Đề khảo sát chất lượng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 lần 2 - Năm học 2011-2012 - Phòng giáo dục và đào tạo Phúc Yên (Có đáp án)

Nội dung text: Đề khảo sát chất lượng học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 lần 2 - Năm học 2011-2012 - Phòng giáo dục và đào tạo Phúc Yên (Có đáp án)

1. Së gd & ®t VÜnh phóc KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HSG PHßNG DG & §T PHóC Y£N LỚP 9 LẦN 2 MÔN VẬT LÍ – NĂM HỌC 2011- 2012 Thời gian làm bài: 150 phút. Câu 1. Một chiếc thuyền bơi từ bến A đến bến B ở cùng một bên bờ sông với vận tốc đối với nước là v1 = 3km/h. Cùng lúc đó một ca nô chạy từ bến B theo hướng đến bến A với vận tốc đối với nước là v2 = 10km/h. Trong thời gian thuyền đi từ A đến B thì ca nô kịp đi được 4 lần quãng đường đó và về đến B cùng một lúc với thuyền. Hãy xác định: a. Hướng và độ lớn vận tốc của nước sông. b. Nếu nước chảy nhanh hơn thì thời gian ca nô đi và về B (với quãng đường như câu a) có thay đổi không? Vì sao? Câu 2. Một bình hình trụ có bán kính đáy R 1 = 20cm được đặt thẳng đứng chứa nước ở nhiệt 0 độ t1 = 20 c. Người ta thả một quả cầu bằng nhôm có bán kính R =2 10cm ở nhiệt độ t =2 400 c vào bình thì khi cân bằng mực nước trong bình ngập chính giữa quả cầu. 3 3 Cho khối lượng riêng của nước D =1 1000kg/m và của nhôm D =2 2700kg/m , nhiệt dung riêng của nước C1 = 4200J/kg.K và của nhôm C2 = 880J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và với môi trường. a. Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt. 0 b. Đổ thêm dầu ở nhiệt độ t3 = 15 c vào bình cho vừa đủ ngập quả cầu. Biết khối 3 lượng riêng và nhiệt dung riêng của dầu D3 = 800kg/m và C3 = 2800J/kg.K. Xác định: Nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt? Áp lực của quả cầu lên đáy bình? Câu 3. Cho hai gương phẳng G1 và G2 lần lượt quay quanh hai trục cố định I1 và I2. S là một · · điểm cố định đặt trước hai gương sao cho: SI1I2 và SI2 I1  . Gọi ảnh của S qua G1 là S1 qua G2 là S2. Tìm góc hợp bởi U hai mặt phản xạ của hai gương để khoảng cách S1S2 là: a) Lớn nhất. b) Nhỏ nhất. A Câu 4. Cho mạch điện như hình vẽ. Biết U=16V, R0=4  , R1=12 . Rx là giá trị tức thời của biến trở. RA và Rdây không đáng kể. R0 a) Tìm Rx sao cho công suất tiêu thụ trên nó là 9W, R tính hiệu suất của mạch điện biết tiêu hao trên Rx và R1 là có ích. 1 b) Với giá trị nào của Rx thì công suất tiêu thụ trên nó là cực đại? Tìm giá trị cực đại đó. Rx Hết Họ và tên học sinh: Lớp: (Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)
2. ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM. Câu Nội dung Điểm a) Gọi khoảng cách giữa hai bến sông là S = AB, giả sử nước chảy từ A 0,5đ đến B với vận tốc u ( u < 3km/h ). S - Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t1 = v1 u 0,25đ 2S 2S - Thời gian chuyển động của ca nô là: t2 = Câu 1 v2 u v2 u 2,5 S 2S 2S 0,5đ Điểm Theo bài ra: t1 = t2 = v1 u v2 u v2 u 1 2 2 2 2 Hay: = u 4v2u 4v1v2 v2 0 (1) v1 u v2 u v2 u Giải phương trình (1) ta được: u - 0,506 km/h Vậy nước sông chảy theo hướng BA với vận tốc gần bằng 0,506 km/h 0,25đ b) Thời gian ca nô đi và về: 0,5đ 2S 2S v2 u v2 u 4.S.v2 t2 = 2S( 2 2 ) 2 2 v2 u v2 u v2 u v2 u 2 2 Khi nước chảy nhanh hơn (u tăng) v - u giảm t2 tăng (S, v2 không 0,5đ đổi) a) Nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt - Khối lượng của nước trong bình là: 0,25đ 1 4 m = V .D = ( R2 .R - . R3 ).D 10,467 (kg). 1 1 1 1 2 2 3 2 1 4 - Khối lượng của quả cầu là: m = V .D = R3 .D = 11,304 (kg). 0,25đ 2 2 2 3 2 2 Câu 2 - Phương trình cân bằng nhiệt: c1 m1 ( t - t1 ) = c2 m2 ( t2 - t ) 0,5đ 2,5 Điểm c m t c m t 0,25đ Suy ra: t = 1 1 1 2 2 2 = 23,70 c. c1m1 c2 m2 b) Thể tích của dầu và nước bằng nhau nên khối lượng của dầu là: 0,25đ m1D3 m3 = = 8,37 (kg). D1 - Tương tự như trên, nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt là: 0,5đ c1m1t1 c2 m2t2 c3m3t3 0 tx = 21 c c1m1 c2 m2 c3m3
3. - Áp lực của quả cầu lên đáy bình là: 0,5đ 1 4 3 F = P2- FA= 10.m2 - . R ( D + D ).10 75,4(N) 2 3 2 1 3 a) S1S2 nhỏ nhất khi S1 và S2 trùng nhau tại giao điểm thứ hai S' của hai 0,5đ đường tròn. Khi đó hai mặt phẳng gương trùng nhau: 1800 Hình vẽ 1. 0,25đ S S S S I1 I2 1  2 I1 I2 S' Câu 3 Hình 1 2điểm Hình 2 O b) S1S2 lớn nhất khi S1 và S2 nằm ở hai đầu đường nối tâm của hai đường 0,25đ tròn. Khi đó I1 và I2 là hai điểm tới của các tia sáng trên mỗi gương. Hình vẽ 2. 0,25đ · · · 0 0,25đ Trong tam giác OI1I2 ta có I1OI2 I2 I1O I1I2O 180 180 180  vậy ta có: 1800 0,25đ 2 2  suy ra 0,25đ 2 R1.Rx 12Rx 0.5đ Điện trở tương đương R1x của R1 và Rx là: R1x R1 Rx 12 Rx 12Rx 48 16Rx 16(3 Rx ) Điện trở toàn mạch là: Rtm R0 R1x 4 12 Rx 12 Rx 12 Rx U 16(12 R ) 12 R Cường độ dòng điện trong mạch chính là: I x x 0.25đ Rtm 16(3 Rx ) 3 Rx R1x 12 Rx 12 12 0.25đ Cường độ dòng điện qua Rx là: I x I. . Rx 3 Rx 12 Rx 3 Rx Câu 4 2 0.5đ 3 điểm 2 12 Công suất tiêu thụ trên Rx là: Px Rx .I x Rx . (1) (3 Rx ) Với Px=9W ta có phương trình. 0.25đ 2 12 .Rx 2 2 2 9 16Rx Rx 6Rx 9 Rx 10Rx 9 0 (3 Rx ) Phương trình này có hai nghiệm là: R' = 9 và R'' = 1 đều chấp nhận được. Với Rx = R' = 9 thì R1x = 36/7 và Rtm = 64/7 . 0.25đ I = 7/4A và Ix = 1A vậy hiệu suất của mạch điện là:
4. 36 R 36 9 H ' 1x 7 56,25% 64 Rtm 16 16 7 Với Rx = R'' = 1 thì R1x = 12/13 và Rtm = 64/13 . 0.25đ 12 3 vậy hiệu suất của mạch điện là: H '' 18,75% 64 16 b) Tìm Rx để Px cực đại: Từ biểu thức (1) ta có: 0.25đ 2 12 .Rx 144Rx 144 Px 2 2 (2) (3 Rx ) Rx 9 6Rx 9 Rx 6 Rx Để Px cực đại, mẫu số của biểu thức trên phải cực tiểu. 9 Vậy ta có Rx R x min 9 9 9 2 0.25đ Vì Rx . 9 nên Rx khi Rx Rx 9 Rx 3 R R R x x min x 144.3 Thay vào (2) ta có: P 12W 0.25đ max (3 3)2 Chú ý: Học sinh giải theo cách giải khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.