Đề thi học sinh giỏi môn Vật Lý lớp 9 - Năm học 2012-2013

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Vật Lý lớp 9 - Năm học 2012-2013

1. PHÒNG GD & ĐT THANH CHƯƠNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN. VÒNG 1 NĂM HỌC: 2012 – 2013. Môn thi: VẬT LÝ 9 ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề gồm 1 trang) Thời gian: 120 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu 1. Hai bạn An và Quý cùng xuất phát để chuyển động từ A đến B An chuyển động với vận tốc 30 km/h trên nửa đoạn đầu và với vận tốc 20 km/h trên nửa đoạn đường còn lại . Quý chuyển động với vận tốc 30km/h trong nửa thời gian đầu và với vận tốc 20km/h trong nửa thời gian còn lại . a/ Hỏi trong hai bạn ai là người đến B trước . b/ Cho biết thời gian chuyện động từ A đến B của hai bạn chênh nhau 10 phút. Tính chiều dài quảng đường AB và thời gian chuyển động của mỗi ban. c/ Vẽ đồ thị biểu diễn chuyển động hai bạn ứng với câub, ( trục hoành biểu diễn thời gian ,trục tung biểu diễn quảng đường.) Câu 2: 0 Một bình nhôm khối lượng m0=260g,nhiệt độ ban đầu là t0=20 C ,được bọc kín 0 bằng lớp xốp cách nhiệt. Cần bao nhiêu nước ở nhiệt độ t1=50 C và bao nhiêu nước ở nhiệt 0 0 độ t2=0 C để khi cân bằng nhiệt có 1,5 kg nước ở t3=10 C . Cho nhiệt dung riêng của nhôm là C0=880J/kg.độ. của nước là C1=4200J/kg.độ. Câu 3: Cho mạch điện như hình vẽ : Đèn Đ1 loại 3V- 1,5W , đèn Đ2 loại 6V- 3W . D R2 Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là UMN= 9V. 1 R Am pe kế A và dây nối có điện trở không đáng kể 1 D2 . A a/ Điều chỉnh cho R1=1,2 và R2= 2 .Tìm số chỉ của am pe kế , các đèn sáng thế nào ? M N b/ Điều chỉnh R1 và R2 cho hai đèn sáng bình D thường .Tìm R1 và R2 khi đó . Câu 4 Cho mạch điện như hình vẽ. R1 R Đặt vào mạch hiệu điện thế U = 2V, các điện trở R 0 = 2 A _ A 0,5 ; R1= 1 ; R2 = 2 ; R3 = 6 ; R4= 0,5 ; R5 là + Ro một biến trở có giá trị lớn nhất là 2,5 . Bỏ qua điện trở R3 R4 của am pe kế và dây nối . thay đổi giá trị R 5. Xác định giá trị R5 để : a/ Am pe kế chỉ 0,2A R C b, Am pe kế A chỉ giá trị lớn nhất . 5 HẾT 1
2. ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM MÔN VẬT LÝ Câu Nội dung Điểm Câu 1 a. Thời gian của An đi hết quãng đường AB là : 3 đ AB AB 5AB AB 0,25 tA= (h) 2.30 2.20 120 24 Thời gian của Quý đi hết quãng đường AB là : 0,25 tQ tQ 2AB AB 30. 20. AB => tQ= (h) 2 2 50 25 AB AB Mà => tA> tQ vậy bạn Quý đến B trước 0,5 24 25 b. Từ câu a/ ta có AB AB tA= tQ= 24 25 vì theo bài ra thời gian đi từ A đến B của hai bạn chênh nhau 10 phút = 1 nên ta có phương trình 6 AB AB 1 AB 1 0.5 => => AB=100 (km) 24 25 6 600 6 Vậy thời gian để đi hết quảng đường AB của bạn An là AB 100 1 0,25 tA= = = 4 (giờ) 24 24 6 Của bạn Quý là AB 100 tQ= = = 4 (giờ) 0,25 25 25 c/ Theo câu b/ thì AB=100km ,thời gian để đi hết quảng đường AB của bạn An là 4 1 (giờ ) của Quý là 4 giờ. 6 Quảng đường An đi với vận tốc 30 km/h là 50km trong thời gian là 50 5 2 1 giờ và với vận tốc 20km/h trên quãng đường 50km còn lại 30 3 3 thì đến B Quảng đường Quý đi với vận tốc 30 km/h là 30.2=60 km trong thời gian là 2 giờ . quảng đường còn lại là 100-60=40 km Quý đi với vân tốc 20km/h trong thời gian 2 giờ thì đến B từ đó ta vẽ được đồ thị chuyển 0,5 động hai ban như sau 2
3. 100 60 50 0,5 4 A(0;0) 5/3 2 1 4 6 Câu 2 Đổi m0 = 260g=0,26kg 0 Gọi khối lượng nước ở nhiệt độ 50 C cần lấy là m1 vậy khối lượng 0 (2.0 đ) nước ở 0 C cần lấy là 1,5 -m1 khi đó 0,25 Nhiệt lượng tỏa ra của ấm nhôm từ 200C xuống 100C là : 0,25 Q0= c0m0 (20-10) = 10 c0m0(J) 0 0 Nhiệt lượng tảo ra của m1 kg nước từ nhiệt độ 50 C xuông 10 C là Q1= m1c1(50-10) = 40m1c1(J) 0 0 0,25 Nhiệt lượng thu vào của 1,5-m1 (kg) nước ở nhiệt độ 0 C lên 10 C là Q2= c1 ( 1,5-m1) 10 =15c1 -10 m1c1 (J) 0,25 Ta có phương trình cân bằng nhiệt sau : Q0+ Q1= Q2 thay vào ta có : 10 c0m0 + 40m1c1=15c1 -10 m1c1 0,25 Thay só vào ta có : 10.880.0,26 + 40 . 4200.m1 =15.4200-10.4200m1 0,25 Giải phương trình ta được m1 = 0,289kg 0 Khối lượng nước cần lấy ở 0 C là m2 =1,211kg 0.5 Câu 3 Mạch điện được mắc R1 nt(Đ2//(R2 nt Đ1)) Điện trở của bóng đèn Đ1 và Đ2 lần lượt là : 2 2 2 2 (2.0 đ) ud1 3 ud 2 6 Rd1= 6 ; Rd2= 12 D1 0,25 pd1 1,5 Pd 2 3 a, Khi điều chỉnh R1=1,2 ; R2= 2 khi đó điện trở tương đương đoạn mạch là Rd 2 (R2 Rd1) RMN= R1+ = 6  D2 Rd1 Rd 2 R2 0,25 Cường độ dòng điện mạch chính là : 3
4. U MN 9 I= IA= =1,5A => số chỉ am pe kế là 1,5 A RMN 6 Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn Đ2 là : U =U - U =9- I.R =9-1,5.1,2 =9-1,8= 7,2 V >U suy ra lúc này d2 MN 1 1 đm2 0,25 bóng đèn Đ2 sáng hơn lúc bình thường Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn Đ1 là : Ud 2 7,2 Ud1= .R .6 5,4V >Udm1 suy ra bóng đèn D1 sáng hơn R R d1 2 6 d1 1 0,25 lúc bình thường b, Điều chỉnh R1 và R2 sao cho cả hai bóng sáng bình thường khi đó Hiệu điện thế hai đầu bống đèn Đ2 là Ud2=6V cường độ dòng điện là Pd 2 3 0,25 Id2= 0,5A Ud 2 6 Hiệu điện thế hai đầu bóng Đ1 là Ud1=3V ,cường độ dòng điện là : Pd1 1,5 Id1= 0,5A suy ra 0,25 Ud1 3 Cường độ dòng điện qua điện trở R2 là I2=Id1= 0,5A Vậy hiệu điện thế hai đầu R2 là : U2= Ud2-Ud1= 6-3=3V U2 3 0,25 Vậy phải điều chỉnh điện trở R2 có giá trị là: R2= 6  I2 0,5 - Hiệu điện thế hai đầu R1 là U1= UMN- Ud2=9-6=3V Cường độ dòng điện qua R1 là I1= Id2+I2=0,5+ 0,5= 1A Do đó phải điều chỉnh điện trở R có giá trị là : 1 0,25 U1 3 R1= 3 R1 1 Câu 4 Mạch điện được vẽ lại như hình vẽ : (3.0 đ R _ 0 + U R4 R R 5 C 3 A B A R R1 2 D R4ntR5 / /R1 nt R 3 / / R2 ntR0 0,25 a, Kí hiệu điện trở đoạn AC là x suy ra x= 0,5 +R5 R1x R2 R3 Điện trở tương đương toàn mạch là : Rtm =R0 + R1 x R2 R3 4
5. x 2.6 x 3x 2 Thay số vào ta có : Rtm= 0,5+ = 2+ = x 1 2 6 x 1 x 1 0,25 Cường độ dòng điện mạch chính U 2 x 1 I= Rtm 3x 2 Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AC (chứa x) : 2 Ix= 3x 2 x 1 Cường độ dòng điện qua R3 là I3= 2(3x 2) 0,25 x 1 2,5 1 Xét nút C IA=I I mặt khác ta thấy 1,75 2 nên x 3 2 2 x 1 2 R5=0,5 0,25 b, Từ ý a, ta có 3 x 3 x 3 1 I = = A 4 0,5 2(3x 2) 6x 4 6x 4 6x 4 6 x Với x biến đổi từ 0,5 đến 3 0,5 Vì vậy IA lớn nhât khi x nhỏ nhất vậy x=0,5 => R5=0 Thay vào ta tính được I lớn nhất bằng I = 0,357A A A max 0,5 Thí sinh có thể giải theo cách khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa câu đó 5
6. UBND HUYỆN THANH SƠN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 -THCS CẤP HUYỆN PHÒNG GD&ĐT NĂM HỌC 2012 - 2013 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: Vật lí (Thời gian 150 phút không kể thời gian giao đề ) Đề thi có 01 trang Câu 1 (4 điểm): Hai vật chuyển động đều trên cùng một đường thẳng. Nếu chúng đi lại gần nhau thì cứ sau 1 phút khoảng cách giữa chúng giảm đi 330m. Nếu chúng đi cùng chiều (cùng xuất phát và vẫn đi với vận tốc như cũ) thì cứ sau 10 giây khoảng cách giữa chúng lại tăng thêm 25m. Tính vận tốc của mỗi vật. Câu 2 (3 điểm):Trong 3 bình cách nhiệt giống nhau đều chứa lượng dầu như nhau và có cùng nhiệt độ ban đầu. Đốt nóng một thỏi kim loại rồi thả vào bình thứ nhất. Sau khi bình thứ nhất thiết lập cân bằng nhiệt ta nhấc khối kim loại cho sang bình thứ hai. Sau khi bình thứ hai thiết lập cân bằng nhiệt ta nhấc khối kim loại cho sang bình thứ ba. Hỏi nhiệt độ của dầu trong bình thứ ba tăng bao nhiêu nếu dầu trong bình thứ hai tăng 50C và trong bình thứ nhất tăng 200C? Câu 3 (4 điểm) 0 Hai gương phẳng G 1 , G2 quay mặt phản xạ vào nhau và tạo với nhau một góc 60 . Một điểm S nằm trong khoảng hai gương. a) Hãy vẽ hình và nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S phản xạ lần lượt qua G 1, G2 rồi quay trở lại S. b) Tính góc tạo bởi tia tới xuất phát từ S và tia phản xạ đi qua S. Câu 4 (4 điểm) RV Cho mạch điện như hình 1. Biết: U = 180V; R1 = 2000; R2 = 3000. V a) Khi mắc vôn kế có điện trở R v song song với R R2 R1, vôn kế chỉ U1 = 60V. Hãy xác định cường độ dòng 1 điện qua các điện trở R1 và R2. A B C b) Nếu mắc vôn kế song song với điện trở R 2, vôn kế chỉ bao nhiêu? Câu 5 (5 điểm) + U Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế giữa Hình 1 hai điểm A và B là 20V luôn không đổi. A B R4 Biết R1 = 3 , R2 = R4 = R5 = 2 , R3 = 1 . Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. + - 1. Khi khoá K mở. Tính: R5 R3 a) Điện trở tương đương của cả mạch. R1 b) Số chỉ của ampe kế. K 2. Thay điện trở R 2 và R4 lần lượt bằng điện trở R x và R2 Ry, khi khoá K đóng và mở ampe kế đều chỉ 1A. Tính A giá trị của điện trở R và R trong trường hợp này. x y Hình 2 Hết Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm Họ và tên thí sinh: Số báo danh: 6
7. PHÒNG GD&ĐT THANH SƠN HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HSG LỚP 9-THCS CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn: Vật lí (Học sinh làm bài theo cách khác tổ chấm thống nhất cho điểm tương ứng với đáp án) Câu 1 (4 điểm) Hai vật chuyển động đều trên cùng một đường thẳng. Nếu chúng đi lại gần nhau thì cứ sau 1 phút khoảng cách giữa chúng giảm đi 330m. Nếu chúng đi cùng chiều (cùng xuất phát và vẫn đi với vận tốc như cũ) thì cứ sau 10 giây khoảng cách giữa chúng lại tăng thêm 25m. Tính vận tốc của mỗi vật. Nội dung cần đạt Điểm Gọi vận tốc của hai vật là v và v (giả sử v < v ). 1 2 1 2 0,50 Đổi 1 phút = 60s. Khi 2 vật đi ngược chiều: Quãng đường vật 1 và vật 2 đi được trong 1 phút lần lượt là: S1 = 60.v1 (1) 0,50 S2 = 60.v2 (2) Mà khoảng cách giữa chúng giảm đi 330m, tức là: 0,50 S1 + S2 = 330 (3) Thay (1), (2) vào (3). Ta có: 60.v1 + 60.v2 = 330 0,50 v1 + v2 = 5,5 (4) Khi 2 vật đi cùng chiều: Quãng đường vật 1 và vật 2 đi được trong 10 giây lần lượt là: ' 0,50 S1 = 10.v1 (5) ' S2 = 10.v2 (6) Mà khoảng cách giữa chúng tăng 25m, tức là: ' ' 0,50 S2 - S1 = 25 (7) Thay (5), (6) vào (7). Ta có: 10.v2 - 10.v1 = 25 0,50 v2 - v1 = 2,5 (8) Giải hệ 2 phương trình (4) và (8), ta có : 0,50 v1 = 1,5m/s ; v2 = 4m/s. Câu 2 (3 điểm) Trong 3 bình cách nhiệt giống nhau đều chứa lượng dầu như nhau và có cùng nhiệt độ ban đầu. Đốt nóng một thỏi kim loại rồi thả vào bình thứ nhất. Sau khi bình thứ nhất thiết lập cân bằng nhiệt ta nhấc khối kim loại cho sang bình thứ hai. Sau khi bình thứ hai thiết lập cân bằng nhiệt ta nhấc khối kim loại cho sang bình thứ ba. Hỏi nhiệt độ của dầu trong bình thứ ba tăng bao nhiêu nếu dầu trong bình thứ hai tăng 50C và trong bình thứ nhất tăng 200C? Nội dung cần đạt Điểm 7
8. Gọi nhiệt độ ban đầu của dầu trong 3 bình là t ; nhiệt dung của bình dầu là q và của 0 1 0,50 khối kim loại là q2 ; độ tăng nhiệt độ của bình 3 là x. Sau khi thả khối kim loại vào bình 1 thì nhiệt độ của bình dầu 1 khi cân bằng nhiệt 0,50 là: t0 + 20. Sau khi thả khối kim loại vào bình 2 thì nhiệt độ của bình dầu 2 khi cân bằng nhiệt 0,50 là: t0 + 5. Phương trình cân bằng nhiệt khi thả khối kim loại vào bình 2 là: 0,50 q1.5 q2. t0 20 t0 5 q2.15 (1) Phương trình cân bằng nhiệt khi thả khối kim loại vào bình 3 là: 0,50 q1.x q2. t0 5 t0 x q2. 5 x (2) Chia vế với vế của (1) và (2) ta được: 5 15 0 0,50 x 1,25 C x 5 x Vậy độ tăng nhiệt độ của bình 3 là: 1,250C Câu 3 (4 điểm) 0 Hai gương phẳng G 1 , G2 quay mặt phản xạ vào nhau và tạo với nhau một góc 60 . Một điểm S nằm trong khoảng hai gương. a) Hãy vẽ hình và nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S phản xạ lần lượt qua G 1, G2 rồi quay trở lại S. b) Tính góc tạo bởi tia tới xuất phát từ S và tia phản xạ đi qua S. Nội dung cần đạt Điểm a) 1,00 Cách vẽ: 0,25 + Lấy S1 đối xứng với S qua G1 + Lấy S2 đối xứng với S qua G2 0,25 + Nối S1 và S2 cắt G1 tại I cắt G2 tại J 0,25 + Nối S, I, J, S và đánh hướng đi ta được tia sáng cần vẽ. 0,25 8
9. b) Ta phải tính góc ISR. 0,25 Kẻ pháp tuyến tại I và J cắt nhau tại K Trong tứ giác IKJO có 2 góc vuông I và J và có góc O = 600 0,50 Do đó góc còn lại IKJ = 1200 0 Suy ra: Trong JKI có: I1 + J1 = 60 0,25 Mà các cặp góc tới và góc phản xạ I = I ; J = J 1 2 1 2 0,50 0 Từ đó: I1 + I2 + J1 + J2 = 120 Xét SJI có tổng 2 góc : I + J = 1200 IS J = 600 0,50 Do vậy: ISR = 1200 (Do kề bù với ISJ) Câu 4 (4 điểm) RV Cho mạch điện như hình 1. Biết: U = 180V; R1 = 2000; R2 = 3000. V a) Khi mắc vôn kế có điện trở R v song song với R , vôn kế chỉ U = 60V. Hãy xác định cường độ dòng R1 R2 1 1 A C điện qua các điện trở R1 và R2. B b) Nếu mắc vôn kế song song với điện trở R2, vôn kế chỉ bao nhiêu? Hình+ U 1 Nội dung cần đạt Điểm a) IV V R2 0,50 I1 R1 B U Cường độ dòng điện qua R1 là: U1 60 I1 = 0,03(A) 0,50 R1 2000 Cường độ dòng điện qua R2 là: U U AB 180 60 I2 = 0,04(A) 0,50 R2 3000 9
10. b) V R1 R2 I1 C A B 0,50 + U Trước hết ta tính RV: Từ hình vẽ câu a ta có: 0,50 I2 = IV + I1 Hay: IV = I2 – I1 = 0,04 - 0,03 = 0,01(A). U 60 Vậy: R =1 6000() V 0,50 IV 0,01 U Ta có: UBC = I.RBC = .RBC R1 RBC U R .R 0,50 =. V 2 RV .R2 RV R2 R1 RV R2 Thay số vào ta được: UBC = 90V Vậy vôn kế chỉ 90V. 0,50 Câu 5 (5 điểm): Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là 20V luôn không đổi. A B R4 Biết R1 = 3 , R2 = R4 = R5 = 2 , R3 = 1 . + - Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. R 1) Khi khoá K mở. Tính: 5 R3 R a) Điện trở tương đương của cả mạch. 1 b) Số chỉ của ampe kế. K R2 2) Thay điện trở R 2 và R4 lần lượt bằng điện trở A Rx và Ry, khi khoá K đóng và mở ampe kế đều chỉ 1A. Hình 2 Tính giá trị của điện trở Rx và Ry trong trường hợp này. Nội dung cần đạt Điểm 1) Khi K mở ta có mạch sau : {(R1 nt R3 ) // (R2 nt R4)} nt R5 a) Điện trở R13: 0,25 R13 = R1+ R3 = 3 + 1 = 4 Điện trở R24: 0,25 10
11. R24 = R2 + R4 = 2 + 2 = 4 R13.R24 4 4 Điện trở R1234 = 2 0,25 R13 R24 4 4 Điện trở tương đương cả mạch: RAB = R5 + R1234 = 2 + 2= 4 0,25 b) Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB: U 20 I = 5A 0,25 RAB 4 Vì R5 nt R1234 nên I5 = I = 5A 0,25 Hiệu điện thế đoạn mạch mắc song song: 0,25 U1234 = I R1234 = 5 2 = 10V Vì R13 // R24 nên U13 = U24 = U1234 = 10V 0,25 Cường độ dòng điện qua R24 : U24 10 0,25 I24 = 2,5A R24 4 Số chỉ của ampe kế: IA = I24 = 2,5A 0,25 2) Khi K mở ta có cấu trúc mạch sau : R5 nt [(R1 nt R3) // (Rx nt Ry)] Cường độ dòng điện qua cả mạch: U I (R1 R3 ).(Rx Ry ) R5 R1 R3 Rx Ry 20 20(4 R R ) 0,25 x y 4.(R R ) 2(4 R R ) 4.(R R ) 2 x y x y x y 4 Rx Ry 10(4 R R ) x y (1) (4 Rx Ry ) 2.(Rx Ry ) Vì R13 // Rxy nên : I R R 1 4 4 R R 0,25 A 1 3 hay I x y (2) I R1 R3 Rx Ry I 4 Rx Ry 4 Từ (1) và (2) suy ra: 4 R R 10(4 R R ) x y x y 0,25 4 (4 Rx Ry ) 2.(Rx Ry ) Biến đổi Rx + Ry = 12 (3) 11
12. 0,25 Từ (3) 0 < Rx; Ry < 12 (4) Khi K đóng: R5 nt (R1 // Rx ) nt (R3 // Ry) Cường độ dòng điện trong mạch chính: 20 I ' R1.Rx R3.Ry R5 R1 Rx R3 Ry 20 20 I ' 3R R 3R 12 R 2 x y 2 x x 3 Rx 1 Ry 3 Rx 13 Rx 20(3 R )(13 R ) I ' x x (5) 2(3 Rx )(13 Rx ) 3Rx (13 Rx ) (12 Rx )(3 Rx ) 0,25 Vì R1 // Rx nên: I A R1 ' I R1 Rx 0,25 1 3 ' 3 Rx ' hay I (6) I 3 Rx 3 Từ (5) và (6) suy ra: 3 R 20(3 R )(13 R ) 0,25 x x x 3 2(3 Rx )(13 Rx ) 3Rx (13 Rx ) (12 Rx )(3 Rx ) 2 6Rx – 128Rx + 666 = 0 0,25 Giải phương trình bậc hai ta được hai nghiệm 0,25 Rx1 = 12,33 , Rx2 = 9 theo điều kiện (4) ta loại Rx1 nhận Rx2 = 9 Suy ra R = 12 – R = 12 – 9 = 3V y x 0,25 Vậy Rx= 9V; Ry = 3V. Hết 12