Đề thi giao lưu đội tuyển học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2018-2019

Nội dung text: Đề thi giao lưu đội tuyển học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2018-2019

1. THI GIAO LƯU ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Năm học: 2018-2019 Số báo danh Môn thi: Vật lý, Lớp 9 THCS Ngày thi: 09 /03/2019 Thời gian thi: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi) Đề thi này có 6 câu, gồm 02 trang. Câu 1 (2,5 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 (2.5 điểm): Đặt một viên bi thép có trọng lượng riêng 7,8g/cm3 và thể tích 2cm3 lên một miếng gỗ không thấm nước. Hệ nổi trên chậu nước. Sau đó gạt viên bi thép cho nó chìm xuống nước. Hỏi mực nước trong chậu dâng lên hay hạ xuống ? Thiết lập công thức và tính phần thể tích nước dâng lên hoặc hạ xuống đó ? Biết trọng lượng riêng của nước là d = 1g/cm3. Câu 3 (4,0 điểm) 0 Một bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa nước ở nhiệt độ t0 = 20 C. Người ta lần lượt thả vào bình này những quả cầu giống nhau đã được đốt nóng đến 100oC. Sau khi thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của 0 nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t1 = 40 C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.độ. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường và bình nhiệt lượng kế. Giả thiết nước không bị tràn ra ngoài. a) Nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là bao nhiêu nếu ta thả tiếp quả cầu thứ hai, thứ ba? b) Cần phải thả bao nhiêu quả cầu để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 900 C. Câu 4 (5,0 điểm) Cho mạch điện như hình 1. Biết U AB = 24,64V không A R1 R2 B đổi, R1 = 18 , R2 = 12 , biến trở có điện trở toàn phần là R b D A1 = 60 , điện trở của dây nối và các ampe kế nhỏ không đáng K kể. A3 1. Khi K mở, tìm số chỉ của các ampe kế. 2. Khi K đóng, xác định vị trí con chạy C sao cho: C AA22 E F a. Ampe kế A3 chỉ số 0. Hình 1 b. Hai ampe kế A1, A2 chỉ cùng giá trị. Hãy tính giá trị đó. c. Hai ampe kế A1, A3 chỉ cùng giá trị ? Hãy tìm giá trị đó? Câu 5. (4,0 điểm) 1. Một người cao AB = h = 1,6 m đứng trước gương phẳng OM. Khi gương B đặt thẳng đứng người đó thấy dù đứng ở vị trí nào cũng nhìn thấy gót chân mình qua gương. Bỏ qua khoảng cách từ mắt tới đỉnh đầu. a. Tìm chiều cao của gương. M b. Nếu người đó đứng cách gương một khoảng OA=a =4 m và gương nghiêng một góc M’OM = thì người đó thấy ảnh của đỉnh đầu qua gương. M’ Tìm c. Gương vẫn nghiêng góc như trên, muốn vừa đủ nhìn thấy gót chân mình qua gương người đó phải đứng ở vị trí thỏa mãn điều kiện nào? Khi đó khoảng cách của người và mép dưới O của gương là bao nhiêu? A O 2. Một vật phẳng nhỏ AB đặt vuông góc với trực chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 30cm. Ta thu được ảnh của vật trên màn đặt sau thấu kính. Dịch chuyển vật 10cm lại gần thấu kính, ta phải dịch chuyển màn đi một đoạn mới thu được ảnh. Ảnh sau cao gấp đôi ảnh trước. a. Phải dịch chuyển màn theo chiều nào? b. Tính tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại của ảnh. 1
2. Câu 6 (2,0 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. Giám thị coi thi không giải thích gì thêm HẾT 2
3. PHÒNG GD&ĐT NGỌC LẶC HƯỚNG DẪN CHẤM KHẢO SÁT ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 9 LẦN 8 Môn thi: VẬT LÍ 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 2,5 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) 0,25 - Khi vượt qua tàu thứ nhất: l0 + l1 = (v0 – v1).t1 (2) 0,25 - Khi vượt qua tàu thứ hai: l0 + l2 = (v0 – v2).t2 (3) 0,25 -Tàu điện thứ nhất vượt qua tàu thứ hai hết thời gian t: l1 + l2 = (v1 – v2).t 0,25 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 0,25 Suy ra : v0 = 3v2 ; Thay v0 vào (1) và (3), ta được l2 = 6v2. 0,25 2.6v2 - Thay l2 vào (4) ta được: t = = 24 s 0,5 0,5v2 Câu 2: - Khi hệ nổi thể tích dâng lên là V bằng phần thể tích nước bị chiếm chỗ. - Khi đó lực 0.25 (2.5điểm) Acsimet cân bằng với rọng lượng của bi + gỗ. Tức là Vd = (V1d1 + V2d2) V d V d - Suy ra V = 1 1 2 2 (1) 0.25 d - Khi gỗ nổi còn thép chìm thể tích dâng lên là tổng thể tích của bi và thể tích nước bị 0.25 gỗ chiếm chỗ. Tức là V’ = V1 + Vg - Lúc này lực acsimet bằng trọng lượng miếng gỗ. Tức là d2V2 = dVg 0.25 d - Suy ra V’ = V1 + V 2 (2) 0.5 2 d - So sánh (1) và (2) ta dễ dàng thấy V’ < V mực nước hạ xuống. 0.5 d1 d 3 - Phần thể tích hạ xuống là V - V' = V1 = 13,6cm 0.5 d Câu 3 a. Gọi khối lượng của nước là m, khối lượng và nhiệt dung riêng của quả cầu là m1 và 4,0đ c1. Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là tcb và số quả cầu thả vào nước là N 0,5 đ Ta có: Nhiệt lượng tỏa ra từ các quả cầu là: Qtỏa = Nm1c1(100 – tcb). 3.a * Nhiệt lượng thu vào của nước là: Qthu = 4200m(tcb – 20) 0,5 đ 3,0đ * Điều kiện cân bằng: Qtỏa = Qthu Nm1c1(100 – tcb) = 4200m(tcb – 20) (1) 0,5 đ 0 * Khi thả quả cầu thứ nhất: N = 1; tcb = 40 C, ta có: 1.m c (100 – 40) = 4200m(40 – 20) m c = 1400m (2) 1 1 1 1 0,5 đ Thay (2) và (1) ta được: N.1400m(100 – tcb) = 4200m(tcb – 20) 100N - Ntcb = 3tcb – 60 (*) * Khi thả thêm quả cầu thứ hai: N = 2, từ phương trình (*) ta được: 0,5 đ 0 200 – 2tcb = 3tcb – 60 tcb = 52 C. Vây khi thả thêm quả cầu thứ hai thì nhiệt độ cân bằng của nước là 520 C. * Khi thả thêm quả cầu thứ ba: N = 3, từ phương trình (*) ta được: 0 300 – 3tcb = 3tcb – 60 tcb = 60 C. Vây khi thả thêm quả cầu thứ ba thì nhiệt độ cân 0,5 đ bằng của nước là 600 C. 0 3.b b. * Khi tcb = 90 C, từ phương trình (*) ta được: 1,0đ 100N – 90N = 270 – 60 N = 21. Vậy cần thả 21 quả cầu để nhiệt độ của nước trong 1,0 đ bình khi cân bằng là 900 C. Câu 4 1. K mở 5,0 * Ampe kế A1 chỉ : I1 = U/(R1 +R2) = 0,82 A 3
4. A R1 D R2 B điểm * Ampe kế A2 chỉ : I2 = U/Rb = 0,41 A A1 0,5 đ 0,5 đ * Ampe kế A chỉ 0 K 3 0,5 đ 2. K đóng A3 a. Xác định vị trí con chạy C để A3 chỉ số 0. C * Ampe kế A3 chỉ 0, ta có mạch cầu cân bằng: AA22 * R / R =R /R = (R + R ) /R E F 1 EC 2 CF 1 2 b Hình 1 REC = R1. Rb / ( R1 + R2) = 36 =>REC / Rb = 3/5 Con chạy C nằm ở vị trí cách E là 3/5 EF 0,5 đ b. Hai ampe kế A1 và A2 chỉ cùng giá trị, tính giá trị đó. 0,5 đ * UAC = I1 .R1 = I2 .REC vì I1 = I2 nên R1 = REC = 18 , RFC = 42 Vậy con chạy C ở vị trí sao cho EC/EF = 3/10 * RAB = RAC + RCB = R1 . REC/ (R1 + REC) + R2 . RFC/ (R2 + RFC) = 55/3 Số chỉ của ampe kế A1 và A2 là I1 = I2 = I/2 = U/2RAB = 0,672A c. Hai ampe kế A1 và A3 chỉ cùng giá trị 0,5 đ * Trường hợp 1: Dòng qua A3 chạy từ D đến C I1 = I3 => I R2 = I1 – I3 = 0 => UCB = 0 Điều này chỉ xảy ra khi con chạy C trùng F khi đó I1 = I3 = 1,369A 0,5 đ * Trường hợp 2: Dòng qua A3 chạy từ C đến D I R2 = IR1 + I3 = 2 IR1 = 2I1 UAC = I1. R1 = I2 . REC => I1/I2 = REC/ 18 (1) UCB = IR2. R2 = ICF . RCF với RCF = 60 - REC 0,5 đ I R2 =2 I1 và ICF = I2 - I3 = I2 - I1 => 2I1/( 60 - REC) = (I2 - I1)/ 12 = 2I2/ (84- REC) => I1/ I2 = ( 60 - REC)/ (84- REC) (2) 0,5 đ 2 * Từ (1) và (2) ta có : R EC - 102REC + 1080 = 0 Giải phương trình ta được REC = 12 Khi đó UAB = I1. R1 + IR2 . R2 = I1. R1 + 2I1 . R2=> I1 = U/ 42 = 0,587 A Vậy khi con chạy ở vị trí sao cho R EC / Rb = 1/5 thì ampe kế A1 và A3 chỉ cùng giá trị 0,5 đ 0,587 A 1. a/ Vẽ ảnh A’B’ của AB tạo bởi gương phẳng như hình vẽ a. 0,25 Ta có O là trung điểm của AA’ và OM//AB suy ra OM là đường trung bình của tam 1 B giác A’AB OM AB 0,8m B 2 ’ 0,25 Vậy gương có chiều cao 0,8 m M Câu 5 4,0 đ A O A ’ Hình vẽ b: b/ Hình a Để mắt chỉ nhìn thấy ảnh của đỉnh đầu qua gương thì BB’ vuông góc với mặt gương tại O là mép dưới của gương. 0,25 0,25 4
5. Do ảnh luôn đối xứng với vật qua gương M M’ nên đường kéo dài của AB, OM’, và A’B’ B gặp nhau tại O’ - Ta có: AO 4 0 A ta n ·ABO ·ABO 68,2 O AB 1.6 - Xét tam giác vuông O’OB có B’ 0 0 0 0 B· O 'O 90 O· ' BO 90 68.2 21,8 A’ - Do OM// O’B suy ra: M· 'OM B· O 'O 21,80 c/ Muốn vừa đủ nhìn thấy gót Hình b chân mình qua gương thì người đó phải đứng ở vị trí sao cho A, O và B’ là 3 điểm thẳng hàng nghĩa O là tia AO có phương đi qua B’ là ’ ảnh của B thìgương OM’ cho tia B I phản xạ truyền tới B K 0,25 - Xét tam giác vuông BKO’’ có A O B · 0 · 0 0 0 0,25 O '' BK 90 BO ''O 90 21,8 68,2 ’ · Suy ra: AB’ = AB. tan O '' BB ' 0 0,25 = 1,6.tan 68,2 = 4 (m) · · · · 0 -Ta có: OIB ' ABB ' OBB ' OB ' B 21,8 · 0 0 0 Vậy: ABO 68,2 21,8 46,4 - Khoảng cách từ người đến mép O của · gương là: AO = AB.tan ABO 0 O’’ AO = 1,6 . tan 46,4 = 1,68 (m) 2./ a./ Vì thu được ảnh của vật trên màn sau thấu kính nên ảnh của AB là ảnh thật. 0,25 - Dịch chuyển vật lại gần thấu kính, muốn ảnh sau lớn hơn ảnh trước thì phải dịch màn ra xa thấu kính. b./ B B1 I F’ A’ A ’ 1 A A1 F O B’ 0,25 ’ B1 Ta có: OA1 = OA – AA1 = 30 – 10 = 20cm OAB : OA'B' OA AB 30 AB ' ' ' ' ' ' OA A B OA A B (1) ' ' OA1B1 : OA1B1 OA A B 20 AB 0,25 1 1 1 OA' A' B' OA' A' B' 1 1 1 1 1 1 (2) ' ' ' (1) 30.OA1 A1B1 ' ' ' 2 Ta lấy (1) chia (2) (2) 20.OA A B ' 4 ' ' ' OA OA . 3.OA 4.OA 1 1 3 5
6. ' ' ' ' ' ' F A B : F A1B1 F ' A' A'B' OA' OF' 1 F ' A' A' B' OA' OF' 2 1 1 1 1 0,25 ' ' ' ' 2.OA 2.OF OA1 OF ' ' ' 2.OA OA1 OF 4 2 2.OA' OA' OF' .OA' OF' 3 3 OA' 1,5.OF' OF'I : A'F 'B' OF' OI AB OF' AB ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' A F A B A B OA OF A B (3) 30 OF' OA' OA' OF' Từ (1) và (3) 0,25 30 OF' 1,5.OF' 1,5.OF' OF' 20 OF' OF' 0,5.OF' ' OF 10cm 0,25 ' ' OA 1,5.OF 1,5.10 15cm 0,25 4 4 0,25 OA' .OA' .15 20cm 1 3 3 AB 30 30 ' ' 1 ' ' ' 2 A B AB Từ(1) ta có: A B OA 15 2 AB 20 20 1 0,25 A' B' OA' 20 A' B' AB Từ (2) ta có: 1 1 1 1 1 Vậy tiêu cự của thấu kính là 10 cm Độ phóng đại các ảnh lần lượt là 1/2 và 1 Câu 6 Bước 1: Treo vật vào lực kế. 2,0 đ Đo số chỉ của lực kế khi vật ở trong không khí (P1) 0,25 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) 0,25 10(D2 D1) P D P D 1 2 2 1 0,25 Từ (1) và (3): P P1 10D1V D2 D1 P P1D2 P2D1 Khối lượng của vật: m 0,25 10 10(D2 D1) m P1D2 P2D1 Khối lượng riêng: D 0,5 V P1 P2 6