Đề thi học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Trường THCS Lộc An

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Trường THCS Lộc An

1. TRƯỜNG THCS LỘC ANĐỀ LUYỆN TẬP SỐ 1 Câu 1:(4,0điểm) Đang đi dọc trên sông ,một ca nô gặp một chiếc bè đang trôi .Ca nô đi tiếp một lúc rồi quay ngược lại và gặp bè lần thứ hai .Chứng minh rằng thời gian t1 từ lúc gặp lần 1 đến lúc canô quay lại bằng thời gian t2 từ lúc quay lại đến lúc gặp lần 2 .Coi vận tốc v1 của nước so với bờ và vận tốc v2 của canô so với nước không đổi .Giải bài toán khi : a/Canô xuôi dòng . b/Canô ngược dòng . Câu 2 (4,0điểm) 0 Bỏ một cục nước đá khối lượng m1 = 10kg ,ở nhiệt độ t1 = - 10 C ,vào một bình không đậy nắp .Xác định lượng nước m trong bình khi truyền cho cục đá nhiệt lượng Q = 2.107J .Cho nhiệt dung riêng 3 của nước Cn = 4200J/kgK ,của nước đá Cđ =2100J/kgK ,nhiệt nóng chảy của nước đá  = 330.10 J/kg .Nhiệt hoá hơi của nước L = 2,3.106J/kg . Câu 3 (4,0 điểm) Một người dự định đặt 4 bóng điện tròn ở 4 góc của một trần nhà hình vuông, mỗi cạnh 4m và một quạt trần ở đúng giữa trần nhà. Quạt trần có sải cánh (khoảng cách từ trục quay đến đầu cánh ) là 0,8m. Biết trần nhà cao 3,2m tính từ mặt sàn. Em hãy tính toán thiết kế cách treo quạt để sao cho khi quạt quay, không có điểm nào trên mặt sàn bị sáng loang loáng. Câu 4 (4,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ U = 36V; R2 = 4 ; R3 = 6 ; R4 = 12 ; R6 = 2 ; RA = 0; RV rất lớn. M N R2 R3 D A R6 A B K R1 R4 R5 C E V a. Khi K mở: với R1 = 8 , ampekế chỉ 1,35A. Tính R5 và số chỉ của vôn kế. b. Khi K đóng : Tính R1 để dòng điện qua K là 1,25A. Khi đó công suất tiêu thụ ở R4 là bao nhiêu? Câu 5 (4,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ: U = 16V, R0 = 4 ; R1 = 12 ; RX là giá trị tức thời của một biến trở đủ lớn, ampeke và dây nối có điện trở không đáng kể. U A R 0 R 1 R X a.Tính RX sao cho công suất tiêu thụ trên nó bằng 9W. b. Với giá trị nào của RX thì công suất tiêu thụ trên nó là cực đại? Tính công suất đó.
2. TRƯỜNG THCS LỘC AN ĐÁP ÁN ĐỀ LUYỆN TẬP SỐ 1 Câu 1:(4,0 điểm) a/Gọi A1 , A2 là các vị trí của hai lần canô gặp bè ,B là điểm canô quay lại .Giả sử canô gặp bè lần đầu khi xuôi dòng (hv) Ca nô A1 A2 B Chiều nước chảy A1B = (v1 + v2)t1 (1) (0,5đ) BA2 = (v2 – v1)t2 (2) (0,5đ) A1A2 là quãng đường nước trôi trong thời gian (t1 + t2) A1A2 = v1 (t1+ t2) (3) (0,5đ) Theo hình vẽ A1A2 + BA2 = A1B (4) (0,5đ) Thế (1) (2) (3) vào (4) ta suy ra v1(t1 + t2) + (v2 - v1)t2 = (v1 + v2)t1 suy ra v2t2 = v2t1 hay t1 = t2 (0,5đ) Ca nô b/Khi ca nô ngược dòng ,tương tự ta có : A2 A1 B Chiều nước chảy A1B = (v2 – v1)t1 (0,25đ) BA2 = (v2 + v1)t2 (0,25đ) Mà A1A2 = v1(t1 + t2) (0,25đ) Do A1A2 = A2B – A1B (0,25đ) Suy ra v1 (t1 + t2 )= (v2 + v1)t2 – (v2 – v1)t1 0= v2t2 – v2t1 hay t1 = t2 (0,5đ) Câu 2(4,0điểm) 0 Nhiệt lượng nước đá nhận vào để tăng từ t1 = - 10 C 5 Q1 = m1cđ(0 – t1)= 10.2100.10 = 2,1.10 J (0,5đ) Nhiệt lượng nước đá ở 00C nhận vào để nóng chảy thành nước 5 5 Q2 =  .m1 = 3,3.10 .10 = 33.10 J (0,5đ) Nhiệt lượng nước đá ở 00Cnhận vào để tăng nhiệt độ đến 1000C 5 Q3 = m1cn(100 – 0) = 10.4200.100 = 42.10 J (0,5đ) 5 5 Ta thấy Ta thấy Q1 + Q2 + Q3 = 77,1.10 J nhỏ hơn nhiệt lượng cung cấp Q = 200.10 J nên một phần nước hoá thành hơi . (1,0đ) Gọi m2 là lượng nước hoá thành hơi ,ta có : Q Q1 Q2 Q3 m2 = 5,34kg (1,0đ) L Vậy lượng nước còn lại trong bình / m = m1 – m2 =10 –5,34 = 4,66kg (0,5đ)
3. Câu 3 (4,0 điểm) Để khi quạt quay, không có một điểm nào trên sàn bị sáng loang loáng thì bóng của đầu mút cánh quạt chỉ in trên tường và tối đa là đến chân tường C và D. (0,5đ) Vì nhà hình hộp vuông ta chỉ xét trường hợp cho một bóng,các bóng còn lại là tương tự (Hình vẽ) L S1 S3 T R A B H O I (0,5đ) C D Gọi L là đường chéo của trần nhà L = 42 = 5,7m (0,5đ) Khoảng cách từ bóng đèn đến góc chân tường đối diện : 2 2 2 2 S1D = H L (3,2) (4 2) 6,5m (0,5đ) T là điểm treo quạt, O là tâm quay của cánh quạt. A, B là các đầu mút khi cánh quay. H 3,2 2R. 2.0,8. AB OI AB 2 2 Xét S1IS3 ta có: OI IT 0,45m (1,0đ) S1S3 IT S1S3 L 5,7 Khoảng cách từ quạt đến điểm treo : OT = IT – OI = 1,6 – 0,45 = 1,15m Vậy phải treo quạt cách trần nhà tối đa là 1,15m. (1,0đ) Câu 4: (4,0 điểm) a. Khi K ngắt, ampeke chỉ I3 = 1,35A. Vậy UBC = I3(R2 + R3) = 1,35(4 + 6) = 13,5V (0,25 đ) Mặt khác U = UMN = UAB + UBC + UCN = R1I1 + UBC + R6I1 U U BC 36 13,5 Suy ra I1 = 2,25A (0,5 đ) R1 R6 8 2 Và I5 = I1 – I3 = 2,25 – 1,35 = 0,9 A (0,25 đ) UBC = (R4 + R5)I5 U BC 13,9 12 Suy ra R5 = R4 3 (0,5 đ) I5 0,9 Số chỉ của vôn kế là UAE = UAB + UBE UAE = R1I1 + R4I5 = 8.2,25 + 12.0,9 = 28,8V. (0,5 đ) U BD R24 I1 3I1 b. Khi K đóng I2 = (0,25 đ) R2 R2 4
4. U DC R35I1 I1 I3 = (0,25 đ) R23 R3 3 3I1 I1 5I1 Vậy I = I2 – I3 = 1,25A (0,25 đ) 4 3 12 12 Suy ra : I1 = 1,25. 3A (0,25 đ) 5 U U 36 Mặt khác I1 = suy ra R1 = R24 R35 R6 3 2 2 5 (0,5 đ) R1 R24 R35 R6 I1 3 Công suất tiêu thụ P4 ở R4 là : 2 2 2 U BE (R24 I1) (3.3) P4 = 6,75W (0,5 đ) R4 R4 12 Câu 5 (4,0 điểm) 2 2 U X U MN a.Công suất tiêu thụ trên RX là PX = (1) RX RX Rtd UMN = U (2) R0 Rtd R1RX Với Rtd là điện trở tương đương của R1 và RX : Rtd = (3) R1 RX R1RX (R1 RX ) R1RXU Vậy UMN = U . (4) (0,5 đ) (R1 RX ) R0 R1 (R0 R1)RX  (R0 R1)RX R0 R1 2 2 R 1RXU Thay (4) vào (1) ta được PX = 2 (R0 R1)RX R0 R1  122 R 162 144R 9 = X X (5) (0,5 đ) 2 (R 3)2 (4 12)RX 4.12 X 2 Suy ra R X -10RX + 9 = 0 (0,5 đ) Giải phương trình tìm được hai giá trị RX1 = 1 và RX2 = 9 (0,5 đ) 144RX 144 b.Từ (5) ta có PX = (6) (0,5 đ) (R 3)2 2 X 3 R X R X 2 3 Ta thấy PX = Pmax khi RX đạt cực tiểu (0,5 đ) RX 2 3 3 Áp dụng bất đẳng thức Côsi RX 4 RX 12 RX RX Thế vào (6) ta được PXmax = 12W (0,5 đ) Thay PX = PXMax = 12 vào (6) ta tính được RX = 3 (0,5 đ) Lưu ý : Mọi cách giải khác, nếu đúng và lập luận chặt chẽ vẫn đạt điểm tối đa