Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Phòng Giáo dục và đào tạo Thành phố Thanh Hóa

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Phòng Giáo dục và đào tạo Thành phố Thanh Hóa

1. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ THÀNH PHỐ THANH HÓA NĂM HỌC: 2015 – 2016 Môn: Vật lí - Lớp 9 Đề chính thức Đề thi gồm có: 1 trang Ngày thi: 13 tháng 10 năm 2015 Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ BÀI Câu 1: (3 điểm) Có ba ống giống nhau và thông đáy chứa nước chưa đầy (hình 1). Đổ vào ống bên trái một cột dầu cao H 1 = 10cm và đổ vào ống bên phải một cột dầu cao H 2 = 14cm. Hỏi mực nước ở ống giữa sẽ dâng lên cao 3 bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng của nước d1 = 10000N/m , của dầu d2 = 8000N/m3. Câu 2: (2 điểm) Một tòa nhà cao tầng (mỗi tầng cao 3,4m) dùng thang máy có Hình1 khối lượng 200kg và sức chở tối đa được 16 người, mỗi người có khối lượn trung bình 50kg. Thang máy lên đều, mỗi chuyến từ tầng 1 lên tầng 10 nếu không dừng ở các tầng khác thì mất thời gian 1 phút. Bỏ qua lực cản lại chuyển động của thang máy. Tính công suất tối thiểu của động cơ thang máy. Câu 3: (4 điểm) Một thau nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước ở 20oC. a) Thả vào thau nước một thỏi đồng có khối lượng 200g lấy ở lò ra. Nước nóng đến 21,2oC. Tìm nhiệt độ của bếp lò. Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt là: c 1=880J/kg.K; c2=4200J/kg.K; c3=380J/kg.K. Bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường xung quanh. b) Thực ra, trong trường hợp này, nhiệt lượng toả ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước. Tìm nhiệt độ thực sự của bếp lò. A B R Câu 4: (5điểm) Cho mạch điện như hình 2. Trong đó: R =R =4; 5 1 2 /+ - / R =3; R =6; R =12; U =6V không đổi; điện trở của dây 3 4 5 AB R R dẫn và khoá không đáng kể. 3 4 D a) Khi K mở, tính điện trở tương đương của đoạn mạch và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. R b) Khi K đóng, tính cường độ dòng điện qua khoá K? 2 R c) Thay K bằng một vôn kế thì vôn kế chỉ bao nhiêu? (Biết điện 1 C K trở của vôn kế đủ lớn để có thể bỏ qua dòng điện chạy qua nó). Câu 5: (4 điểm) Cho hai gương phẳng M, N đặt song song, có Hình 2 mặt phản xạ quay vào nhau và cách nhau một khoảng AB=d=30cm (hình 3). Giữa hai gương có một điểm sáng S cách gương M một khoảng SA=10cm. M N Một điểm S' nằm trên đường thẳng SS' song song với hai gương, SS'=60cm. S’ a) Hãy trình bày cách vẽ tia sáng xuất phát từ S đến S' trong hai trường hợp: ' - Đến gương M tại I rồi phản xạ đến S'. - Đến gương M tại J, phản xạ đến gương N tại K rồi phản xạ đến S'. b) Hãy tính các khoảng cách I, J, K đến đoạn thẳng AB Câu 6: (2 điểm) Một lọ nhỏ bằng thuỷ tinh đựng đầy thuỷ ngân, được nút chặt bằng nút thuỷ tinh. Tìm cách xác khối lượng thuỷ ngân trong lọ mà không A S B được mở nút, biết khối lượng riêng của thuỷ ngân và thuỷ tinh lần lượt là D 1 Hình 3 và D2. Cho các dụng cụ: bình chia độ, nước, cân và bộ quả cân. (HẾT) Họ và tên thí sinh: Số báo danh: Phòng thi: Họ tên, chữ kí giám thị 1: Họ tên, chữ kí giám thị 2:
2. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ THÀNH PHỐ THANH HÓA NĂM HỌC: 2015 – 2016 HƯỚNG DẪN CHẤM - MÔN: VẬT LÍ - LỚP 9 Câu 1: (3 điểm) 0,25 điể m Ta có hình vẽ: H1 H2 h3 h h1 h2 A C B a ) b ) Hình 1 Từ hình 1 ta có áp suất tại các điểm A, B, C ở đáy bình thông nhau do các chất lỏng
3. gây ra: pA = d1.h1 +d2 .H1 0,75 pB = d1.h2 +d2 .H2 điể pC = d1.h3 m d Do p = p nên d .h + d .H = d .h => h = h - H . 2 (1) A C 1 1 2 1 1 3 1 3 1 0,5 d1 điể m d Và p = p nên d .h +d .H = d .h => h = h - H . 2 (2) B C 1 2 2 2 1 3 2 3 2 0,5 d1 điể m Vì Vnước không đổi nên: h1 + h2 + h3 = 3h (3) 0,25 điể m d2 d2 Thay (1) và (2) vào (3) ta có: h3 - H1. + h3 - H2. + h3 = 3h 0,25 d1 d1 điể d2 m => 3h3 - 3h = (H1 + H2). d1 d 0,25 Nước ở ống giữa sẽ dâng lên một đoạn: h - h = (H + H ). 2 3 1 2 điể 3.d1 m Thay số với H = 10cm = 0,1m, H = 14cm = 0,14m, d = 10000 N/m3 1 2 1 0,25 và d = 8000 N/m3 ta có: 2 điể 8000 h3 - h = (0,1+ 0,14). = 0,064(m) = 6,4cm m 3.10000 Câu 2: (2 điểm) Thang máy chuyển động thẳng đều và bỏ qua lực cản lại chuyển động của thang máy nên lực kéo của động cơ là: 0,5 điểm F =Pth + Png =10.(mth + mng)= 10.(200+16.50)=10000(N) Để lên đến tầng 10, thang máy phải vượt qua 9 tầng. Vậy độ cao thang máy phải vượt qua là: h = 3,4 . 9 = 30,6(m) 0,5 điểm Công phải tiêu tốn tối thiểu cho mỗi lần lên là: A = F.h = 10000 . 30,6 = 306000 (J) 0,5 điểm Công suất tối thiểu của động cơ kéo thang máy là: A 306000 = 5100(W) 0,5 điểm P t 60 Câu 3: (4 điểm) a) Gọi t là nhiệt độ ban đầu của bếp lò, cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng. Gọi m1, m2, m3, lần lượt là khối lượng của thau nhôm, của nước và của 0,5 điểm
4. thỏi đồng. Ta có m3=200g=0,2kg Nhiệt lượng thau nhôm nhận được để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 21,2oC: Q1 = m1c1(t2-t1) 0,5 điểm Nhiệt lượng nước nhận được để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 21,2oC: 0,5 điểm Q2 = m2c2(t2-t1) Nhiệt lượng thỏi đồng toả ra khi giảm nhiệt độ từ t(oC) xuống 21,2oC: 0,5 điểm Q3 = m3c3(t-t2) Vì bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường xung quanh nên theo phương trình cân 0,5 điểm bằng nhiệt ta có : Q3 = Q1 + Q2 Hay : m3c3(t-t2) = m1c1(t2-t1) + m2c2(t2-t1) m1c1 m 2c 2 . t 2 t1 => t = t 2 0,5 điểm m3c3 0,5.880 2.4200 . 21,2 20 = 160,78( 21.2 oC) 0,2.380 b) Thực tế do có sự toả nhiệt ra môi trường nên phương trình cân bằng nhiệt được viết lại : 0,5 điểm Q3 = Q1 + Q2 + 10%.(Q1 + Q2) = 1,1.(Q1 + Q2) Hay : m3c3(t’-t2) = 1,1.(m1c1 + m2c2)(t2-t1) 1,1. m c m c . t t 1 1 2 2 2 1 t => t ‘= 2 0,5 điểm m3c3 1,1. 0,5.880 2.4200 . 21,2 20 = 174,74( 21.2 oC) 0,2.380 Câu 4: (5 điểm) a) Khi K mở không có dòng điện qua R4 và R5 nên I4 = 0; I5 = 0 0,5 điểm Mạch điện được mắc như sau: R3 // (R1 nt R2) 0,25 điểm Ta có: R12 = R1 + R2 = 4+4 = 8() 0,25 điểm Điện trở tương đương của đoạn mạch là: R 3.R12 3.8 24 0,25 điểm Rtđ = () R 3 R12 3 8 11 U AB 6 Dòng điện qua R3 là: I3= 2,75 A R 3 24 0,25 điểm 11 U AB 6 Dòng điện qua R1 và qua R2 là : I1 = I2 = 0,75 A 0,5 điểm R12 8 b) Khi K đóng : Vì điện trở của dây dẫn và khoá không đáng kể nên chập các 0,25 điểm điểm C và D. Mạch điện được vẽ lại như hình 2: [(R2 // R4 // R5) nt R1] // R3
5. R3 R2 I2 A I1 R1 C R4 B + - 0,25 điểm R5 Hình2 R3 R2 I2 1 1 1 1 1 1 1 1 Ta có: A I R C R B => R245 = 2() 0,25 điểm R 245 R 21 R 41 R 5 4 4 6 12 2 R1245 = R1 + R245 = 4 + 2 = 6() 0,25 điểm R5 U AB 6 Cường độ dòng điện qua R1: I1 = = 1(A) 0,25 điểm R1245 6 Suy ra UCB = I1 . R245 = 1.2 = 2(V) U CB 2 0,25 điểm Cường độ dòng điện qua R2 : I2 = = 0,5(A) R 2 4 A B R5 /+ - / R3 R4 D 0,25 điểm R2 I1 R1 I2 C IK K Hình 3 Trong mạch điện ở hình 3, xét tại nút C ta có: IK=I1 - I2 = 1 - 0,5 = 0,5(A) 0,25 điểm Vậy khi K đóng thì cường độ dòng điện qua khóa K là: IK = 0,5A c) Khi thay khoá K bằng một vôn kế có điện trở đủ lớn để có thể bỏ qua dòng 0,5 điểm điện chạy qua nó thì các điện trở được mắc như câu a: R3 // (R1 nt R2) Từ kết quả câu a ta có: U = I . R = 0,75 . 4 = 3 (V) 2 2 2 0,5 điểm Vậy vôn kế chỉ UV=U2 = 3V Câu 5: (4,0 điểm) a) M N S' H S2 K 1,0 điểm I P J S1 A S B Hình 4
6. (Mỗi trường hợp vẽ đúng cho 0,5 điểm) Lấy S đối xứng với S qua gương M. Nối S S' cắt gương M tại I. 1 1 0,5 điểm Vậy SIS' là tia cần vẽ. Lấy S đối xứng S' qua gương N. Nối S S cắt gương M tại J, cắt gương N tại 2 1 2 0,5 điểm K. Vậy SJKS' là tia cần vẽ. SS' 60 b) Xét ∆SS S' có AI là đường trung bình nên: AI 30(cm) 0,5 điểm 1 2 2 Ta có: S1S = 2.SA = 2.10 = 20(cm) SB = AB - AS = 30 - 10 = 20(cm) => S’S2 = 2. SB = 2.20 = 40 (cm) 0,5 điểm SP SS1 20 1 Xét ∆SS1P đồng dạng với ∆S'S2P : S P S S2 40 2 SP 1 1 => => SP SS 20(cm) SS 3 3 0,5 điểm SP 20 Xét ∆SS P có AJ là đường trung bình nên: AJ = 10(cm) 1 2 2 S’P = SS’ - SP = 60-20 =40 (cm) S'P 40 0,5 điểm Xét ∆S S'P có HK là đường trung bình nên: HK = 20(cm) 2 2 2 Câu 6: (2,0 điểm) - Dùng cân xác định khối lượng tổng cộng của cả lọ m (Gồm khối lượng của thuỷ ngân m1 và khối lượng của thuỷ tinh m2): m= m1+ m2 (1) 0,5 điểm - Dùng bình chia độ xác định thể tích V của cả lọ bao gồm thể tích V1 của m m 1 2 1,0 điểm thuỷ ngân và thể tích V2 của thuỷ tinh: V= V1+ V2 = + (2) D1 D2 Rút m2 từ (1) thay vào (2) được khối lượng của thuỷ ngân: D1(m - VD2 ) 0,5 điểm m1 = D1 - D2 (HẾT) Lưu ý: Các cách giải khác đúng cho điểm tương đương.