Đề đề xuất thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lí Lớp 9 - Sở giáo dục và đào tạo Thanh Hóa (Có đáp án)

Nội dung text: Đề đề xuất thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lí Lớp 9 - Sở giáo dục và đào tạo Thanh Hóa (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT THANH HÓA ĐỀ THI CHỌN HSG CẤP TỈNH Môn thi: VẬT LÍ - Lớp 9 THCS ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Đề thi gồm 02 trang Đề bài : Câu 1 ( 3.0 điểm ): Một tàu điện đi qua một sân ga với vận tốc không đổi và khoảng thời gian đi qua hết sân ga (tức là khoảng thời gian tính từ khi đầu tàu điện ngang với đầu sân ga đến khi đuôi của nó ngang với đầu kia của sân ga) là 18 giây. Một tàu điện khác cũng chuyển động đều qua sân ga đó nhưng theo chiều ngược lại, khoảng thời gian đi qua hết sân ga là 14 giây. Xác định khoảng thời gian hai tàu điện này đi qua nhau (tức là từ thời điểm hai đầu tàu ngang nhau tới khi hai đuôi tàu ngang nhau). Biết rằng hai tàu có chiều dài bằng nhau và đều bằng một nửa chiều dài sân ga. Câu 2. (3.0 điểm) Trong một bình nước rộng có một lớp dầu dày d = 1,0cm. Người ta thả vào bình một cốc hình trụ m thành mỏng, có khối lượng m = 4,0g và có diện tích đáy S = 25cm2. Lúc đầu cốc không chứa gì, đáy cốc nằm cao hơn d điểm chính giữa của lớp dầu. Sau đó rót dầu vào cốc tới a miệng thì mực dầu trong cốc cũng ngang mực dầu trong bình. Trong cả hai trường hợp đáy cốc đều cách mặt nước a cùng một khoảng bằng a (hình vẽ 1). Xác định khối lượng Hình vẽ 1 riêng D1 của dầu, biết khối lượng riêng của nước là D0 = 1,0g/cm3. Câu 3. (5.0 điểm) Cho ba điện trở R 1, R2 và R3 = 16Ω, các điện trở chịu được hiệu điện thế tối đa tương ứng là U 1 = U2 = R 6V; U3 = 12V. Người ta ghép ba điện trở trên thành mạch điện 3 như hình vẽ 2, biết điện trở tương đương của mạch đó là R AB A B = 8Ω. R R 1. Tính R1 và R2 biết rằng nếu đổi chỗ R 3 với R2 thì điện trở 1 2 của mạch là RAB = 7,5Ω. Hình vẽ 2 2. Tính công suất lớn nhất mà bộ điện trở chịu được. 3. Mắc nối tiếp đoạn mạch AB như trên với đoạn mạch BC gồm các bóng đèn cùng loại 4V - 1W. Đặt vào hai đầu AC hiệu điện thế U = 16V không đổi. Tính số bóng đèn nhiều nhất có thể sử dụng để các bóng sáng bình thường và các điện trở không bị hỏng. Lúc đó các đèn ghép với nhau thế nào ? Câu 4 (5,0 điểm) .S’ a) Cho AB là trục chính của thấu kính, S là điểm sáng, .S S’ là ảnh của S tạo bởi thấu kính (hình 3). Hỏi thấu kính loại gì? A B Trình bày cách xác định quang tâm và các tiêu điểm chính của Hình 3 thấu kính. b) Hai điểm sáng S1 và S2 nằm trên trục chính và ở hai bên thấu kính, cách thấu kính lần lượt là 6 cm và 12 cm. Khi đó ảnh của S 1 và S2 tạo bởi thấu kính là trùng nhau. Vẽ hình, giải thích sự tạo ảnh và từ hình vẽ, hãy tính tiêu cự của thấu kính. Câu 2 (3,5 điểm): Có 3 bình cách nhiệt giống nhau chứa cùng một loại chất lỏng tới một nửa thể tích của mỗi bình. Bình 1 chứa chất lỏng ở 10 0C, bình 2 chứa chất lỏng ở 400C, bình 3 chứa chất lỏng ở 80 0C. Xem chỉ chất lỏng trong các bình trao đổi nhiệt với nhau, khối lượng riêng chất lỏng không phụ thuộc nhiệt độ. 1
2. a. Sau vài lần rót chất lỏng từ bình này sang bình khác thì thấy: Bình 1 chứa đầy chất lỏng ở 500C, chất lỏng ở bình 2 chiếm 1 thể tích của bình và có nhiệt độ 25 0C. Tính nhiệt độ chất lỏng 3 trong bình 3 lúc này. b. Sau rất nhiều lần rót đi rót lại các chất lỏng trong ba bình trên với nhau thì thấy: Bình 1 chứa đầy chất lỏng, còn bình 2 và bình 3 có cùng thể tích chất lỏng. Tính nhiệt độ chất lỏng trong mỗi bình lúc này. Câu 6 (1,5 điểm). Hãy trình bày một phương án xác định nhiệt dung riêng của một chất lỏng L không có phản ứng hoá học với các chất khi tiếp xúc. Dụng cụ gồm : 01 nhiệt lượng kế có nhiệt dung riêng là CK, nước có nhiệt dung riêng là C N, 01 nhiệt kế, 01 chiếc cân Rô-bec-van không có bộ quả cân, hai chiếc cốc giống hệt nhau (cốc có thể chứa khối lượng nước hoặc khối lượng chất lỏng L lớn hơn khối lượng của nhiệt lượng kế), bình đun và bếp đun. Hết 2
3. SỞ GD&ĐT THANH HÓA ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HSG CẤP TỈNH Môn thi: VẬT LÍ - Lớp 9 THCS ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Đề thi gồm 02 trang HƯỚNG DẪN CHẤM Câu Nội dung – Yêu cầu Điểm - Gọi chiều dài sân ga là L, khi đó chiều dài mỗi tầu điện là L/2. 0,5 - Theo bài ra, trong thời gian t1 = 18s tầu điện thứ nhất đi được quãng đường là: 0,5 L + L/2 = 3L/2. 3L 3L L 0,5 Dó đó, vận tốc của tầu điện thứ nhất là : v1 = = = 2t1 36 12 3L 3L 0,5 1 - Tương tự, vận tốc tàu thứ hai là : v2 = = . 2t2 28 3đ - Chọn xe thứ hai làm mốc. Khi đó vận tốc của tàu thứ nhất so với tàu thứ hai là: L 3L 4L 0,5 v = v + v = + = 1 2 12 28 21 - Gọi thời gian cần tìm là t. Trong thời gian đó, theo đề bài, đầu tàu thứ nhất đi được quãng đường bằng hai lần chiều dài mỗi tàu, tức là bằng L. L L Vậy : t = = = 5,25 (s) v 4L / 21 0,5 2 Lúc đầu cốc không chứa gì và nổi trong dầu thì trọng lượng của cốc cân bằng 0.25 3đ với lực đẩy Acsimet của dầu: 10.mcốc = FA1 = 10(d - a)S.D1 (1) 0.25 Sau khi rót dầu tới miệng cốc rồi thả vào bình thì trọng lượng của cốc dầu 0.25 cân bằng lực đẩy Acsimet của nước và dầu: 10.mcốc + 10(d + a)S.D 1 = FA2 = 10.d.S.D 1 + 10.a.S.D 0 (2) 0.25 Thay (1) vào (2) rồi rút gọn ta được: d.D1 = a.D0 0.25 -> a = d ( 3) Thay (3) vào (1) ta được: 0.25 2 D1 - dSD1 + m cốc 2 3 6 0.25 Thay số ta được: 25D1 - 25.10 .D1 + 4.10 = 0 3 ’ 0.25 Giải phương trình bậc 2 trên, ta được hai nghiệm là: D1 = 800kg/m và D1 = 200kg/m3 (loại) vì thay vào (3) ta được a = 0,2cm hay đáy cốc nằm thấp hơn điểm chính giữa của lớp dầu. 0.5 3 Vậy ρ1 = 800kg/m . 0.5 3
4. 3 1. 5đ 0.25 R1 + R2 = 16Ω (*) 0.25 Khi đổi chỗ R3 với R2 0.25 (1) Từ (*) R2 + (R1 + 16) =32 (2) Từ (1) và (2) ta thấy R2 và R1 + 16 là 2 nghiệm của phương trình bậc 2: 2 x - 32x + 240 = 0, phương trình có 2 nghiệm x1 = 20Ω và x2 =12Ω 0.25 Vậy R2 = x2 = 12Ω 0.25 R1 + 16 = 20 => R1 = 4Ω 0.25 2. R1 và R2 mắc nối tiếp nên I1 = I2 0.25 => U1/U2 = R1/R2 = 2/6 0.25 Vậy nếu U2max =6V 0.25 thì lúc đó U1 = 2V và U3 = UAB = U1 + U2 = 8V (U3max) 0.25 Vậy hiệu điện thế UABmax = 8V 0.25 2 Công suất lớn nhất bộ điện trở đạt được là Pmax = U Abmax/RAB = 8W 0.25 3. R RA B bộ B đèn 0.25 A C U = 16V 2 Mỗi bóng có Rđ =U đ/P = 16Ω và cường độ định mức Iđ = 0,25A 0.25 Theo câu 2 ta tính được cường độ dòng lớn nhất mà bộ điện trở chịu được 0.25 là 1A và đoạn AB có điện trở R AB = 8Ω mắc nối tiếp với bộ bóng đèn như hình vẽ. 2 Ta có phương trình công suất: P BC = PAC – PAB = 16.I – 8.I (*) và điều 0.25 kiện I≤ 1A 0.25 Từ (*) , lúc đó I = 1A 0.25 Vậy số bóng nhiều nhất có thể mắc là 8 bóng Hiệu điện thế UBC = UAC - UAB = 8V Mà Uđ = 4V vậy có 2 cách mắc các bóng: Cách 1: các bóng mắc thành 4 dãy song song nhau, mỗi dãy có 2 bóng mắc 0.25 nối tiếp. Cách 2: các bóng mắc thành 2 dãy nối tiếp nhau, mỗi dãy có 4 bóng mắc 0.25 song song. 4 a) Vì ảnh S’nằm cùng phía với S và xa trục chính AB hơn, nên thấu kính 0,5 5đ này là hội tụ. - Kẻ S’S cắt trục chính AB tại O, O là quang tâm thấu kính hội tụ. Dựng 4
5. TK hội tụ tại O. 0,5 - Từ S kẻ tia SI//AB cắt thấu kính tại I. Kẻ S’I cắt AB tại F’, lấy F đối xứng với F’ qua O. F và F’ là hai tiêu điểm của thấu kính. 0,5 .S’ I F’ S F A B 0,5 O b) N I M S. 0,5 F S1 O F’ S2 0,5 - Hai ảnh của S1 và S2 tạo bởi thấu kính phải có một ảnh thật và một ảnh ảo trùng nhau tại S. - Vì S1O SO SN SO SO SI SO OI//NF’ => . (Với: OF = OF’= f ) SF ' SN SO f 0,5 SO 6 SO 6 => (1) SO SO f f => f.SO = 6(SO + f) (2) Vì S2I//OM, tương tự như trên ta có: 0,5 SF S0 SM SO f SO f => = f .SO 12(SO f ) (3) SO SS2 SI SO SO 12 12 Từ (2) và (3) suy ra: 6(SO + f) = 12(SO – f) => 3f = SO Thay vào (1) ta 0,5 được: 3 f 6 tính được f = 8cm 4 f f 5 a) + Gọi khối lượng chất lỏng trong mỗi bình lúc đầu là m, nhiệt dung 3đ riêng của chất lỏng là C. Khối lượng chất lỏng tỷ lệ thuận với thể tích chất 0,25đ lỏng. + Giả sử nếu nhiệt độ chất lỏng trong các bình lúc đầu hạ xuống đến 100C thì tổng nhiệt lượng tỏa ra là: 0,5 đ Q1 = m.C.(t2 – t1) + m.C.(t3 – t1) = 30mC + 70m.C = 100m.C (1) + Từ giả thuyết ta có khối lượng chất lỏng trong: 2 1 0,25 đ Bình 1: m1 = 2m; bình 2: m2 = m ; bình 3: m m . 3 3 3 + Giả sử nếu nhiệt độ chất lỏng trong các bình lúc này hạ xuống đến 100C 0,5 đ thì tổng nhiệt lượng tỏa ra là: 5
6. 2 ’ 1 ’ 1 ’ Q2 = 2m.C.(t1’ – t1) +m .C.(t2 - t1)+ m .C.(t3 – t1) = 90m.C + m .C.(t3 – 3 3 3 10) 1 ’ ’ 0 + Ta có: Q1 = Q2 => 100m.C = 90m.C + m .C.(t3 – 10) => t3 = 20 C. 3 0,5 đ ’ 0 Vậy nhiệt độ bình 3 lúc này là: t3 = 40 C. b) Sau nhiều lần rót đi rót lại thì nhiệt độ các bình như nhau là t0. 0,25 đ Ta có: m.C.( t1 – t0) + m.C.( t2 – t0) + m.C.( t3 – t0) = 0 0,5 đ 0 => t0 ≈ 43,3 C. 0,25 đ 6 1,5 Bước 1: Dùng cân để lấy ra một lượng nước và một lượng chất lỏng L có cùng khối lượng bằng khối lượng của NLK. Thực hiện như sau: - Lần 1 : Trên đĩa cân 1 đặt NLK và cốc 1, trên đĩa cân 2 đặt cốc 2. Rót nước vào cốc 2 cho đến khi cân bằng, ta có mN = mK. 0,25 - Lần 2 : Bỏ NLK ra khỏi đĩa 1, rót chất lỏng L vào cốc 1 cho đến khi thiết lập cân bằng. Ta có: mL = mN = mK 0,25 Bước 2 : Thiết lập cân bằng nhiệt mới cho mL, mN và mK. - Đổ khối lượng chất lỏng m L ở cốc 1 vào NLK, đo nhiệt độ t1 trong NLK. 0.25 - Đổ khối lượng nước mN vào bình, đun đến nhiệt độ t2. 0,25 - Rót khối lượng nước m N ở nhiệt độ t 2 vào NLK, khuấy đều. Nhiệt độ 0,25 cân bằng là t3. Bước 3 : Lập phương trình cân bằng nhiệt : mNcN (t2 - t3 ) = (mLcL + mKcK )(t3 - t1) cN (t2 - t3 ) Từ đó ta tìm được : cL = - cK t3 - t1 0,25 Tổng điểm bài thi là 20 điểm . Tính lẻ đến 0,25 điểm Nếu học sinh có cách làm khác mà vẫn đúng thì vẫn cho điểm tối đa. 6