Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Trường THCS Hồng Giang

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Trường THCS Hồng Giang

1. TRƯỜNG THCS HỒNG GIANG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN: VẬT LÍ 9 (Thời gian làm bài: 120 phút) Câu 1 (4,0 điểm) Một người dự định đi bộ một quãng đường với vận tốc không đổi 5km/h. Khi đi được một nửa quãng đường thì người đó đi nhờ được xe đạp với vận tốc không đổi 12km/h nên đến sớm hơn so với dự định là 28phút. Hỏi nếu người ấy đi bộ hết cả quãng đường thì phải mất thời gian bao nhiêu? Câu 2: (3,0điểm) Một vật có khối lượng M = 5g, thể tích V = 10cm3 nối với một hòn bi thép bằng một sợi 1 dây nhẹ không dãn, thả vào một cốc nước đủ sâu. Khi cân bằng thể tích vật nổi trên 4 mặt nước. Tính khối lượng hòn bi thép. Biết khối lượng riêng của nước và thép lần lượt 3 3 là Dn = 1000kg/m và Dth = 7800kg/m . Câu 3: (5,0 điểm) U r Cho mạch điện như hình vẽ, biết U = 36V không đổi, r = R2 A Rx 1,5, điện trở toàn phần của biến trở R x = 10. Điện trở N B R1 = 6, R2 = 1,5. Xác định vị trí con chạy C trên biến C trở để: R1 a) Công suất tiêu thụ trên điện trở R1 là 6W b) Công suất tiêu thụ trên điện trở R2 là 6W. c) Công suất tiêu thụ trên điện trở R2 là nhỏ nhất. Câu 4: (5,0 điểm) Dùng một ấm điện loại 220V-1000W mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V không đổi để đun một lượng nước ở nhiệt độ ban đầu là 20 oC. Khi đun, sau 5 phút thì nhiệt độ nước lên đến 45 oC. Ngay sau đó bị mất điện trong 3 phút, vì vậy nhiệt độ nước giảm xuống đến 40 oC. Khi nhiệt độ nước còn 40 oC, lại có điện và tiếp tục đun cho đến khi nước sôi. Biết nhiệt lượng nước toả ra môi trường tỉ lệ thuận với thời gian; nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của ấm đun. Hãy tính: a) Khối lượng nước đã đun. b) Thời gian cần thiết kể từ khi bắt đầu đun cho tới khi nước sôi. Câu 5: (3,0 điểm) Hãy nêu phương án xác định điện trở của một dây dẫn với các dụng cụ sau: Một vôn kế có điện trở rất lớn, một điện trở đã biết giá trị của nó là R, một bộ ắc quy và một số dây nối. Hết Họ tên thí sinh: Số báo danh: .
2. HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 VÒNG 2 MÔN : VẬT LÝ Câu 1 (3,0 điểm) Một người dự định đi bộ một quãng đường với vận tốc không đổi 5km/h. Khi đi được một nửa quãng đường thì người đó đi nhờ được xe đạp với vận tốc không đổi 12km/h nên đến sớm hơn so với dự định là 28phút. Hỏi nếu người ấy đi bộ hết cả quãng đường thì phải mất thời gian bao nhiêu? Câu 1 (3,0 điểm) Nội dung Điểm S Thời gian người ấy dự định đi bộ hết cả quãng đường là:t (h) 0,25 5 S S 0,5 Thời gian người ấy đi nửa quãng đường đầu là: t 2 (h) 1 5 10 S S 0,5 Thời gian người ấy đi nửa quãng đường sau là: t 2 (h) 2 12 24 S S Thời gian thực tế người ấy đi cả quãng đường là: t ' t t ( ) 0,5 1 2 10 24 S S S 7 Theo đề bài ta có phương trình: ( ) 5 10 24 15 0,5 => S = 8 (km) 0,5 8 => t 1,6(h) 0,25 5 Câu 2: (3điểm) Một vật có khối lượng M = 5g, thể tích V = 10cm3 nối với một hòn bi thép bằng một sợi 1 dây nhẹ không dãn, thả vào một cốc nước đủ sâu. Khi cân bằng thể tích vật nổi trên 4 mặt nước. Tính khối lượng hòn bi thép. Biết khối lượng riêng của nước và thép lần lượt 3 3 là Dn = 1000kg/m và Dth = 7800kg/m . Câu 2: (3điểm) Gọi m là khối lượng hòn bi thép.(m>0) 0,25 Xét hệ vật và hòn bi thép. 0,25 3 m Khi hệ cân bằng ta có:10(M + m) = 10Dn( V + ) 4 Dth 1,0 3 DnV M m 4 2,87(g) D 1 n 1,5 Dth
3. Câu 3: (5,0 điểm) U r R R 0,25 điểm 1) 1,5 điểm N 2 A x B - Để công suất tiêu thụ trên điện trở R là 1 C 6 W thì hiệu điện thế U NC phải bằng U NC = R1 6 V 0,25 điểm - Hiệu điện thế đó phụ thuộc vị trí con chạy C. Gọi x là điện trở phần AC của biến trở, ta có : (R2 x).R1 (1,5 x).6 9 6x RNC = 0,25 điểm R2 x R1 1,5 x 6 7,5 x - Điện trở toàn mạch: 9 6x 95,25 10x - x2 Rtm = RNC + RCB + r = +10-x+1,5 = 7,5 x 7,5 x 0,5 điểm - Hiệu điện thế hai đầu điện trở R1 là U 36 9 6x 36(9 6x) 0,25 điểm UNC = .R NC 2 . = 2 6 (1) R tm 95,25 10x - x 7,5 x 95,25 10x - x 0,25 điểm 7,5 x - Biến đổi (1) ta có phương trình x2 + 26x - 41,25 = 0 - Giải phương trình trên thu được: x = 1,5 - Vậy để điện trở R1 có công suất tiêu thụ bằng 6 W thì điện trở RAC = 1,5 . 2) 1,5 điểm. Để công suất tiêu thụ trên điện trở R2 là 6 W thì: - Hiệu điện thế giữa hai điểm NA là: UNA = 3 V 0,25 điểm UNC 36(9 6x).1,5 324 - Mà UNA = .R2 2 2 3 0,5 điểm R2 x (95,25 10x - x )(1,5 x) 95,25 10x - x (2) 0,25 điểm - Biến đổi (2) ta có phương trình x2 10x 12,75 0 0,25 điểm - Giải phương trình ta được x1 = 1,5 và x2 = 8,5 - Vậy với con chạy sao cho RAC = 1,5  hoặc RAC = 8,5  thì công suất 0,25 điểm tiêu thụ trên R2 là 6 W. c) 2,0 điểm. - Để công suất tiêu thụ trên R2 cực tiểu thì mẫu số của 324 0,5 điểm U = phải lớn nhất. NA 95,25 10x-x2 => 10x - x2 = x(10-x) 0 (4) (vì 0 x 10 do đó lượng này phải lớn nhất). - Tổng của hai thừa số của bất đẳng thức (4) bằng 10, là một số không 0,5 điểm đổi nên áp dụng bất đẳng cô si ta được x = 5 - Vậy khi con chạy C ở chính giữa biến trở thì công suất tiêu thụ của R2 0,5 điểm cực tiểu. 324 0,25 điểm Hiệu điện thế U = 2,6944V. NAmin 95,25 105-52 2 2 0,25 điểm UNAmin 2,6944 7,25979136 Do đó công suất P2min = 4,8398W R 2 1,5 1,5 Câu 4: (5,0 điểm)
4. 1) 2,5 điểm. Tính khối lượng nước đem đun. - Vì nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = U đm công suất tỏa 0,25 điểm nhiệt của ấm bằng công suất định mức P = Pđm = 1000W. - Gọi k là hệ số tỉ lệ giữa nhiệt lượng nước toả ra môi trường với thời gian. 0,25 điểm - Khi đun nước từ 20oC lên đến 45oC, ta có phương trình cân bằng nhiệt: P.t1 = mc(45-20) + k.t1 0,5 điểm 1000.300 = m.4200.25+ k.300 300000 =105000m + 300k (*) 0,25 điểm - Khi mất điện, ta có: k.t2 = mc(45-40) 0,25 điểm k.180 = m.4200.5 0,25 điểm k = 350m 3 0,25 điểm - Thay k vào (*) ta được: 300000 =105000m + 300. 350m 0,25 điểm 3 m = 15 (kg) 0,25 điểm 7 b) 2,5 điểm. Thời gian cần thiết để đun sôi nước - Khi tiếp tục đun từ 400C đến sôi ta có phương trình cân bằng nhiệt: P.t3 = mc(100-40) + k.t3 0,5 điểm 15 350 15 1000. t3 = 4200.60 + . . t3 7 3 7 0,5 điểm 750. t3 = 540000 0,5 điểm t3 = 720s = 12 phút 0,5 điểm - Vậy tổng thời gian cần để đun sôi nước là: t = t1 + t2 + t3 = 5 + 3 + 12 = 20 phút. 0,5 điểm Câu 5: (3,0 điểm) 1) 1,5 điểm: Cơ sở lý thuyết 0,25 điểm - Gọi điện trở của dây dẫn cần xác định điện trở là Rx. - Khi mắc (R nt Rx) vào hai cực của nguồn điện 0,25 điểm ta có: U = U1 + U2. V 0,5 điểm - mà U1 = I.R; U2 = I.Rx mặt khác: I = I1 = I2 U U U R R - Nên: 1 2 => R 2 R . (1) x x U 0,5 điểm R R x U1 2) 1,5 điểm: Tiến hành thí nghiệm - Mắc mạch điện theo sơ đồ (hình vẽ) 0,5 điểm - Dùng vôn kế đo hiệu điện thế U1 giữa hai đầu điện trở R, U2 giữa hai 0,5 điểm đầu dây dẫn Rx. - Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên khi mắc vôn kế vào mạch 0,25 điểm cường độ dòng điện trong mạch không thay đổi. 0,25 điểm - Thay các giá trị U1, U2, R vào (1) ta tình được giá trị Rx cần đo.