Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 - Trường THCS Lộc An

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 - Trường THCS Lộc An

1. PHÒNG GD&ĐT PHÚ LỘC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 TRƯỜNG THCS LỘC AN Môn: Vật lý- Năm học 2014-2015 Thời gian làm bài: 120 phút Câu 1: (4 điểm) Một cục nước đá hình lập phương có cạnh 2cm h là h = 10cm, nổi trên mặt nước trong một chậu đựng đầy nước. h1 Phần nhô lên mặt nước có chiều cao 2cm. Trọng lượng riêng của nước là 10.000N/m3. a) Tính khối lượng riêng của nước đá ? b) Nếu nước đá tan hết thành nước thì nước trong chậu có chảy ra ngoài không? Tại sao ? Câu 2: (6 điểm): Người ta thả một miếng đồng có khối lượng m 1 = 0,2 kg đã được đốt nóng đến nhiệt độ t 1 vào một nhiệt lượng kế chứa m 2 = 0,28 kg nước ở nhiệt độ t 2 0 0 = 20 C. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là t3 = 80 C. Biết nhiệt dung riêng, khối lượng 3 riêng của đồng và nước lần lượt là c1 = 400 J/(kg.K), D1 = 8900 kg/m , c2 = 4200 3 J/(kg.K), D2 = 1000 kg/m ; nhiệt hoá hơi của nước (nhiệt lượng cần cung cho 1kg nước hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi) là L = 2,3.106 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và với môi trường. a) Xác định nhiệt độ ban đầu t1 của đồng. b) Sau đó, người ta thả thêm một miếng đồng khối lượng m 3 cũng ở nhiệt độ t 1 vào nhiệt lượng kế trên thì khi lập lại cân bằng nhiệt, mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước trước khi thả miếng đồng m3. Xác định khối lượng đồng m3. Câu 3: (4 điểm): Một ôtô chuyển động từ A tới B, trên nửa đoạn đường đầu ôtô đi với vận tốc 60km/h. Phần còn lại ôtô chuyển động trong nửa thời gian đầu với vận tốc 15km/h và 45km/h trong nửa thời gian sau. Tính vận tốc trung bình của ôtô trên cả quãng đường. Câu 3 (6 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó U = 24V luôn không đổi, 1R = 12, R2= 9, R3 là biến trở, R4 = 6 . Điện trở của ampe kế và các dây dẫn không đáng kể. a) Cho R3 = 6. tìm cường độ dòng điện qua các điện trở R1, R3 và số chỉ của ampe kế. b) Thay ampe kế bằng vôn kế có điện trở vô cùng lớn. Tìm R3 để số chỉ vôn kế là 16V. c) Nếu di chuyển con chạy để R3 tăng lên thì số chỉ của vôn kế thay đổi như thế nào ? + U - R 1 A R3 R2 R4 HẾT Lưu ý: - Giáo viên coi thi không giải thích gì thêm - Học sinh không sử dụng tài liệu
2. PHÒNG GD&ĐT PHÚ LỘC HƯỚNG DẪN CHẤM TRƯỜNG THCS LỘC AN THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 Môn: Vật lý- Năm học 2014-2015 Thời gian làm bài: 120 phút Câu Đáp án Điểm a) Gọi d, d’ là trọng lượng riêng của nước đá và nước V, V’ là thể tích của cục nước đá và của phần nước đá chìm trong nước . Lực đẩy Acsimet tác dụng lên cục nước đá : 2cm F = d’.V’ = d’.S.h A 1 h h1 Trọng lượng cục nước đá : P = d.V = d.S.h Khi cục nước đá cân bằng thì : ’ P = FA d.S.h = d .S.h1 d h 10000. 10 2 d = 1 8000 N / m3 1 h 10 d khối lượng riêng của nước đá : D = 800 kg / m3 10 b) Khi nước đá tan hết thành nước thì khối lượng m của nước đá không ’ đổi , D tăng lên D , thể tích V sẽ là V1 : ’ Ta có : m = D.V Khi tan hết thành nước thì : m = D .V1 ’ D 800 8 D.V = D .V1 V1 = V V V D 1000 10 Vậy khi tan hết thành nước, thể tích nước tan ra bằng đúng phần thể tích nước đá chìm trong nước nên nước trong chậu không chảy ra ngoài. a) Tính nhiệt độ t1 : 0 - Nhiệt lượng của m1 kg đồng toả ra để hạ nhiệt độ từ t1 xuống 80 C là : Q1 = m1.c1.(t1 – t) = m1.c1.(t1 – 80) 0 - Nhiệt lượng của m2 kg nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 20 C đến 0 80 C là : Q2 = m2.c2.(t – t2) = 60m2.c2 60m2c2 - Phương trình cân bằng nhiệt : Q1 = Q2 t1 = 80 = 962 m1c1 2 (0C). b) Tính m3 : - Khi thả thêm m3 kg đồng ở nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế, sau khi có cân bằng nhiệt mà mực nước vẫn không thay đổi. Điều này chứng tỏ : + Nhiệt độ cân bằng nhiệt là 1000C. + Có một lượng nước bị hóa hơi. Thể tích nước hóa hơi bằng thể m3 tích miếng đồng m3 chiếm chỗ: V2 ' . D1
3. 0 , ' D2 - Khối lượng nước hóa hơi ở 100 C là : m2 V2.D2 m3. . D1 - Nhiệt lượng thu vào của m1 kg đồng, m2 kg nước để tăng nhiệt độ từ 0 0 0 80 C đến 100 C và của m’2 kg nước hoá hơi hoàn toàn ở 100 C là : D Q = 20(c m + c m ) + Lm 2 3 1 1 2 2 3 D 1 . 0 - Nhiệt lượng toả ra của m3 kg đồng để hạ nhiệt độ từ t1 = 962 C xuống 0 100 C là: Q4 = 862 c1m3 - Phương trình cân bằng nhiệt mới : Q3 = Q4 D2 =>20(c1m1 + c2m2 ) + Lm3 862c1m3 D1 20(c1m1 + c2m2 ) m3 = 0,29kg D2 862c1 - L D1 Gọi S là quãng đường. S Thời gian đi nửa quãng đường đầu t1 = . 2v1 Thời gian đi nửa quãng đường sau là t2. Quãng đường đi được tương t ứng với khoảng thời gian 2 là 2 t2 S2 = v2. 2 t2 S3 = v3. 2 S Mặt khác S2 + S3 = 2 S 3 t2 t2 v2 + v3 = 2 2 2 (v2 + v3)t2 = S S => t2 = v2 v3 Vậy vận tốc trung bình trên cả quãng đường là: S S Vtb = = t t S S 1 2 2v1 v2 v3 2v (v v ) = 1 2 3 2v1 v2 v3 2.60(15 45) = = 40km/h 2.60 15 45
4. a) Cường độ dòng điện qua các điện trở và qua ampe kế : R .R 6.6 R 3 4 3 34 R R 6 6 3 4 U R234 = R2 + R34 = 9 + 3 = 12 U 24 I I1 R1 I2 2A R234 12 R3 U34 = I2.R34 = 2.3 = 6V I3 U3 6 I3 1A R3 6 I I4 U 24 2 R2 R4 I1 2A R1 12 Ia = I1 + I3 = 2 + 1 = 3A b) Tìm R3 để số chỉ vôn kế là 16V . Gọi R3 = x 4 U1 = U - UV = 24 - 16 = 8V U U1 8 2 I1 A R1 12 3 R1 I R I R V 1 2 1 2 I R I I R R R 2 13 2 1 1 3 2 R I 9 9 3 1 I 12 x 9 21 x 21 x 21 x 2 R2 R4 suy ra I  I  = I4 9 1 9 3 Ta có UV = U3 + U4 = I3.R3 + I4.R4 = I1.R3 + I4.R4 2 21 x 2 2x 4(21 x) 10x 84  x  6 16 3 9 3 3 9 9 10x + 84 = 144 suy ra x = 6 . Vậy để số chỉ của vôn kế là 16V thì R3 = 6 c) Khi R3 tăng thì điện trở của mạch tăng U I I4 : giảm U4 = I.R4 :giảm Rtd U2 U2 = U – U4 : tăng I2 : tăng I1 = I – I2 :giảm R2 U1 = I1.R1 : giảm UV = U – U 1 : tăng. Vậy số chỉ của vôn kế tăng khi R3 tăng. * Chú ý: - Nếu thí sinh làm theo cách khác và tìm được kết quả đúng thì vẫn cho điểm tối đa - Nếu thí sinh viết được công thức đúng, thay số và tính ra kết quả sai, thì cho nửa số điểm ý đó ===Hết===