Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 - Phòng Giáo dục và đào tạo Triệu Sơn

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 - Phòng Giáo dục và đào tạo Triệu Sơn

1. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN ). TRIỆU SƠN Năm học 2014 - 2015 Môn thi: Vật lí 9 Đề chính thức Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Số báo danh Ngày thi: 12/11/2014 (Đề thi có 02 trang, gồm 06 câu) Câu 1: (4,0 điểm) a) Một người đi xe đạp đi nửa quãng đường đầu với vận tốc v 1 = 12km/h, nửa quãng đường còn lại với vận tốc v 2. Biết vận tốc trung bình trên cả quãng đường là 8km/h. Tính vận tốc v2. b) Bố và hai con trai đi thăm bà nội cách thành phố 44km. Bố đi xe máy, đi với vận tốc 25km/h và nếu chở thêm một người thì đi với vận tốc 20km/h (xe không thể chở ba). Hai anh em đi bộ với vận tốc 5km/h. Hãy xác định thời gian ngắn nhất để họ cùng đến nhà bà (thời gian được tính từ lúc đi đến lúc tất cả đều đến nhà bà). Câu 2: (2,0 điểm) Một cốc nhẹ có đặt quả cầu nhỏ, nổi trong - - - - - - - - - - - - - - bình chứa nước (Hình 1). Mực nước thay đổi như - - - - - - - - - - - - - - thế nào nếu lấy quả cầu ra khỏi cốc rồi thả nhẹ vào - - - - - - - - - - - - - - bình nước trong trường hợp: - - - - .- - - - - - - - - - - - - Quả cầu bằng gỗ có khối lượng riêng bé hơn của nước. Hình 1 - Quả cầu bằng sắt có khối lượng riêng lớn hơn của nước. Câu 3: (4,0 điểm) 0 Dùng một ca múc nước ở thùng chứa nước A có nhiệt độ t 1 = 80 C và ở thùng chứa 0 nước B có nhiệt độ t 2 = 20 C rồi đổ vào thùng C chứa nước. Biết rằng trước khi đổ, trong 0 thùng C đã có một lượng nước ở nhiệt độ t 3 = 40 C và bằng tổng số ca nước vừa đổ thêm vào nó. Tính số ca nước phải múc ở thùng A, thùng B để nước ở thùng C có nhiệt độ t 4 = 500C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường, với bình chứa và ca múc. Câu 4: (4,0 điểm) Một điểm sáng S chiếu tới tâm O một gương phẳng nhỏ một tia sáng nằm ngang. Tia phản xạ in trên tường một vệt sáng ở độ cao h = 100cm so với tia tới. Tường cách tâm gương 173cm. a) Xác định góc tới của tia sáng. b) Người ta quay gương quanh một trục đi qua O, vuông góc với mặt phẳng tới, thì thấy vệt sáng trên tường ở vị trí cách vệt sáng cũ 2m, ở phía trên. Xác định góc quay và chiều quay của gương. Câu 5: (1,0 điểm) Cho các dụng cụ sau: Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một điện trở R 0 đã biết trị số và một điện trở Rx chưa biết trị số, một vôn kế có điện trở Rv chưa xác định. Hãy trình bày phương án xác định trị số điện trở Rv và điện trở Rx.
2. Câu 6: (5,0 điểm) A B Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế R4 giữa hai điểm A và B là 20V luôn không đổi. + - Biết R1 = 3 , R2 = R4 = R5 = 2 , R3 = 1 . Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. R5 R3 a) Khi khóa K mở. Tính điện trở tương K đương của cả mạch và số chỉ của ampe kế. R1 b) Khi khóa K đóng. Thay ampe kế bằng một vôn kế lí tưởng. Xác định số chỉ của vôn kế đó. R2 A c) Thay điện trở R2 và R4 lần lượt bằng điện trở Rx và Ry. Khi khóa K đóng và mở, ampe Hình 2 kế đều chỉ 1A. Tính giá trị của điện trở R x và Ry trong trường hợp này.
3. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRIỆU SƠN Hướng dẫn chấm Đề chính thức Câu Nội dung đáp án Điểm a) Gọi s là chiều dài nửa quãng đường. s Thời gian đi hết s với vận tốc v1 là: t1 (1) v1 0,5 s Thời gian đi hết s với vận tốc v là: t (2) 2 2 0,5 v2 Vận tốc trung bình của người đi xe đạp trên cả quãng đường là: 2s 2s 0,75 vtb t1 t2 (3) t1 t2 vtb 1 1 2 v .v 8.12 v tb 1 v 6 Từ (1), (2) & (3) ta có: 2 , thay số: 2 (km/h). 0,75 v1 v2 vtb 2v1 vtb 2.12 8 b) Giả sử bố chở người con thứ nhất đến cách nhà bà a (km) thì dừng lại (thời điểm 1) và để người con thứ nhất đi bộ tiếp đến nhà bà. Bố quay lại gặp người con thứ hai khi người này đã đi được b (km) (thời điểm 2), bố và người con thứ hai đi xe máy đến nhà bà. 1 Để thời gian ngắn nhất thì cả 3 người cùng đến nhà bà một lúc (thời điểm 3), từ (4,0đ) đó suy ra: a = b. 0,25 Gọi c là quãng đường người bố đi xe máy một mình với vận tốc 25km/h Khi đó: a + c + a = 44 hay c + 2a = 44 (1) 0,25 Từ thời điểm 1 đến thời điểm 2 rồi đến thời điểm 3 thì tổng thời gian đi xe máy c c a của người bố là: 25 20 0,25 Từ thời điểm 1 đến thời điểm 3 thời gian đi bộ của người con thứ nhất là: a . 5 0,25 Do cả 3 người cùng đến nhà bà một lúc nên ta có phương trình: c c a a 4c 5c 5a 20a 9c 5a 20a 3c 5a (2) 25 20 5 100 100 100 0,25 Từ (1) & (2) suy ra: a = 12; c = 20. Khi đó thời gian ngắn nhất để 3 bố con đến nhà bà là: a c a 12 20 12 80 4 (giờ). 0,25 5 20 5 20 20 Trường hợp quả cầu bằng gỗ có khối lượng riêng bé hơn của nước - Gọi trọng lượng của cốc, quả cầu gỗ và quả cầu sắt lần lượt là Pc, Pg và Ps - Khi để quả cầu trong cốc, cốc nổi: FA= P1  V1d = Pc + Pg 0,25 Pc Pg - Phần thể tích nước trong bình dâng lên là: V1 = (1) d 0,25 - Khi bỏ qủa cầu gỗ vào trong nước, quả cầu gỗ nổi. Thể tích nước trong 2 P P P 0,25 ’ g Pc c g (2,0đ) bình dâng lên là: V1 = Vg + Vc = (2) d d d (Vg, Vc là phần thể tích của quả cầu gỗ và của cốc chiếm chỗ của nước). 0,25
4. ’ - Từ (1) & (2) suy ra: V1 = V1 (mực nước trong bình giữ nguyên) Trường hợp quả cầu bằng sắt có khối lượng riêng lớn hơn của nước - Khi để quả cầu sắt trong cốc, phần thể tích nước trong bình dâng lên là: Pc Ps 0,25 V2 = d - Khi bỏ quả cầu sắt cho vào trong nước, quả cầu sắt chìm thể tich trong ’ Ps Pc 0,5 bình nước dâng lên là: V2 = Vs + Vc= d s d ’ 0,25 Vì ds > d nên V2 < V2 (mực nước trong bình khi bỏ quả cầu sắt vào bình nước nhỏ hơn khi bỏ quả cầu sắt vào trong cốc). Gọi c là nhiệt dung riêng của nước; m là khối lượng nước chứa trong một ca; n 1 và n2 lần lượt là số ca nước múc ở thùng A và B. Khi đó: (n1 + n2) là số ca nước có sẵn trong thùng C. 0,5 Nhiệt lượng do n1 ca nước ở thùng A khi đổ vào thùng C đã tỏa ra là: Q1 = n1.m.c (t1 – t4) = n1.m.c(80 – 50) = 30n1 mc 0,75 Nhiệt lượng do n2 ca nước ở thùng B khi đổ vào thùng C đã hấp thu là: Q2 = n2.m.c (t4 – t2) = n2.m.c(50 – 20) = 30n2mc 0,75 3 Nhiệt lượng do (n + n ) ca nước ở thùng A và B khi đổ vào thùng C đã hấp thụ (4,0đ) 1 2 là: Q3 = (n1 + n2)m.c(t4 – t3) = (n1 + n2)m.c(50 – 40) = 10(n1 + n2)mc 0,75 Phương trình cân băng nhiệt: Q2 + Q3 = Q1 Hay 30n2mc + 10(n1 + n2)mc = 30n1mc 2n2 = n1 0,75 Vậy khi múc n ca nước ở thùng B thì phải múc 2n ca nước ở thùng A và số nước đã có sẵn trong thùng C trước khi đổ thêm là 3n ca. 0,5 h 100 1 a) Ta có: tan AOB l 173 3 0,75 Suy ra: AOB 300 Góc tới 0,5 1800 AOB 1800 300 i 750 2 2 0,75 b) Khi quay gương, vị trí mới của vệt sáng là A’. Ta có: h' 100 200 0,5 tan A'OB 3. l 173 4 Suy ra: A'OB 600 0,25 (4,0đ) Tia phản xạ đã quay một góc: A'OB AOB 600 300 300 Ta biết khi gương quay goc  thì tia phản xạ quay một góc 2 theo chiều 0,25 quay của gương nên khi tia phản xạ quay một góc 30 0 thì gương đã quay 15 0 theo chiều như hình vẽ. 0,5 Lưu ý: Nếu học sinh vẽ hình và giải theo phương án sau thì vẫn cho điểm tối đa. h 100 1 a) Ta có: tan AOB l 173 3 Suy ra: AOB 300 300 Góc tới i 150 2
5. b) Khi quay gương, vị trí mới của vệt sáng là A’. Ta có: h' 100 200 tan A'OB 3. l 173 Suy ra: A'OB 600 Tia phản xạ đã quay một góc: A'OB AOB 600 300 300 Ta biết khi gương quay goc  thì tia phản xạ quay một góc 2 theo chiều quay của gương nên khi tia phản xạ quay một góc 300 thì gương đã quay 15 0 theo chiều như hình vẽ. - Cở sở lý thuyết: + _ Xét mạch điện như hình vẽ: Gọi U là hiệu điện thế 2 đầu đoạn mạch 0,25 U1 là số chỉ của vôn kế. R0 Rx Mạch gốm (R1//R0) nt Rx, theo tính chất đoạn mạch nối tiếp ta có: H1 R R v 0 V U R R R R R 1 v0 v 0 v 0 (1) R R U Rv0 Rx v 0 Rv R0 Rv Rx R0 Rx Rx Rv R0 Xét mạch điện khi mắc vôn kế song song Rx + _ 0,25 Gọi U2 là số chỉ của vôn kế Mạch gồm R0 nt (Rv//Rx). Theo tính chất đoạn mạch nối tiếp ta có: R0 Rx Rv Rx U R R R R R 5 2 vx v x v x (2) H R R 2 (1,0đ) U R0 Rvx v x Rv R0 Rv Rx R0 Rx V R0 Rv Rx U R 0,25 Chia 2 vế của (1) và (2) => 1 0 (3) U2 Rx - Cách tiến hành: Dùng vôn kế đo hiệu điện thế 2 đầu đoạn mạch là U 0,25 Mắc sơ đồ mạch điện như H1, đọc số chỉ của vôn kế là U1 Mắc sơ đồ mạch điện như H2, đọc số chỉ của vôn kế là U2 0,25 Thay U1; U2; R0 vào (3) ta xác định được Rx Thay U1; U; R0; Rx vào (1) Giải phương trình ta tìm được Rv - Biện luận sai số: Sai số do dụng cụ đo. 0,25 Sai số do đọc kết quả và do tính toán. Sai số do điện trở của dây nối.
6. a) Khi K mở ta có mạch điện sau: [(R1nt R3) // (R2 nt R4 )] nt R5 0,25 R13 .R24 4.4 R13 = R1+ R3 = 4( ); R24 = R2+ R4 = 4( ); R1234 = = 2( ) R13 R24 4 4 0,75 Điện trở tương đương của cả mạch: RAB = R5 +R1234 = 4( ) U 20 0,25 Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB: I = 5(A) RAB 4 I5 = I1234 = I = 5 A U1234 = I1234 .R1234 = 10 (V) 0,25 U23 = U24 = U1234 = 10 (V) U24 10 Cường độ dòng điện qua R24 = 2,5(A) 0,25 R24 4 0,25 Số chỉ của ampe kế: IA = I24 = 2,5 (A) b) Khi K đóng thay vôn kế bằng ampe kế (bỏ qua R2) 0,25 Ta có mạch điện sau: R5 nt R1 nt (R3 // R4) 0,25 1.2 17 U 20 60 R = R +R + R = 2 +3+ =() ; I = I = (A) AB 5 1 34 1 17 1 2 3 RAB 17 1,0 3 60 180 0,5 Uv = U1 = I1 .R1 = .3 (V ) 17 17 Khi K mở ta có mạch điện sau: [(R1nt R3) // (Rx nt Ry )] nt R5 Cường độ dòng điện qua cả mạch. 6 U 20 20(4 R R ) (5,0đ) I = x y (1) (R R ).(R R ) 4.(R R ) 0,25 1 3 x y x y 2(4 Rx Ry ) 4(Rx Ry ) R5 2 R1 R3 Rx Ry 4 Rx Ry 4 R R I2 R1 R3 1 4 x y Vì R13 // Rxy , ta có: Hay I (2) I R1 R3 Rx Ry I 4 Rx Ry 4 0,25 4 R R 10(4 R R ) Từ (1) & (2) ta có: x y x y 4 (4 Rx Ry ) 2.(Rx Ry ) Rx + Ry = 12 => Ry = 12 – Rx (0 I =1. (5) I ' R1 Rx 3 Rx 3 3 2 Từ (4) & (5) suy ra: 6Rx – 128Rx + 666 = 0 0,25 Giải phương trình ta được: Rx1 = 9 ( ), Rx2 12,33 ( ) Thay Rx = 9 vào (*) ta được: Ry = 3 (Thỏa mãn) Thay Rx 12,33 vào (*) ta được: Ry -0,33( Loại) Vậy Rx = 9 , Ry = 3 . Lưu ý: Thí sinh có thể làm bài bằng cách khác, nếu đúng vẫn được điểm tối đa.