Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Thanh Hóa

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

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THANH HOÁ Năm học 2015 - 2016 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: VẬT LÍ Lớp 9 THCS Số báo danh Ngày thi: 11 tháng 03 năm 2016 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Đề này có 05 câu, gồm 02 trang Câu 1. (4,0 điểm) Một xe tốc hành chuyển động với vận tốc không đổi đi ngang qua một đèn tín hiệu bên đường mất thời gian t0 = 8 s, sau đó nó liên tiếp vượt qua hai tầu điện có cùng chiều dài và mất thời gian là t1 = 20 s và t2 = 15 s. Hỏi tầu điện thứ nhất vượt qua tầu điện thứ hai trong thời gian bao lâu, biết rằng vận tốc của nó gấp 1,5 lần tầu điện thứ hai. Câu 2. (4,0 điểm) 0 Có một số chai sữa hoàn toàn giống nhau, đều đang ở nhiệt độ t x C. Người ta thả từng chai lần lượt vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra rồi thả chai khác vào. 0 0 Nhiệt độ nước ban đầu trong bình là t0 = 36 C, chai thứ nhất khi lấy ra có nhiệt độ t1 = 33 C, chai 0 thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ t2 = 30,5 C. Bỏ qua sự hao phí do tỏa nhiệt ra môi trường. a. Tìm nhiệt độ tx. b. Đến chai thứ bao nhiêu thì khi lấy ra nhiệt độ nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C. Câu 3. (5,0 điểm) 1. Cho mạch điện như hình vẽ 1. Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 21 V; biến trở có RNM = 4,5  , ● U ● R1 R1 = 3 Ω, bóng đèn có điện trở không đổi RĐ = 4,5 Ω, ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể. P R a. Khi khóa K đóng, con chạy C của biến trở ở vị trí Đ 2 điểm N, thì ampe kế chỉ 4 A. Tìm giá trị của R2. N C M b. Xác định giá trị của đoạn biến trở RX (từ M tới C) để đèn tối nhất khi khóa K mở. c. Khi khóa K mở, dịch con chạy C từ M đến N thì độ A K sáng của đèn thay đổi thế nào ? Giải thích ? Hình 1 2. Có 2016 điểm trong không gian. Cứ hai điểm bất kì trong số điểm đó, được nối với nhau bằng một điện trở có giá trị R = 2016 Ω. Một nguồn điện có hiệu điện thế 12 V được mắc vào hai điểm trong mạch. Bỏ qua điện trở dây nối. Tìm công suất tỏa nhiệt trong mạch điện này. Câu 4. (4,0 điểm) Chiếu một chùm sáng song song tới một thấu kính hội tụ tiêu cự 20 cm. Chùm sáng này song song với trục chính của thấu kính. Phía sau thấu kính đặt một gương phẳng A vuông góc với trục chính của thấu kính tại điểm A, mặt Hình 2 phản xạ của gương quay về phía thấu kính và cách thấu kính 15 cm (Hình 2). Trong khoảng từ thấu kính tới gương, người ta quan sát thấy có một điểm rất sáng. a. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất Hình 3 A sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính. b. Quay gương tại A đến vị trí gương hợp với trục chính của thấu kính một góc 450 (Hình 3). Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính. Sưu tầm bởi Blog Vật Lý – Chuyên trang đề thi Vật lý
2. c. Giữ gương luôn hợp với trục chính một góc 45 0 (Hình 3). Dịch chuyển gương trong khoảng từ thấu kính đến tiêu điểm F’ sau thấu kính (theo chiều truyền ánh sáng). Xác định quỹ tích các điểm rất sáng quan sát được trong trường hợp này. Câu 5. (3,0 điểm) Hãy trình bày phương án xác định (gần đúng) khối lượng riêng của một vật nhỏ bằng kim loại. Dụng cụ gồm: - Vật cần xác định khối lượng riêng. - Lực kế. - Ca đựng nước có thể nhúng chìm hoàn toàn vật. - Một số sợi dây nhỏ mềm có thể bỏ qua khối lượng. Coi rằng khối lượng riêng của không khí là D1 và khối lượng riêng của nước là D2 đã biết. HÕT Giám thị coi thi không giải thích gì thêm Sưu tầm bởi Blog Vật Lý – Chuyên trang đề thi Vật lý
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THANH HÓA Năm học 2015-2016 Môn thi: Vật lí. Lớp 9.THCS ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi) (Đáp án gồm 03 trang) CÂU HD GIẢI CHI TIẾT ĐIỂM Câu 1 Gọi chiều dài, vận tốc của xe tốc hành, tàu điện thứ nhất và tàu điện thứ hai lần lượt là 4,0 đ l0, l1, l2 và v0, v1, v2 - Ta có l1 = l2 và v1 = 1,5v2. - Khi đi ngang qua đèn tín hiệu: l0 = v0t0 (1) 0,5 - Khi vượt qua tàu thứ nhất:l 0 + l1 = (v0 – v1).t1 (2) - Khi vượt qua tàu thứ hai: l0 + l2 = (v0 – v2).t2 (3) 0,5 -Tàu điện thứ nhất vượt qua tàu thứ hai hết thời gian t: l1 + l2 = (v1 – v2).t 0,5 l + l 2l Suy ra: t = 1 2 = 2 (4) 0,5 v1 - v2 0,5v2 - Từ (2) và (3) ta có: (v0 – v1)t1 = (v0 – v2)t2 .hay (v0 – 1,5v2)20 = (v0 – v2).15 0,5 Suy ra : v0 = 3v2 ; Thay v0 vào (1) và (3), ta được l2 = 6v2. 0,5 2.6v2 - Thay l2 vào (4) ta được: t = = 24 s 0,5 0,5v2 0 Câu 2 - Gọi q1 là nhiệt lượng tỏa ra của nước trong bình khi nó giảm nhiệt độ đi 1 C; 0 4,0đ - Gọi q2 là nhiệt lượng thu vào của chai sữa khi nó tăng lên 1 C. Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ nhất là: q (t – t ) = q (t – t ) (1) 1 0 1 2 1 x 0,5 - Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ 2 là: q1 (t1 – t2) = q2 (t2 – tx) (2) 0 0 0 0 - Chia (1) và (2) rồi thay số với t0 = 36 C, t1 = 33 C, t2 = 30,5 C ta được: tx = 18 C 0,5 0 q2 1 - Thay tx = 18 C vào (1) và (2) = 0,5 q1 5 q .t + q .t q 1 0 2 x 1 - Từ phương trình (1) suy ra: t1 = = tx + .(t0 - tx ) (3) 0,5 q1 + q2 q1 +q2 - Tương tự khi lấy chai thứ hai ra, do vai trò của t0 bây giờ là t1 ta có: q t = t + 1 .(t - t ) (4). 2 x 1 x 0,5 q 1+ q 2 2 q 1 - Thay (3) vào (4) => t2 = tx + .(t0 - tx ) . 0,5 q1 + q2 n q 1 - Tổng quát: Chai thứ n khi lấy ra nhiệt độ: tn = tx + .(t0 - tx ) 0,5 q1 + q2 n 0 q 2 1 5 - Theo điều kiện: tn < 26 C và = t = 18 + .(36 - 18) 26 n 5 n q 5 6 1 0,5 Vậy: đến chai thứ 5 thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C Sưu tầm bởi Blog Vật Lý – Chuyên trang đề thi Vật lý
4. Câu 3 1. a.- Khi K đóng và con chạy ở đầu N thì toàn bộ biến trở MN mắc song song với 5,0đ ampe kế. Khi đó mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1. - Lúc này ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính 0,5 U 21 R 5,25 (1) 1. tm I4 3,0đ R .R 4,5.R - Mặt khác: R đ 2 R 2 3 (2) tm R R 1 4,5 R đ2 2 0,5 - Từ (1) và (2) giải ra: R2 = 4,5 Ω b. - Gọi điện trở của phần biến trở từ M tới con chạy là RX, như vậy điện trở của đoạn U R1 từ C đến N là R - RX. Khi K mở mạch điện thành: Đ R-RX RX R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]} P N C M R2 - Điện trở toàn mạch: (R R R )R R 2 6R 81 Xđ2 XX tm R R R X1 0,5 R R RXđ 2 X R 13,5 R U U (13,5 R ) Cường độ dòng điện ở mạch chính: I X R R 2 6R 81 tm X X U (13,5 R ) (9 R ).4,5 4,5U (9 R ) U = I.R = X . X X PC PC R 2 6R 81 13,5 R R 2 6R 81 XXXXX U 4,5U Cường độ dòng điện chạy qua đèn: I PC (3) đ 9 R R 2 6R 81 0,5 XXX Đèn tối nhất khi Iđ nhỏ nhất. Mẫu của biểu thức trong vế phải của (3) là một tam thức 2 bậc hai mà hệ số của RX âm. Do đó mẫu đạt giá trị lớn nhất khi: 6 4,5.U R 3 hoặc phân tích: Iđ = để RX = 3  X 2.( 1) 90 (R 3)2 0,5 x Vậy khi Rx = 3Ω thì Iđ nhỏ nhất, đèn tối nhất. c. Theo kết quả câu trên, ta thấy: Khi K mở, nếu dịch chuyển con chạy từ M tới vị trí ứng với RX = 3 Ω thì đèn tối dần đi, nếu tiếp tục dịch chuyển con chạy từ vị trí đó tới 0,5 N thì đèn sẽ sáng dần lên. 2. Mạch điện được vẽ như hình bên. C1 0,5 2. Ngoài hai điểm A, B nối với các cực của R R 1,5 đ nguồn điện thì còn lại là 2014 điểm từ C1 đến C2014 mà giữa chúng từng đôi một được nối với điện trở R. Do tính chất của A B mạch cầu nên không có dòng điện chạy qua các điện trở này và có thể bỏ qua các điện trở đó trong mạch. Khi đó mạch AB gồm 2015 mạch mắc song song, trong đó C2014 có 2014 mạch nhánh có điện trở 2R và một nhánh có điện trở R. + U - 0,5 Sưu tầm bởi Blog Vật Lý – Chuyên trang đề thi Vật lý
5. 2R 2014.R 2R Điện trở của mạch AB là: R 2 0,5 AB 2R R 2016 2014 U2 Công suất: P 72W RAB 0,5 a. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng Câu 4. cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính. 4,0 đ S K F" F' X O A 0,5 M L + Sơ đồ tạo ảnh S L F ' M F '' ë + Chùm sáng song song với trục chính, sau khi qua thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm F’ của thấu kính hội tụ. F’ lại trở thành vật của gương M. Và qua M, F’ cho ảnh F’’ đối xứng với vật F' qua mặt gương M. Ở đây vật F' ở sau gương (vật ảo) nên ảnh F" ở trước gương (ảnh thật). + Vậy các tia ló ra sau thấu kính L, thay vì hội tụ tại tiêu điểm ảnh F' thì đã bị phản xạ ở gương M và hội tụ tại F" hình đối xứng của F' qua gương M. Ta có: AF"=AF' . Vậy OF'' OA OF'' OA AF' 15 (20 15) 10 cm 0,5 b. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính. B A S O F’ K1 S I1 0,5 F1 z F2 M Sưu tầm bởi Blog Vật Lý – Chuyên trang đề thi Vật lý
6. +Tia tới S1I1 cho tia ló I1K1 kéo dài đi qua tiêu điểm F'; nó phản xạ ở mặt gương và cho tia phản xạ tại K1. 0,5 +Tia tới SO truyền thẳng tới A, cho tia phản xạ tại A (Vẽ trên hình). 0 0 + Ta có OAF 2.45 90 suy ra AF1 song song với thấu kính. 0,5 1 + Khoảng cách từ F1 đến thấu kính bằng 15 cm. c. Xác định quỹ tích các điểm rất sáng quan sát được. -Hình vẽ 0,5 ’ 0 + Ta có F1 đối xứng với F qua gương và gương nghiêng góc 45 so với trục chính nên OF'F 450 . 1 0 +Khi dịch chuyển gương tới B thì ảnh cuối cùng F2 và  OF’F2 = 45 . 0,5 + Vậy quĩ tích các điểm sáng quan sát được là đoạn thẳng F'M, vuông góc với mặt phản xạ của gương; nó cũng tạo với trục chính OF' một góc 450, với M nằm trên mặt phẳng thấu kính. 0,5 Câu 6 Bước 1: Treo vật vào lực kế. 3,0 đ Đo số chỉ của lực kế khi vật ở trong không khí (P1) 0,5 Nhúng chìm vật trong nước. Đọc số chỉ của lực kế khi vật bị nhúng chìm (P2) Bước 2: Thiết lập phương trình: Gọi thể tích của vật là V, lực đẩy Acsimet khi vật ngoài không khí là PA1 và khi vật ở trong nước là FA2 Khi vật trong không khí: P1 = P - FA1 = P - 10D1V (1) Khi vật được nhúng chìm trong nước: P2 = P - FA2 = P - 10D2V (2) 0,5 P P Từ (1) và (2); V 1 2 (3) 0,5 10(D2 D1 ) P D P D Từ (1) và (3): P P 10D V 1 2 2 1 0,5 1 1 D D 2 1 P P D P D Khối lượng của vật: m 1 2 2 1 0,5 10 10(D2 D1 ) m P D P D Khối lượng riêng: D 1 2 2 1 0,5 VP1 P2 HẾT Chú ý: Học sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. Sưu tầm bởi Blog Vật Lý – Chuyên trang đề thi Vật lý