Đề thi chọn học sinh giỏi cấp huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 - Phòng giáo dục và đào tạo huyện Yên Định (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 - Phòng giáo dục và đào tạo huyện Yên Định (Có đáp án)

1. PHÒNG GIÁO DỤC ĐÀO TẠO §Ò thi chän häc sinh giái líp 9 cÊp huyÖn HUYỆN YÊN ĐỊNH n¨m häc 2012- 2013 M«n thi: VËt lý 9 Thời gian 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1 (4,0 điểm): Xe I xuất phát từ A đi đến B, trên nửa đoạn đường đầu đi với tốc độ không đổi v1, nửa đoạn đường sau với tốc độ không đổi v2. Xe II xuất phát từ B đi về A, trong nửa thời gian đầu đi với tốc độ không đổi v1, 1 nửa thời gian sau đi với tốc độ không đổi v2. Biết v = 20 km/h và v2 = 60 km/h. Nếu xe II xuất phát muộn hơn 30 phút so với xe I, thì xe II đến A và xe I đến B cùng một lúc. a) Tính tốc độ trung bình của mỗi xe trên đoạn đường AB. b) Nếu hai xe xuất phát cùng lúc thì chúng sẽ gặp nhau tại vị trí cách A một khoảng bằng bao nhiêu? Bài 2 (3,0 điểm): Cã hai b×nh c¸ch nhiÖt, b×nh 1 chøa 10kg n­íc ë nhiÖt ®é 600C. B×nh 2 chøa 2kg n­íc ë nhiÖt ®é 200C. Ng­êi ta rãt mét l­îng n­íc ë b×nh 1 sang b×nh 2, khi cã c©n b»ng nhiÖt l¹i rãt l­îng n­íc nh­ cò tõ b×nh 2 sang b×nh 1. Khi ®ã nhiÖt ®é b×nh 1 lµ 580C. a. TÝnh khèi l­îng n­íc ®· rãt vµ nhiÖt ®é cña b×nh thø hai. b. TiÕp tôc lµm nh­ vËy nhiÒu lÇn, t×m nhiÖt ®é mçi b×nh. Bài 3 (2,0 điểm): 0 Hai gương phẳng G1 , G2 quay mặt phản xạ vào nhau và tạo với nhau một góc 60 . Một điểm S nằm trong khoảng hai gương. a) Hãy vẽ hình và nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S phản xạ lần lượt qua G1, G2 rồi quay trở lại S. b) Tính góc tạo bởi tia tới xuất phát từ S và tia phản xạ đi qua S. Bài 4 (4,0 điểm): Câu II: Một sợi dây dẫn đồng chất tiết diện đều được uốn thành một khung kín hình chữ nhật ABCD. Nếu mắc một nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi vào hai điểm A và B thì cường độ dòng điện chạy A M D qua nguồn là IAB = 0,72A. Nếu mắc nguồn đó vào hai điểm A và D thì cường độ dòng điện chạy qua nguồn là IAD = 0,45A. Bây giờ, mắc nguồn trên vào hai điểm A và C. a) Tính cường độ dòng điện I chạy qua nguồn. AC B N C b) Mắc thêm một điện trở R x nối giữa hai điểm M và N là trung điểm của các cạnh AD và BC thì hiệu điện thế trên Rx là U/5. Tính cường độ dòng điện chạy qua nguồn khi đó. Bài 5 (5,0 điểm): Cho m¹ch ®iÖn cã s¬ ®å nh­ h×nh vẽ, trong ®ã c¸c ®iÖn trë R = 3R, R = R = R = R. HiÖu ®iÖn thÕ 1 2 3 4 R1 R2 gi÷a hai ®Çu m¹ch ®iÖn lµ U kh«ng ®æi. Khi biÕn trë RX cã mét gi¸ trÞ nµo ®ã th× c«ng suÊt táa nhiÖt trªn ®iÖn trë R1 lµ P1 = 9W. + RX a) T×m c«ng suÊt táa nhiÖt trªn ®iÖn trë R4 khi ®ã. b) T×m RX theo R ®Ó c«ng suÊt táa nhiÖt trªn RX R3 R4 cùc ®¹i. Bài 6 : (2,0 điểm) Mét khèi gç h×nh hép ch÷ nhËt tiÕt diÖn S = 40 cm2 cao h = 10 cm. Cã khèi l­îng m = 160 g a. Th¶ khèi gç vµo n­íc.T×m chiÒu cao cña phÇn gç næi trªn mÆt n­íc. Cho khèi l­îng riªng cña n­íc lµ D0 = 1000 Kg/m3 b. B©y giê khèi gç ®­îc khoÐt mét lç h×nh trô ë gi÷a cã tiÕt diÖn S = 4 cm2, s©u h vµ lÊp ®Çy ch× cã khèi 3 l­îng riªng D2 = 11300 kg/m khi th¶ vµo trong n­íc ng­êi ta thÊy mùc n­íc b»ng víi mÆt trªn cña khèi gç. T×m ®é s©u h cña lç. (Thí sinh được sử dụng máy tính cầm tay thông thường)
2. h­íng dÉn chÊm thi hSG m«n vËt lý - líp 9 – Năm học: 2012 - 2013 Bài 1 (4,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm a) Kí hiệu AB = S. Thời gian đi từ A đến B của xe I là: S S S. v1 +v2 t1 = + = 0,5 2.v1 2.v2 2.v1.v2 Tốc độ trung bình trên quãng đường AB của xe I là: S 2v1v2 vA = = =30km/h 0,5 t1 v1 +v2 Gọi thời gian đi từ B đến A của xe II là t2. Theo đề bài ta có t t t v +v S= 2 v + 2 v = 2 1 2 0,5 2 1 2 2 2 Tốc độ trung bình trên quãng đường BA của xe II là: S v +v v = = 1 2 =40km/h 0,5 B t 2 2 S S 0,5 b) Theo bài ra ta có - =0,5 h S=60km vA vB Khi hai xe xuất phát cùng một lúc thì quãng đường mỗi xe đi được trong thời gian t là: S = 20t nếu t 1,5h (1) A 0,5 SA = 30+(t-1,5).60 nếu t 1,5h (2) SB = 20t nếu t 0,75h (3) SB = 15+(t-0,75).60 nếu t 0,75h (4) 0,5 Hai xe gặp nhau khi SA + SB=S=60 và chỉ xảy ra khi 0,75 t 1,5h . Sử dụng (1) và (4): 20t+15+(t-0,75)60 = 60 Giải phương trình ta có t=9/8 h và vị trí hai xe gặp nhau cách A là: SA=20.9/8 =22,5km. 0,5 Bài 2 (3,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm a) Gäi khèi l­îng n­íc rãt lµ m(kg); nhiÖt ®é b×nh 2 lµ t2 ta cã: NhiÖt l­îng thu vµo cña b×nh 2 lµ: Q1 = 4200.2(t2 – 20) 0,5 NhiÖt l­îng to¶ ra cña m kg n­íc rãt sang b×nh 2: Q2 = 4200.m(60 – t2) Do Q1 = Q2, ta cã ph­¬ng tr×nh: 4200.2(t2 – 20) = 4200.m(60 – t2) 0,5 => 2t2 – 40 = m (60 – t2) (1) ë b×nh 1 nhiÖt l­îng to¶ ra ®Ó h¹ nhiÖt ®é: Q3 = 4200(10 - m)(60 – 58) = 4200.2(10 - m) 0,5 NhiÖt l­îng thu vµo cña m kg n­íc tõ b×nh 2 rãt sang lµ; Q4 = 4200.m(58 – t2) Do Q3 = Q4, ta cã ph­¬ng tr×nh: 4200.2(10 - m) = 4200.m (58 – t2) 0,5 => 2(10 - m) = m(58 – t2) (2)
3. Tõ (1) vµ (2) ta lËp hÖ ph­¬ng tr×nh: 2t2 40 m(60 t2 ) 2(10 m) m(58 t2 ) 0,5 0 2 Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh t×m ra t2 = 30 C; m = kg 3 b) NÕu ®æ ®i l¹i nhiÒu lÇn th× nhiÖt ®é cuèi cïng cña mçi b×nh gÇn b»ng nhau vµ b»ng nhiÖt ®é hçn hîp khi ®æ 2 b×nh vµo nhau. gäi nhiÖt ®é cuèi lµ t ta cã: Qto¶ = 10. 4200(60 – t) 0,5 Qthu = 2.4200(t – 20); Qto¶ = Qthu => 5(60 – t) = t – 20 => t 53,30C Bài 3 (2,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm a) 0,25 Cách vẽ: 0,125 + Lấy S1 đối xứng với S qua G1 + Lấy S2 đối xứng với S qua G2 0,125 + Nối S1 và S2 cắt G1 tại I cắt G2 tại J 0,125 + Nối S, I, J, S và đánh hướng đi ta được tia sáng cần vẽ. 0,25 b) Ta phải tính góc ISR. 0,125 Kẻ pháp tuyến tại I và J cắt nhau tại K Trong tứ giác IKJO có 2 góc vuông I và J và có góc O = 600 0,25 Do đó góc còn lại IKJ = 1200 0 Suy ra: Trong JKI có: I1 + J1 = 60 0,25 Mà các cặp góc tới và góc phản xạ I = I ; J = J 1 2 1 2 0,25 0 Từ đó: I1 + I2 + J1 + J2 = 120 Xét SJI có tổng 2 góc : I + J = 1200 IS J = 600 0,25 Do vậy: ISR = 1200 (Do kề bù với ISJ)
4. Bài 4 (4,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm Câu II: Đặt a là điện trở của đoạn dây AB, b là điện trở của dây BC. A D a b B C 0,5 * Khi mắc hiệu điện thế U vào hai điểm A-B, điện trở tương đương của mạch: a. a 2b U R AB Cường độ dòng điện qua toàn mạch: IAB . 2a 2b R AB * Khi mắc hiệu điện thế U vào hai điểm A-D, điện trở tương đương của mạch: b. 2a b U R AD Cường độ dòng điện qua toàn mạch: IAD . 0,5 2a 2b R AD I b 2a b 0,72 8 Theo đề bài thì: AB . IAD a a 2b 0,45 5 0,5 Giải ra ta được b = 2a. * Ta có: a. a 2b 5a U 6U U 5IAB 5.0,72 1,0 R AB IAB 0,6 A 2a 2b 6 R AB 5a a 6 6 a) Khi mắc hiệu điện thế vào A và C: a b 3a U 2U 2.0,6 R AC IAC 0,4A 0,5 2 2 R AC 3a 3 b) Khi mắc hiệu điện thế U vào A và C và mắc thêm Rx. Mạch điện trở thành mạch đối xứng. a M 2a A U1 U2 C Rx U2 2a N a Dựa vào tính đối xứng của mạch điện suy ra phân bố hiệu điện thế trong mạch như hình vẽ. Ta có: Xét Chiều từ M đến N U U U 1 x 2 U Ux 2U 3U U1 U2 U1 U2 U 2 5 5 Cường độ dòng điện mạch chính: 0,5 U U 2U 3U 7U 7.0,6 I 1 2 0,42 A a 2a 5a 10a 10a 10 0,5 (Nếu HS xét chiều từ N đến M thì I = 0,48 (A))
5. Bài 5 (5,0 điểm): Thang Néi dung ®iÓm R I 1 R 1 M I 2 2 IX I 0,25 A B + RX I3 R3 N I4 R4 2 2 P I2R I R 1 I 4 4 4 4 4 a) 2 0,25 P1 I1 R1 I1 3R 3 I1 I4 T×m . Ta cã: I = I1 + I3 = I2 + I4 I1 0,25 U3 U U 4 U I4R 4 U I4R mµ: I3 0,25 R 3 R 3 R 3 R U2 U U1 U I1R1 U I1.3R I2 0,25 R 2 R 2 R 2 R U I4R U I1.3R I4 Do ®ã: I1 I4 4I1 2I4 2 0,25 R R I1 P 4 4 4 P P 12W. P 3 4 3 1 1 0,5 I4 Ta nhËn thÊy tû sè kh«ng phô thuéc vµo RX. I1 b) Ta cã: 0,5 * UAB UAM UMN U NB I1R1 IxR x I4R 4 U 3I1R IxR x 2I1R U 5I1R Ix R x U (1) 0,25 * UMB UMN U NB I2R 2 IxR x I4R 4 0,25 I1 Ix R IxR x 2I1R I1R Ix R R x (2) 0,25 Khö I1 khái hÖ ph­¬ng tr×nh trªn ®Ó t×m IX, ch¼ng h¹n nh©n hai vÕ cña (2) víi 5 råi céng víi (1): U 0,5 IxR x U 5Ix R R x Ix 5R 4R x Khi ®ã ta viÕt ®­îc biÓu thøc c«ng suÊt táa nhiÖt trªn RX lµ: U2R U2 P I2 R x x x x 2 2 0,25 5R R x R 5 4 R x R x
6. ¸p dông bÊt ®¼ng thøc C«si: R 5R 5 4 R x 2 .4 R x 2 20R 0,5 R x R x U2 DÊu "=" x¶y ra, tøc lµ PX ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt P , khi: max 80R R 5 5 4 R x R x R 0,5 R x 4 Bài 6: (2,0 điểm) Néi dung Thang ®iÓm x h S h h 0,25 P P FA FA a. Khi khèi gç c©n b»ng trong n­íc th× träng l­îng cña khèi gç c©n b»ng víi lùc ®Èy Acsimet. Gäi x lµ phÇn khèi gç næi trªn mÆt n­íc, ta cã. m 0,5 P = FA 10.m =10.D0.S.(h-x) x h - 6cm D0 .S b. Khèi gç sau khi khoÐt lç cã khèi l­îng lµ . 0,5 m1 = m - m = D1.(S.h - S. h) m Víi D1 lµ khèi l­îng riªng cña gç: D . 1 S.h 0,25 Khèi l­îng m2 cña ch× lÊp vµo lµ: m2 D2 S. h Khèi l­îng tæng céng cña khèi gç vµ ch× lóc nµy lµ 0,25 m M = m1 + m2 = m + (D2 - ). S. h Sh V× khèi gç ngËp hoµn toµn trong n­íc nªn. D S.h m 0,25 10.M=10.D .S.h ==> h = 0 5,5cm 0 m (D2 ) S S.h