2 sang b×nh 1. Khi ®ã nhiÖt ®é b×nh 1 lµ 580C. a. TÝnh khèi l­îng n­íc ®· rãt vµ nhiÖt ®é cña b×nh thø hai. b. TiÕp tôc lµm nh­ vËy nhiÒu lÇn, t×m nhiÖt ®é mçi b×nh. Bài 3 (2,0 điểm): 0 Hai gương phẳng G1 , G2 quay mặt phản xạ vào nhau và tạo với nhau một góc 60 . Một điểm S nằm trong khoảng hai gương. a) Hãy vẽ hình và nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S phản xạ lần lượt qua G1, G2 rồi quay trở lại S. b) Tính góc tạo bởi tia tới xuất phát từ S và tia phản xạ đi qua S. Bài 4 (4,0 điểm): Một sợi dây dẫn đồng chất tiết diện đều được uốn thành một khung kín hình chữ nhật ABCD. Nếu mắc một nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi vào hai điểm A và B thì cường độ dòng điện chạy qua nguồn A M D là IAB = 0,72A. Nếu mắc nguồn đó vào hai điểm A và D thì cường độ dòng điện chạy qua nguồn là IAD = 0,45A. Bây giờ, mắc nguồn trên vào hai điểm A và C. a) Tính cường độ dòng điện I chạy qua nguồn. AC B N C b) Mắc thêm một điện trở R x nối giữa hai điểm M và N là trung điểm của các cạnh AD và BC thì hiệu điện thế trên Rx là U/5. Tính cường độ dòng điện chạy qua nguồn khi đó. Bài 5 (5,0 điểm): Cho m¹ch ®iÖn cã s¬ ®å nh­ h×nh vẽ, trong ®ã c¸c ®iÖn trë R = 3R, R = R = R = R. HiÖu ®iÖn thÕ 1 2 3 4 R1 R2 gi÷a hai ®Çu m¹ch ®iÖn lµ U kh«ng ®æi. Khi biÕn trë RX cã mét gi¸ trÞ nµo ®ã th× c«ng suÊt táa nhiÖt trªn ®iÖn trë R1 lµ P1 = 9W. + RX a) T×m c«ng suÊt táa nhiÖt trªn ®iÖn trë R4 khi ®ã. b) T×m RX theo R ®Ó c«ng suÊt táa nhiÖt trªn RX R3 R4 cùc ®¹i. Bài 6 : (2,0 điểm) Mét khèi gç h×nh hép ch÷ nhËt tiÕt diÖn S = 40 cm2 cao h = 10 cm. Cã khèi l­îng m = 160 g a. Th¶ khèi gç vµo n­íc.T×m chiÒu cao cña phÇn gç næi trªn mÆt n­íc. Cho khèi l­îng riªng cña n­íc lµ D0 = 1000 Kg/m3 b. B©y giê khèi gç ®­îc khoÐt mét lç h×nh trô ë gi÷a cã tiÕt diÖn S = 4 cm2, s©u h vµ lÊp ®Çy ch× cã khèi 3 l­îng riªng D2 = 11300 kg/m khi th¶ vµo trong n­íc ng­êi ta thÊy mùc n­íc b»ng víi mÆt trªn cña khèi gç. T×m ®é s©u h cña lç. (Thí sinh được sử dụng máy tính cầm tay thông thường)
2. Phòng GD & ĐT Huyện Yên Thành ĐỀ KIỂM TRA CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9 MÔN VẬT LÍ Thời gian làm bài : 120 phút Câu 1 : Một thuyền máy và một thuyền chèo cùng xuất phát xuôi dòng từ bến A đến bến B dọc theo chiều dài của một con sông, khoảng cách giữa 2 bến sông A, B là S = 14 km. Thuyền máy chuyển động với vận tốc 24km/h so với nước, nước chảy với vận tốc 4km/h so với bờ. Khi thuyền máy tới B lập tức quay trở lại A, đến A nó lại tiếp tục quay về B và đến B cùng lúc với thuyền chèo. Hỏi: a/ Vận tốc của thuyền chèo so với nước ? b/ Trên đường từ A đến B thuyền chèo gặp thuyền máy ở vị trí cách A bao nhiêu ? A Câu 2 : Một thanh đồng chất, tiết diện đều, một đầu C nhúng vào nước, đầu kia tựa vào thành chậu tại C sao cho CB = 2 CA (hình H-1). Khi thanh nằm cân bằng, - - - - - - - mực nước ở chính giữa thanh. Xác định trọng lượng riêng - - - - - - - 3 của thanh? Biết trọng lượng riêng của nước là d0 = 10 000 N/m - - - - - - B (H-1) - - - - - - - Câu 3 : a/ Hai cuộn dây đồng tiết diện đều, khối lượng bằng nhau, chiều dài cuộn dây thứ nhất gấp 5 lần chiều dài cuộn dây thứ 2. So sánh điện trở hai cuộn dây đó ? b/ Từ các điện trở cùng loại r = 5 ôm. Hỏi phải dùng ít nhất bao nhiêu điện trở và mắc như thế nào để mạch điện có điện trở tương là 8 ôm ? A Câu 4: Cho đoạn mạch điện như hình vẽ (H-2). Biết: R1 = R2 = 16  , R3 = 4 , R4= 12 . C D Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch AB không R1 R2 đổi U = 12V, am pe kế và dây nối có điện trở A 0 R3 R4 không đáng kể. U a/ Tìm số chỉ của ampe kế ? B 0 b/ Thay am pe kế bằng một vôn kế có điện trở (H- 2) rất lớn. Hỏi vôn kế chỉ bao nhiêu ? Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm
3. HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ 9 Câu Đáp án Cho điểm Gọi v1 là vận tốc thuyền máy so với nước , v2là vận tốc nước so với Câu 1 bờ , v3 là vận tốc thuyền chèo so với nước , S là chiều dài quảng đường AB . a, Thuyền chèo chuyễn động xuôi dòng từ A đến B thì thuyền máy chuyễn động xuôi dòng từ A đến B hai lần và một lần chuyễn động ngược dòng từ B về A . 0,25 Thời gian chuyễn động của hai thuyền bằng nhau , ta có : 0,25 S 2S S 1 2 1 v v v v v v v 4 24 4 24 4 0,25 3 2 1 2 1 2 3 0,25 v3 ; 4,24 (km/h) . b, Thời gian thuyền máy đi xuôi dòng từ A đến B : S 14 0,25 t1= 0,5 (h) . v1 v2 24 4 Trong thời gian này thuyền chèo đã đi đến C 0,25 AC = S1= ( v2+v3 ).t1= (4 + 4,24) 0,5 = 4,12 (km) Chiều dài quảng đường CB là: 0,25 CB = S2= S - S1= 14 - 4,12 =9,88 (km) . Trên quảng đường S2 hai thuyền gặp nhau tại D , Thời gian đi tiếp để hai thuyền gặp nhau tại D là : 0,25 S2 9,88 t2= = ; 0,35 (h) (v2 + v3 ) + (v1- v2 ) (4,24 + 4) + (24 - 4) Quảng đường để thuyền máy đi từ B về A gặp thuyền chèo tại D là : BD = S3 = (v1- v2).t2 = (24 - 4).0,35 = 7 (km) 0,25 Không kể hai bến A và B , hai thuyền gặp nhau tại D cách B 7 km , 0,25 cũng cách A 7 km . Gọi chiều dài của thanh là l A tiết diện là S , trọng lượng riêng Câu 2: 2,5 đ là d . C - Vẽ hình đúng - Trọng lượng P của thanh đặt vào O I O 0,25 đ P = d.V = d.S.l (1) F - Viết được công Câu 2 Cánh tay đòn của P là OI . H D B thức tính P = - Một nữa thanh OB chìm trong nước P d.S.l nên lực đẩy Acssimets lên trung điểm của OB là F cho 0,50đ l - Viết được CT F = dN .S . (2) 2 tính F 0,50đ Cánh tay đòn của F là DH - Theo quy tắc đòn bẩy : P DH DH DC - Viết được : = mà = . P DH DC F OI OI OC = = 1 1 1 F OI OC Với OC = OA – CA = l - l = l . cho 0,50 đ 2 3 6 1 1 5 DC = DO + OC = l + l = .l - Tính được : 4 6 12 DC 5 P DH DC 5 = (Cho -Vậy : = = = = 2,5 .(3) OC 2 F OI OC 2 0,25 đ ) 3 Thay (1) , (2) vào (3) ta được : d = 1,25.dN = 12 500 N/m - Tính đúng d ( Cho 0,50 đ ) a/ áp dụng : m = D.S.l , ta có : Câu 3a :1,25 đ - Cuộn dây thứ nhất có : khối lương m1 = D.S.1l1 (1) - 0,25 đ
4. l1 Câu 3 điện trở R1= (2) - 0,25 đ S1 - Cuộn dây thứ hai có : khối lương m2 = D.S.2l2 (3) l2 điện trở R2= (4) S2 - 0,50 đ S2 l1 - Theo bài ra : m1= m2 ==> S.1l1= S.2l2 hay : = 5 . - 0,25 đ S1 l2 R l S - Từ (2) và (4) ta có : 1 = 1 .2 5.5 = 25 . 3b/ 1,25 điểm R2 l2 S1 - 0,25 đ b/ Gọi điện trở tương đương là R : vì R = 8 > r =5 ,nên: ít nhất có 1 điện trở r nối tiếp với 1 cụm điện trở X=3 . r X - 0,25đ 0 0 0 Xét thấy cụm điện trở X =3 5Y = 15 + 3Y ==> Y = 7,5 . 5 Y Lập luận tương tự , suy ra: cụm Y gồm 3 điện trở r mắc như sau : r + ( r // r ). - 0,50 đ Vậy cần ít nhất 5 điện trở r mắc như sơ đồ dưới đây : r r r r r a/ - Sơ đồ ta có : Số chỉ của am pe kế IA= I2 +I4 . 4a/ cho 1,25đ - Vì RA= Rd = 0 nên [(R1// R2) nt R3] // R4 , ta có : - Nhận dạng 16 được mạch điện + Điện trở tương đương của (R1// R2) là : R12 = = 8 ( ). Câu 4 2 cho 0,25 đ + Điện trở tương đương của (R1// R2)ntR3:R123= 8+4= 12  U 12 - Tính đúng I2 + Cường độ dòng điện qua R3là : I3= = = 1(A) cho 0,5 đ R123 12 1A -Tính đúng I cho + Cường độ dòng điện qua R1, R2là : I1 = I2 = = 0,5A . 4 2 0,25 đ. U 12 + Cường độ dòng điện qua R4 là : I4= = = 1 (A). - Tính được IA R4 12 cho 0,25 đ - Vậy am pe kế chỉ IA= I2 +I4= 0,5A + 1A = 1,5A . b/ Thay Vôn kế vào thế chổ am pe kế , thì mạch điện khi đó 4b/ Cho 1,0 đ R1nt [R3// (R2ntR4)] .Ta có : - Điện trở tương đương (R2ntR4) là R24= 16 + 12 = 28 ( ) - Điện trở tương đương của [R3// (R2ntR4)] là : 4.28 R234= = 3,5 ( ) 4 28 -Tính được I1 cho - Điện trở mạch điện AB là: 0,5đ R = R1+ R234 =16 + 3,5 = 19,5( ) .
5. U 12 - Cường độ dòng điện qua R1 là ; I1= = 0,615A R 19,5 - Cường độ dòng điện qua R2 là : - Tính được I2 U R1I1 12 16.0,615 I2= = 0,077A. cho 0,25 đ R24 28 h­í ng - Vôn kế chỉ : - Tính đúng UV UV = I1R1 + I2R2 = 0,615 .16 + 0,077.16 = 11,07 (V) cho 0,50 đ dÉn chÊ m ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN m«n vËt lý - líp 9 - Năm học: 2012 - 2013 Bài 1 (4,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm a) Kí hiệu AB = S. Thời gian đi từ A đến B của xe I là: S S S. v1 +v2 t1 = + = 2.v1 2.v2 2.v1.v2 0,5 Tốc độ trung bình trên quãng đường AB của xe I là: S 2v1v2 vA = = =30km/h 0,5 t1 v1 +v2 Gọi thời gian đi từ B đến A của xe II là t2. Theo đề bài ta có t t t v +v S= 2 v + 2 v = 2 1 2 0,5 2 1 2 2 2 Tốc độ trung bình trên quãng đường BA của xe II là: S v +v 0,5 v = = 1 2 =40km/h B t 2 2 S S b) Theo bài ra ta có - =0,5 h S=60km 0,5 vA vB Khi hai xe xuất phát cùng một lúc thì quãng đường mỗi xe đi được trong thời gian t là: SA = 20t nếu t 1,5h (1) 0,5 SA = 30+(t-1,5).60 nếu t 1,5h (2) SB = 20t nếu t 0,75h (3) SB = 15+(t-0,75).60 nếu t 0,75h (4) 0,5 Hai xe gặp nhau khi SA + SB=S=60 và chỉ xảy ra khi 0,75 t 1,5h . Sử dụng (1) và (4): 20t+15+(t-0,75)60 = 60 0,5 Giải phương trình ta có t=9/8 h và vị trí hai xe gặp nhau cách A là: SA=20.9/8 =22,5km. Bài 2 (3,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm a) Gäi khèi l­îng n­íc rãt lµ m(kg); nhiÖt ®é b×nh 2 lµ t2 ta cã: NhiÖt l­îng thu vµo cña b×nh 2 lµ: Q1 = 4200.2(t2 – 20) 0,5 NhiÖt l­îng to¶ ra cña m kg n­íc rãt sang b×nh 2: Q2 = 4200.m(60 – t2) Do Q1 = Q2, ta cã ph­¬ng tr×nh: 4200.2(t2 – 20) = 4200.m(60 – t2) 0,5 => 2t2 – 40 = m (60 – t2) (1) ë b×nh 1 nhiÖt l­îng to¶ ra ®Ó h¹ nhiÖt ®é: Q3 = 4200(10 - m)(60 – 58) = 4200.2(10 - m) 0,5 NhiÖt l­îng thu vµo cña m kg n­íc tõ b×nh 2 rãt sang lµ; Q4 = 4200.m(58 – t2)
6. Do Q3 = Q4, ta cã ph­¬ng tr×nh: 4200.2(10 - m) = 4200.m (58 – t2) 0,5 => 2(10 - m) = m(58 – t2) (2) Tõ (1) vµ (2) ta lËp hÖ ph­¬ng tr×nh: 2t2 40 m(60 t2 ) 0,5 2(10 m) m(58 t2 ) 0 2 Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh t×m ra t2 = 30 C; m = kg 3 b) NÕu ®æ ®i l¹i nhiÒu lÇn th× nhiÖt ®é cuèi cïng cña mçi b×nh gÇn b»ng nhau vµ b»ng nhiÖt ®é hçn hîp khi ®æ 2 b×nh vµo nhau. gäi nhiÖt ®é cuèi lµ t ta cã: Qto¶ = 10. 4200(60 – t) 0,5 Qthu = 2.4200(t – 20); Qto¶ = Qthu => 5(60 – t) = t – 20 => t 53,30C Bài 3 (2,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm a) 0,25 Cách vẽ: 0,125 + Lấy S1 đối xứng với S qua G1 + Lấy S2 đối xứng với S qua G2 0,125 + Nối S1 và S2 cắt G1 tại I cắt G2 tại J 0,125 + Nối S, I, J, S và đánh hướng đi ta được tia sáng cần vẽ. 0,25 b) Ta phải tính góc ISR. 0,125 Kẻ pháp tuyến tại I và J cắt nhau tại K Trong tứ giác IKJO có 2 góc vuông I và J và có góc O = 600 0,25 Do đó góc còn lại IKJ = 1200 0 Suy ra: Trong JKI có: I1 + J1 = 60 0,25 Mà các cặp góc tới và góc phản xạ I = I ; J = J 1 2 1 2 0,25 0 Từ đó: I1 + I2 + J1 + J2 = 120 Xét SJI có tổng 2 góc : I + J = 1200 IS J = 600 0,25 Do vậy: ISR = 1200 (Do kề bù với ISJ)
7. Bài 4 (4,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm Đặt a là điện trở của đoạn dây AB, b là điện trở của dây BC. A D a b B C 0,5 * Khi mắc hiệu điện thế U vào hai điểm A-B, điện trở tương đương của mạch: a. a 2b U R AB Cường độ dòng điện qua toàn mạch: IAB . 2a 2b R AB * Khi mắc hiệu điện thế U vào hai điểm A-D, điện trở tương đương của mạch: b. 2a b U R AD Cường độ dòng điện qua toàn mạch: IAD . 0,5 2a 2b R AD I b 2a b 0,72 8 Theo đề bài thì: AB . IAD a a 2b 0,45 5 0,5 Giải ra ta được b = 2a. * Ta có: a. a 2b 5a U 6U U 5IAB 5.0,72 1,0 R AB IAB 0,6 A 2a 2b 6 R AB 5a a 6 6 a) Khi mắc hiệu điện thế vào A và C: a b 3a U 2U 2.0,6 R AC IAC 0,4A 0,5 2 2 R AC 3a 3 b) Khi mắc hiệu điện thế U vào A và C và mắc thêm Rx. Mạch điện trở thành mạch đối xứng. a M 2a A U1 U2 C Rx U2 2a N a Dựa vào tính đối xứng của mạch điện suy ra phân bố hiệu điện thế trong mạch như hình vẽ. Ta có: Xét Chiều từ M đến N U U U 1 x 2 U Ux 2U 3U U1 U2 U1 U2 U 2 5 5 Cường độ dòng điện mạch chính: 0,5 U U 2U 3U 7U 7.0,6 I 1 2 0,42 A a 2a 5a 10a 10a 10 0,5 (Nếu HS xét chiều từ N đến M thì I = 0,48 (A)) Bài 5 (5,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm
8. R I1 R1 M I2 2 IX I 0,25 A B + RX I3 R3 N I4 R4 2 2 P I2R I R 1 I a) 4 4 4 4 4 2 0,25 P1 I1 R1 I1 3R 3 I1 I4 T×m . Ta cã: I = I1 + I3 = I2 + I4 I1 0,25 U3 U U 4 U I4R 4 U I4R mµ: I3 0,25 R 3 R 3 R 3 R U2 U U1 U I1R1 U I1.3R I2 0,25 R 2 R 2 R 2 R U I4R U I1.3R I4 Do ®ã: I1 I4 4I1 2I4 2 0,25 R R I1 P4 4 4 P4 P1 12W. P1 3 3 0,5 I4 Ta nhËn thÊy tû sè kh«ng phô thuéc vµo RX. I1 b) Ta cã: 0,5 * UAB UAM UMN U NB I1R1 IxR x I4R 4 U 3I1R IxR x 2I1R U 5I1R Ix R x U (1) 0,25 * UMB UMN U NB I2R 2 IxR x I4R 4 0,25 I1 Ix R IxR x 2I1R I1R Ix R R x (2) 0,25 Khö I1 khái hÖ ph­¬ng tr×nh trªn ®Ó t×m IX, ch¼ng h¹n nh©n hai vÕ cña (2) víi 5 råi céng víi (1): U 0,5 IxR x U 5Ix R R x Ix 5R 4R x Khi ®ã ta viÕt ®­îc biÓu thøc c«ng suÊt táa nhiÖt trªn RX lµ: U2R U2 P I2 R x x x x 2 2 0,25 5R R x R 5 4 R x R x ¸p dông bÊt ®¼ng thøc C«si: R 5R 5 4 R x 2 .4 R x 2 20R 0,5 R x R x
9. U2 DÊu "=" x¶y ra, tøc lµ PX ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt P , khi: max 80R R 5 5 4 R x R x R 0,5 R x 4 Bài 6: (2,0 điểm) Néi dung Thang ®iÓm x h h h S 0,25 P P FA FA a. Khi khèi gç c©n b»ng trong n­íc th× träng l­îng cña khèi gç c©n b»ng víi lùc ®Èy Acsimet. Gäi x lµ phÇn khèi gç næi trªn mÆt n­íc, ta cã. m x h - 6cm P = FA 10.m =10.D0.S.(h-x) 0,5 D0 .S b. Khèi gç sau khi khoÐt lç cã khèi l­îng lµ . 0,5 m1 = m - m = D1.(S.h - S. h) m Víi D1 lµ khèi l­îng riªng cña gç: D1 . S.h 0,25 Khèi l­îng m2 cña ch× lÊp vµo lµ: m2 D2 S. h Khèi l­îng tæng céng cña khèi gç vµ ch× lóc nµy lµ 0,25 m M = m1 + m2 = m + (D2 - ). S. h Sh V× khèi gç ngËp hoµn toµn trong n­íc nªn. 0,25 D S.h m 10.M=10.D .S.h ==> h = 0 5,5cm 0 m (D ) S 2 S.h