Đề thi chính thức chọn Học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 9 - Năm học 2021-2022 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chính thức chọn Học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 9 - Năm học 2021-2022 (Có đáp án)

1. UBND THỊ XÃ HOÀNG MAI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Vòng 1, năm học 2021-2022 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: Vật lý (Đề thi gồm 01 trang) Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian giao đề Câu 1. (3,5 điểm) 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. 1. Hỏi trong hai bạn, ai là người đến B trước. 2. Cho biết thời gian chuyển động từ A đến B của hai bạn chênh nhau 10 phút. Tính chiều dài quãng đường AB và thời gian chuyển động của mỗi bạn. Vẽ đồ thị biểu diễn chuyển động của An và Quý. (Trục hoành biểu diễn thời gian, trục tung biểu diễn quãng đường). Câu 2. (2,5 điểm) Người ta đưa một vật lên cao 4m bằng mặt phẳng nghiêng mất một công là 3000J. Cho biết hiệu suất của mặt phẳng nghiêng là 0,8 và chiều dài mặt phẳng nghiêng là 20m. 1. Xác định trọng lượng của vật. 2. Tính công để thắng lực ma sát khi kéo vật lên hết mặt phẳng nghiêng. 3. Tính độ lớn của lực ma sát. Câu 3. (3,0 điểm) Người ta đổ một lượng nước sôi ở 100 0C vào một thùng đã chứa nước ở nhiệt độ 20 0C thì thấy khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước khi cân bằng là 40 0C. Nếu chỉ đổ lượng nước sôi nói trên vào thùng này nhưng ban đầu không chứa gì thì nhiệt độ của nước khi cân bằng là bao nhiêu? Biết rằng lượng nước sôi bằng một nửa lượng nước nguội. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Câu 4. (3,0 điểm) Hai gương phẳng G1 và G2 có mặt phản xạ hợp với nhau 1 góc . Chiếu 1 chùm sáng song song hẹp SI tới G1. Hãy vẽ hình và xác định góc để chùm tia phản xạ trên gương G 2 vuông góc với chùm tia tới SI. ( Chỉ xét trường hợp chùm tia tới SI nằm trong mặt phẳng vuông góc với cạnh chung của hai gương). Câu 5. (8,0 điểm) 1. Cho 3 điện trở có giá trị như nhau R1=R2= R3= R0, được mắc với nhau theo những cách khác nhau. Lần lượt nối các đoạn mạch đó vào nguồn điện không đổi luôn mắc nối tiếp với một điện trở r. Khi ba điện trở trên mắc nối tiếp (cách 1), hoặc khi ba điện trở trên mắc song song (cách 2) thì cường độ dòng điện qua mỗi điện trở trên đều bằng 0,2A. Xác định cường độ dòng điện qua mỗi điện trở trong những cách còn lại? 2. Cho mạch điện như sơ đồ (hình 1): R1= R2 = 20Ω, R3 = R4 = 10Ω, hiệu điện thế U không đổi. Vôn kế có điện trở vô cùng lớn chỉ 30V. a) Tính điện trở tương đương của đoan mạch và U. b) Thay vôn kế bằng ampe kế có điện trở rất nhỏ. Tìm số chỉ ampe kế. Hình 1 3. Cho một điện trở đã biết trị số R0, một dây dẫn điện trở nhưng chưa biết giá trị Rx, một vôn kế có điện trở rất lớn, một nguồn điện không đổi, một số dây nối có điện trở không đáng kể. Hãy trình bày phương án xác định: a) Điện trở của dây dẫn Rx chưa biết. b) Thay vôn kế bằng ampe kế có điện trở rất nhỏ và các dụng cụ còn lại như trên. Xác định điện trở của dây dẫn Rx. Hết (Thí sinh không dùng tài liệu, cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) Họ và tên thí sinh: Số báo danh:
2. UBND THỊ XÃ HOÀNG MAI HƯỚNG DẪN CHẤM PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 Vòng 1, năm học 2021-2022 (Đáp án gồm 04 trang) Môn: Vật lý Câu Nội dung đáp án Điểm Thời gian của An đi hết quãng đường AB là: AB AB 5AB AB 0.5 tA= (h) 2.30 2.20 120 24 Câu 1.1 Thời gian của Quý đi hết quãng đường AB là: 0,5 (1,5 tQ tQ 2AB AB điểm) 30. 20. AB tQ= (h) 2 2 50 25 0,5 AB AB Mà tA> tQ vậy bạn Quý đến B trước 24 25 * Từ câu 1.1 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 0,25 1 = nên ta có phương trình 6 0,25 tA- tQ= 1/6 AB AB 1 AB 1 AB=100 (km) 0,25 24 25 6 600 6 Vậy thời gian để đi hết quảng đường AB của bạn An là 0,25 AB 100 1 tA= = = 4 (giờ) 24 24 6 Của bạn Quý là 0.25 AB 100 Câu 1.2 tQ= = = 4 (giờ) 25 25 (2,0 0.25 * Vẽ hình: AB=100km, thời gian để đi hết quảng đường AB của bạn điểm) 1 An là 4 (giờ ) của Quý là 4 giờ. 6 0.25 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 30 3 3 đường 50km còn lại thì đến B 100 Quảng đường Quý đi với vận tốc 0.25 60 30 km/h là 30.2=60 km trong thời 50 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 4 thì A(0;0) 5/3 2 1 4 6
3. đến B từ đó ta vẽ được đồ thị chuyển động hai ban như sau 1. Công có ích là công của trọng lực: Ai 0.5 H = Ai =ATP.H = 3000.0,8 = 2400 (J) ATP A 2400 0.5 Trọng lượng của vật: P = i 600(N) Câu 2 h 4 (2,5 2. Công của lực ma sát: Atp = Ai + Ams 0.5 điểm) Ams = ATP – Ai = 3000 – 2400 = 600 (J) Công này là công để thắng lực ma sát khi kéo vật lên hết mặt phẳng 0.5 nghiêng. 3. Độ lớn của lực ma sát: Ams= Fms.S 0.25 Ams 600 0.25 Fms = 30(N) S 20 Gọi m1, m2, m3 lần lượt là khối lượng nước sôi, thùng và nước nguội. 0.25 PTCBN lần 1: m1c ( 100 – 40) = m2c ( 40 – 20) + m3c ( 40 – 20) 0.5 Câu 3  3m1 = m2 + m3 (1) 0.5 (3,0 Mà: m3 = 2m1 (2) 0.5 điểm) Thay (2) vào (1) m1 = m2 (3) 0.5 PTCBN lần 2: m1c ( 100 – t) = m2c ( t – 20) (4) 0.5 Thay (3) vào (4) ta có: t = 600C. 0.25 Hình vẽ 1.5 Ta có = H1 R Xét tam giác HIJ I 0.25 = I1+ J1 K Xét tam giác KIJ 1 H 0.25 Câu 4 S góc IKJ = 1800 - ( I + J ) 1 (3,0 1 = 1800 - 2 0.25 điểm) O 0.25 J theo bài ra 0.25 góc IKJ = 1800 - 2 = 900 0.25 Suy ra = 450 Các cách mắc còn lại gồm: Cách 3: [(R0//R0)ntR0]nt r Cách 4: [(R0 nt R0)//R0]nt r Theo bài ra ta lần lượt có cđdđ trong mạch chính khi mắc nối tiếp: 0,5 U R1 Câu 5.1 Int = 0,2A (1) R R3 r 3R 2 r (3,0 0 Cách 4: [(R0 nt R0)//R0]nt r điểm) R1 Cđdđ trong mạch chính khi mắc song song: R r U 2 0,5 I = 3.0,2 0,6A (2) ss R R r 0 3 3
4. r 3R 0,25 Từ (1) và (2) ta có: 0 3 r R R 0 r 0 3 Đem giá trị này của r thay vào (1) U = 0,8R0 0,25 Với cách mắc 3: [(R0//R0)ntR0]nt r [(R1//R2)ntR3]nt r (đặt R1 = R2 = R3 = R0) U 0,8R0 0,5 Cđdđ qua R3: I3 = 0,32A R1 R0 2,5R0 r R0 2 R3 r I 3 R2 0,25 Do R1 = R2 nên I1 = I2 = 0,16A 2 Với cách mắc 4: Cđdđ trong mạch chính 0,25 U 0,8R I 0 0,48A 4 2.R .R 5R r 0 0 0 3R0 3 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm 2 điện trở R0: 2.R0 .R0 U12 = I 4 . 0,32R0 cđdđ qua mạch nối tiếp này là: 3R0 0,25 / / U1 0,32R0 / I 1 = I 2 = 0,16A cđdđ qua điện trở còn lại là I 3 = 0,25 2R0 2R0 0,32A Câu 5.2 (3,0 điểm) Sơ đồ mạch điện {R1//(R3 nt R4)}nt R2 0,25 Điện trở tương đương của R134 R1.R34 R134 10 R1 R34 Điện trở tương của đoạn mạch R=R134+R2=30 Ω 0,5 Cường độ động điện chạy qua R a) 3 R U R U 0,25 (1,5 I I I 1 . 1 3 34 134 R R R R R 60 điểm) 1 34 1 34 Hiệu điện thế ở hai đầu R3 U 0,25 U I .R 3 3 3 6 Hiệu điện thế ở hai đầu nguồn điện. 0,25 5 Uv= U- U3= U U=36V 6 Sơ đồ mạch điện {R1nt(R2 // R4)}// R3 0,25 Điện trở tương đương b) R =20/3 Ω (1,5 24 R = 80/3 Ω 0.25 điểm) 124 Cường độ dòng điện chạy qua R3: I3=U3/R3=3,6(A) 0,25 Cường độ dòng điện chạy qua R4:
5. R2 R2 U R2 0,5 I 4 I 24 I124 . 0,9(A) R2 R4 R2 R4 R124 R2 R4 Số chỉ của Ampe kế là IA= I3+ I4= 4,5(A) 0,25 a) - Mắc R0 nt Rx 0,25 - Dùng vôn kế lý tưởng mắc // với mỗi điện trở ta được U0, Ux 0,25 - I = I R = R .U /U 0,5 Câu 5.3 0 x x 0 x 0 (2,0 b) - Mắc R // R 0,25 điểm) 0 x - Dùng ampe kế lý tưởng mắc nối tiếp với mỗi điện trở ta được I0, Ix 0,25 - U0= Ux Rx= R0.I0 /Ix 0,5 Chú ý: - Các cách làm khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa, điểm thành phần giám khảo tự phân chia trên cơ sở tham khảo điểm thành phần của đáp án.