Đề thi khảo sát đội tuyển học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 - Trường THCS Sông Lô

Nội dung text: Đề thi khảo sát đội tuyển học sinh giỏi môn Vật Lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 - Trường THCS Sông Lô

1. TRƯỜNG THCS SÔNG LÔ ĐỀ THI KHẢO SÁT ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 9 NĂM HỌC: 2017 – 2018 ĐỀ 40 Môn thi: vẬT LÝ (Thời gian làm bài: 120 phút) 2 Câu 1. Một chiếc cốc hình trụ có diện tích đáy S1 25cm . Gắn chiếc nến vào đáy cốc. Trọng lượng của 2 nến và cốc lần lượt là P0 0,5N và P1. Đặt cốc vào bình hình trụ có diện tích đáy S 2 50cm , đáy bình nằm ngang rồi rót nước vào bình. Khi mực nước trong bình là h2 8cm thì phần cốc ngập trong nước là h1 4cm (Hình 1). Đốt nến và theo dõi mực nước trong bình. Biết phần nến bị cháy bay hơi vào không khí và trọng lượng của phần nến còn lại giảm đều theo thời gian. Nến cháy hết trong thời gian  50 phút. Bỏ qua ảnh hưởng gây ra bởi h1 sự thay đổi nhiệt độ khi nến cháy, cốc luôn thẳng đứng, trọng lượng riêng của nước là h2 104 N S1 d . Xác định. S2 n m3 Hình 1 a. Trọng lượng P1 của cốc. b. Mực nước trong bình khi nến cháy hết. c. Biểu thức mô tả sự phụ thuộc của áp suất nước lên đáy bình theo thời gian. d. Tốc độ di chuyển của cốc so với đáy bình khi nến đang cháy. 2 Câu 2.Một bình chứa hình trụ, thành mỏng, có chiều cao h1 20cm , diện tích đáy S1 100cm đặt trên 0 mặt bàn nằm ngang. Đổ vào bình 1 lít nước ở nhiệt độ t1 80 C . Thả vào bình một khối trụ đồng tính 2 khối lượng m, diện tích đáy S 2 60cm , chiều cao h2 25cm và nhiệt độ t2 . Khi cân bằng nhiệt được thiết lập thì đáy dưới của khối trụ song song và cách đáy của bình một đoạn x = 4cm nhiệt độ nước trong 0 bình là t0 65 C . Bỏ qua sự nở vì nhiệt, sự trao đổi nhiệt với bình và với môi trường xung quanh. Biết 1000kg khối lượng riêng của nước D , nhiệt dung riêng của nước và chất làm khối trụ lần lượt là m3 J J C 4200 và C 2000 . Xác định: n kg.K tr kg.K a. Khối lượng m của khối trụ. b. Nhiệt độ ban đầu t2 của khối trụ. c. Khối lượng tối thiểu của vật phải đặt lên khối trụ để khi cân bằng thì khối trụ chạm đáy bình. Câu 3. Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu R1 C R2 A, B có giá trị U không đổi. Biết R1 R2 R3 R4 R0 . 1. Mắc vào hai điểm B, D một ampe kế lí tưởng. Hãy tính: R4 a. Điện trở tương đương của đoạn mạch AB theo R0. R3 A D B b. Số chỉ của ampe kế theo U và R0. 2. Tháo ampe kế ra khỏi B, D. Dùng vôn kế có điện trở r 0 lần U lượt đo hiệu điện thế giữa hai đầu các điện trở R 1, R2 thì số chỉ Hình 2 vôn kế tương ứng là UV1, UV2. Tính tỉ số UV1/UV2. 3. Dùng vôn kế trên đo hiệu điện thế giữa hai đầu A, B thì số chỉ vôn kế là 100V. Sau đó lần lượt đo hiệu Hiệu U U U U điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở thì thu được số liệu điện thế AC CB AD DC như bảng bên. Biết rằng trong các số liệu ở bảng bên có một giá trị bị ghi sai. Giá trị 24V 26V 10V 10V a. Tính tỉ số R0/r0. b. Giá trị hiệu điện thế nào ở bảng trên bị sai? Giá trị đúng của nó là bao nhiêu?
2. Câu 4. Một thanh đồng chất có tiết diện đều được thả vào trong một chất lỏng có khối lượng riêng D. Một đầu của thanh được buộc với một vật có thể tích V bằng một sợi dây 2 mảnh không co dãn. Khi có cân bằng thì chiều dài của thanh chìm trong 3 chất lỏng, (hình 3). a. Tìm khối lượng riêng của thanh đó. b. Cho trọng lượng của thanh là P. Tìm khối lượng riêng của vật và lực Hình 3 căng T của sợi dây. Câu 5. Hai gương phẳng AB và CD đặt song song cách nhau một đoạn a = 10 cm và có mặt phản xạ hướng vào nhau. Điểm sáng S đặt cách đều hai gương, mắt người quan sát đặt tại M cách đều hai gương như hình vẽ. Biết AB = CD = 70 cm, SM = 80 cm. 1. Xác định số ảnh của S mà người quan sát thấy được? A B 2. Vẽ đường đi của tia sáng từ S đến M sau khi phản xạ S M trên gương AB hai lần và trên gương CD một lần? Nêu cách vẽ? C D Câu 6.Cho các linh kiện, thiết bị: một điện trở có giá trị R0 đã biết, một biến trở có điện trở phân bố đều theo chiều dài, một điện trở Rx , một ampe kế có điện trở, một nguồn điện (chưa biết hiệu điện thế), dây dẫn, một thước đo chiều dài. Hãy nêu một phương án thí nghiệm để xác định giá trị của điện trở Rx.
3. ĐKCB: P1 P0 FA d nVc d n S1h1 P1 d n S1h1 P0 0,5N ' ' Khi nến cháy hết, cốc bị ngập trong nước là h1 , mực nước trong bình là h2 . ' ' ĐKCB: P1 FA d nVc d n S1h1 h1 2cm ' ' ' Do thể tích nước không đổi nên: S2h2 S1h1 S2h2 S1h1 h2 7cm " " Tại thời điểm t, cốc bị ngập trong nước là h1 , mực nước trong bình là h2 . t P1 P0 1 t " "  ĐKCB: P1 P0 1 FA d n S1h1 h1  d n S1 " " Do thể tích nước không đổi nên: S 2 h2 S1h1 S 2 h2 S1h1 t Thay h" ở trên vào và thay số ta được: h" 8 1 2 50 Áp suất nước tác động lên đáy bình là: " 4 t 2 Pđáy d n h2 10 8 .10 800 2t 50 Sau thời gian t, cốc dịch chuyển đoạn: t h 1 cm h h h" v 0,02 1 1  t  phút Giả sử khi thả khối trụ vào bình thì nước chưa tràn ra ngoài (y < h1 - x = 16cm). S1 x S1 S 2 y 1000 y 15cm (thỏa mãn) Điều kiện cân bằng cho khối trụ: 4 m D.Vc DyS2 1000.0,15.60.10 0,9kg y x Bảo toàn năng lượng: mncn t1 t0 mtr ctr t0 t2 0 1.4200.15 0,9.2000. 65 t2 t2 30 C Khi khối trụ chạm đáy thì thể tích của phần bình xung quanh khối trụ còn là: 3 3 V h1 S1 S 2 20 100 60 800cm 1000cm 3 thể tích phần trụ chìm trong chất lỏng là: Vc h1S 2 20.60 1200cm 4 ĐKCB cho khối trụ: m m D.Vc Dh1S 2 1000.0,2.60.10 1,2kg m 0,3kg Do R =0 nên chập B trùng D. A R2 R R R R 2 4 0 R C 24 R R 2 2 4 1 R 3 A B R R R R 4 ACB 1 24 2 0 R3 R3 RACB 3 RAB R0 R3 RACB 5 Xét tại nút B có: I A I I 2
4. U 5U U 2U I1 U 5U U 4U I I1 , I 2 I A I I 2 RAB 3R0 RACB 3R0 2 3R0 3R0 3R0 3R0 Mắc vôn kế vào AC ta được mạch: V R34 2R0 R R 2 R R 34 1 R A 1 C R2 B 134 0 R34 R1 3 R134 RV 2R0 r0 RAC R3 R4 R134 RV 2R0 3r0 2 2R0 5R0 R0 RAB RAC R2 2R0 3r0 U U 2R0 3r 0 2R0 r0U I 2 U AC UV1 I.RAC 2 RAB 2R0 5R0 r0 2R0 5R0 r0 Mắc vôn kế vào CB ta được mạch: R1 V A C B R3 R4 R2 2 2 R0 r0 2R0 5R0 r0 RAB RAC RCB R0 3 R0 r0 3 R0 r0 U 3U R0 r0 3UR0 r0 UV1 2 I 2 U CB UV 2 I.RCB 2 R1B 2R0 5R0 r0 2R0 5R0 r0 UV 2 3 Do vai trò của điện trở R3, R4 là như nhau nên các HĐT đo trên các điện trở này được đo đúng. Khi Vôn kế mắc song song với R3 ta có mạch sau: 2 R0 r0 R0 r0 R0 2R0 r0 RAD RADC R4 R0 r0 R0 r0 R0 r0 2 RACD .R1 R0 2R0 r0 R1 RAC RACD R1 2R0 3r0 3R 2 5R r R R R 0 0 0 AB AC 2 2R 3r V 0 0 R4 R2 U U 2R 3r 0 0 A C B I 2 R3 D R1B 3R0 5R0 r0 2 U R0 2R0 r0 U AC I.RAC 2 3R0 5R0 r0 U AC U R0 r0 I 4 2 RADC 3R0 5R0 r0 Ur U U U I .R 0 R3 AD 4 AD 3R 5r R 0 0 3 0 5 r0
5. 100 R0 5 Thay U=100V và UR3=10V vào ta được: 10 R r 3 3 0 5 0 r0 Theo kết quả phần 2 ta được: 2r U 2U 200 U U I.R 0 24V R1 AC AC 2R 5r R 5 0 0 2 0 5 2. 5 r0 3 HĐT đo trên điện trở R2 bị đo sai. Giá trị đúng là: 3Ur 3U 3.100 U I.R 0 36V R2 CB 2R 5r R 2.5 0 0 2 0 5 5 r0 3 a. Tìm khối lượng riêng của thanh: * Các lực tác dụng lên thanh như hình vẽ FA G I A T P Gọi thể tích, khối lượng riêng của thanh lần lượt là V0, D0. Trọng tâm của thanh là G, trung điểm của phần thanh ngập trong nước là I. P IA 2 * Chọn A làm điểm tựa cho đòn bẩy, ta có: FA GA 3 10V .D 2 4.D * Khai triển 0 0 9D 4D D 2 0 0 10. .V .D 3 9 3 0 4D Vậy khối lượng riêng của thanh là: D0 = 9 b. Cho trọng lượng của thanh là P. Tìm khối lượng riêng của vật và lực căng T của sợi dây: * Tìm sức căng T: Chọn I làm điểm tựa, ta có: P AI 1 P P T . Vậy sức căng T của sợi dây là T = T GI 2 2 2 * Gọi D1, P1 là khối lượng riêng và trọng lượng của vật. Tìm D1 : P Ta có: T + FA = P1 + 10D.V = 10D1V 2 P 20DV * Khai triển P + 20DV = 20D1V D 1 20V P 20DV Vậy: Khối lượng riêng của vật là: D 1 20V
6. a .Xét ánh sáng đi từ S tới AB trước ta có sự tạo ảnh như sau: Sn SS1 S2 S3 Sn Ta có:SS1 = a SS2 = 2a S1 A K B SS3 = 3a S M . SSn = na C D Mắt nhìn thấy ảnh Sn khi ánh sáng phản xạ trên AB S2 tại K đi vào mắt và AK AB. SnSM : Sn AK a na S A AK 70 7 n 2 suy ra n = 4 Sn S SM na 80 8 Xét ánh sáng đi từ S tới CD trước ta có kết quả tương tự. Vậy mắt đặt tại M nhìn thấy 2n = 8 ảnh của S S3 a. Vẽ hình: S1 I1 K SM Nêu cách vẽ: - Lấy S1 đối xứng với S qua AB - Lấy S2 đối xứng với S1 qua CD - Lấy S3 đối xứng với S2 qua AB - Nối S3 với M cắt AB ở K - Nối S2 với K cắt CD ở I2 - Nối S1 với I2 cắt AB ở I1 - Nối S , I1 , I2 , K , M ta được đường đi của tia sáng từ S tới M sau khi phản xạ trên gương AB hai lần và trên gương CD một lần. Giải thích được đường đi của tia sáng : SI1I2KM