Đề thi chọn học sinh giỏi cấp huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 (Có đáp án)

1. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN ĐỀ CHÍNH THỨC Năm học 2014 - 2015 Số báo danh Môn thi: VẬT LÍ Lớp 9 THCS Ngày thi: tháng 2 năm 2015 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Đề này có 06 câu, gồm 01 trang Câu 1(4,0 điểm) Lúc 6 giờ 20 phút bạn Mai chở bạn Linh đi học bằng xe đạp, sau khi đi được 10 phút bạn Mai chợt nhớ mình bỏ quên sách ở nhà nên để bạn Linh xuống xe đi bộ còn mình quay lại lấy sách và đuổi theo bạn Linh. Biết vận tốc đi xe đạp của bạn Mai là v1 =12 km/h , vận tốc đi bộ của bạn Linh là v2 =6 km/h và hai bạn đến trường cùng lúc. Bỏ qua thời gian lên xuống xe, quay xe và lấy sách của bạn Mai. a) Hai bạn đến trường lúc mấy giờ và bị trễ giờ vào học bao nhiêu? Biết giờ vào học là 7 giờ. b) Tính quãng đường từ nhà đến trường? c) Để đến trường đúng giờ vào học, bạn Mai phải quay về và đuổi theo bạn Linh bằng xe đạp với vận tốc v3 bằng bao nhiêu? Khi đó hai bạn gặp nhau lúc mấy giờ? Nơi gặp nhau cách trường bao xa? Biết rằng, sau khi gặp nhau bạn Mai tiếp tục chở bạn Linh đến trường với vận tốc v3 . 0 Câu 2 (4,0 điểm) Một bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa nước ở nhiệt độ t0 = 20 C. Người ta lần lượt thả vào bình này những quả cầu giống nhau đã được đốt nóng đến 100oC. Sau khi thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ 0 của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t1 = 40 C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.độ. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường và bình nhiệt lượng kế. Giả thiết nước không bị tràn ra ngoài. a) Nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là bao nhiêu nếu ta thả tiếp quả cầu thứ hai, thứ ba? b) Cần phải thả bao nhiêu quả cầu để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 900C. Câu 3 (3,0 điểm) 1. Cho mạch điện như hình 1. Biết: U = 28V, r = 2  , các bóng đèn có ghi Đ1(6V-3W), Đ2 (12V-12W), Đ3 (12V- 3W), Rb là một biến trở. Đ a. Có thể điều chỉnh biến trở Rb để cả ba đèn đều sáng bình thường được 2 không? Tại sao? Đ1 Đ b. Giữ nguyên vị trí các đèn, người ta mắc thêm một điện trở R1 rồi điều 3 chỉnh Rb cho cả ba đèn đều sáng bình thường. Hỏi phải mắc R1 vào đâu? Khi đó giá trị của R1 và Rb là bao nhiêu? + r R c. Ngoài cách mắc trên còn có thể mắc ba đèn với một điện trở R2 khác, b U theo cách khác (cố định nguồn U và điện trở r) và điều chỉnh Rb để cả ba đèn vẫn sáng bình thường. Vẽ sơ đồ và tính R2, Rb. Câu 4. (3,0 điểm) Hình 1 Cho m¹ch ®iÖn nh­ h×nh 2: R1 C R2 BiÕt R1 = R2 = 6 ; R3 = 12 ; Rx cã thÓ thay ®æi A B  A  ®­îc. BiÕt R = 0; U = 12V. A AB R3 Rx a) Khi Rx = 4. TÝnh sè chØ cña am pe kÕ. D b) X¸c ®Þnh R ®Ó c«ng suÊt to¶ nhiÖt x Hình 2 trªn Rx lµ lín nhÊt. 0 Câu 5. (4,0 điểm) 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 gương G1, G2 rồi quay trở lại S. b) Tính góc tạo bởi tia tới phát từ S và tia phản xạ đi qua S. Câu 6(2,0 điểm) Cho một thanh gổ thẳng dài có thể quay quanh một trục lắp cố định ở một giá thí nghiệm, một thước chia tới milimet, một bình hình trụ lớn đựng nước (đã biết khối lượng riêng của nước), một bình hình trụ lớn đựng dầu hỏa, một lọ nhỏ rỗng, một lọ nhỏ chứa đầy cát có nắp đậy kín, hai sợi dây. Hãy trình bày một phương án xác định khối lượng riêng của dầu hỏa HÕT Giám thị coi thi không giải thích gì thêm 1
2. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN Năm học 2014-2015 ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC Môn thi: Vật lí. Lớp 9.THCS (Đáp án gồm 4 trang) Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi) CÂU HD GIẢI CHI TIẾT ĐIỂM Câu 1 a. (1,5 điểm) 4,0 đ A B D C 1.a - Quãng đường Mai và Linh cùng đi trong 10 ph (tức 1/6h) là AB: 1,5đ Ta có: AB = v1/6 = 2km 0,25 - Khi bạn Mai đi xe về đến nhà (mất 10 ph) thì bạn Linh đi bộ đã đến D. Ta có : BD = v2/6 = 6/6 = 1km 0,25 - Khoảng cách giữa Mai và Linh khi Mai đi xe bắt đầu đuổi theo là AD: Ta có: AD = AB+BD = 3km 0,25 - Thời gian từ lúc bạn Mai đi xe đuổi theo đến lúc gặp Linh ở trường là: 0,25 T = AD/(v1-v2) = 3/6 = 1/2h = 30ph - Tổng thời gian đi học: T = 30ph + 2.10ph = 50ph 0,25 - Vậy hai bạn đến trường lúc 7h10ph Hai bạn trễ học 10 ph. 0,25 1.b b. Quãng đường từ nhà đến trường: AC = t. v1 = 1/2.12 = 6km 0,5 1.c c. Ta có: Quãng đường xe đạp phải đi: S = AB+AC = 8km 0,25 2,0đ - Thời gian còn lại để đến trường đúng giờ là: T = 7h – (6h20ph + 10ph) = 30ph = 0,5h 0,25 - Vậy để đến đúng giờ Mai phải đi xe đạp với vận tốc là: v3 = S/T = 8/0,5 = 16km/h 0,25 - Thời gian để bạn Mai đi xe quay về đến nhà là: t1 = AB/v3 = 2/16 = 0,125h = 7,5ph. 0,25 khi đó bạn Linh đi bộ đã đến D1 cách A là: AD1 = AB+ v2 .0,125=2,75km. 0,25 - Thời gian để bạn Mai đi xe đuổi kịp bạn Linh đi bộ là: t2 = AD1/(v3-v2) = 0,275h = 16,5ph 0,25 Thời điểm hai bạn gặp nhau: 6h20ph + 10ph + 7,5ph + 16,5ph = 6h 54ph vị trí gặp nhau cách A: X = v3t2 = 16.0,275 = 4,4km 0,25 cách trường là: 6 - 4,4 = 1,6 km. 0,25 Câu 2 a. Gọi khối lượng của nước là m, khối lượng và nhiệt dung riêng của quả cầu là m1 và 4,0đ c1. Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là tcb và số quả cầu thả vào nước là N 0,5 đ Ta có: Nhiệt lượng tỏa ra từ các quả cầu là: Qtỏa = Nm1c1(100 – tcb). 2.a * Nhiệt lượng thu vào của nước là: Qthu = 4200m(tcb – 20) 0,5 đ 3,0đ * Điều kiện cân bằng: Qtỏa = Qthu Nm1c1(100 – tcb) = 4200m(tcb – 20) (1) 0,5 đ 0 * Khi thả quả cầu thứ nhất: N = 1; tcb = 40 C, ta có: 1.m c (100 – 40) = 4200m(40 – 20) m c = 1400m (2) 1 1 1 1 0,5 đ Thay (2) và (1) ta được: N.1400m(100 – tcb) = 4200m(tcb – 20) 100N - Ntcb = 3tcb – 60 (*) * Khi thả thêm quả cầu thứ hai: N = 2, từ phương trình (*) ta được: 0,5 đ 0 200 – 2tcb = 3tcb – 60 tcb = 52 C. Vây khi thả thêm quả cầu thứ hai thì nhiệt độ cân bằng của nước là 520 C. * Khi thả thêm quả cầu thứ ba: N = 3, từ phương trình (*) ta được: 0 300 – 3tcb = 3tcb – 60 tcb = 60 C. Vây khi thả thêm quả cầu thứ ba thì nhiệt độ cân 0,5 đ bằng của nước là 600 C. 0 2.b b. * Khi tcb = 90 C, từ phương trình (*) ta được: 1,0đ 100N – 90N = 270 – 60 N = 21. Vậy cần thả 21 quả cầu để nhiệt độ của nước trong 1,0 đ bình khi cân bằng là 900 C. 1
3. Câu 3 Đ2 3,0đ - Giả sử ba đèn sáng bình thường: Đ 1 I2 I1 = Iđm1 = 0,5 A Đ3 I2 = Iđm2 = 1 A A I1 C B I = I = 0,25 A I3 3 đm3 0,5 đ - Tại nút C, ta phải có: I1 = I2 + I3 Iđm1 = Iđm2 + Iđm3 + r Rb Thay số: 0,5 = 1 + 0,25 (vô lí) U Vậy không thể điều chỉnh Rb để cả ba đèn sáng bình thường. Hình 1 - Học sinh giải thích đi đến kết luận R1 mắc song song với Đ1 - Do ba đèn sáng bình thường: I1 = Iđm1 = 0,5 A I1 Đ1 I2 Đ2 I2 = Iđm2 = 1 A A C B I3 = Iđm3 = 0,25 A 0,5 đ ' Suy ra I = I2 + I3 – I1 = 0,75 A 1 ' I R I3 Đ3 UAC = Uđm1 = 6 V 1 1 I + r R UAC 6 b - Vậy R1 = ' = = 8  U I1 0,75 - Cường độ dòng điện trong mạch chính I = I2 + I3 = 1,25 A 0,5 đ - Hiệu điện thế trên điện trở r: Ur = I.r = 1,25.2 = 2,5 V - Hiệu điện thế trên biến trở Rb: Ub = U – UAB – Ur = 28 – (6 + 12) – 2,5 = 7,5 V Ub 7,5 - Giá trị của biến trở Rb: Rb = = = 6  I 1,25 - Học sinh lập luận để đến 2 cách mắc để cả 3 đèn sáng bt.I2 Đ2 Cách 1: U = U – U = 12 – 6 = 6 V R2 đm2 đm1 I3 Đ3 I1 = Iđm1 = 0,5 A U 6 I1 R2 Đ1 0,5 đ Suy ra R = R2 = = 12 Ω . 2 I 0,5 1 r Rb U - Udm2 - Ur R b = 7,14 Ω I1 + I2 + I3 Cách 2: Đ2 - Tính Rb: 0,5đ Ta có Ub = Uđm1 = 6 V Đ3 Ib = Iđm2 + Iđm3 – Iđm1 = 1 + 0,25 – 0,5 = 0,75 A Ub R2 Đ1 Suy ra Rb = = 8  . Ib - Tính R 2 : U = Uđm1 + Uđm2 = 12 + 6 = 18 V R2 r Rb U U - U 28 - 18 - Cường độ dòng điện mạch chính: I = r = R2 = = 5 A r r 2 0,5đ ' Suy ra I2 = I - Iđm2 - Iđm3 = 5 – 1 – 0,25 = 3,75 A U R2 18 - Vậy R 2 = ' = = 4,8 Ω I2 3,75 2
4. Câu 4 3,0đ Mạch điện được vẽ lại mạch điện hoặc phân tích đúng mạch điện: 0,25 R R1 2 A a./ C,D B R R3 x R R R // R R 1 3 4 () 1 3 13 R R 1 3 0,25 R2.Rx R2 // Rx R2x 2,4 () R2 Rx RAB = R13 + R2x = 4 + 2,4 = 6,4 () U AB 12 I AB 1,875 (A) RAB 6,4 0,25 UAC = IAB . R13 = 1,875 . 4 = 7,5 (V) UCB = UAB - UAC = 12 - 7,5 = 4,5 (V) U13 7,5 I1 1,25 (A) R1 6 0,25 U2x 4,5 I2 0,75(A) R2 6 Xét tại nút C: Vì I1 > I2 do đó dòng điên qua am pekế có chiều từ C đến D và số chỉ của ampe kế là IA = I1 - I2 = 0,5A 6.R 24 10R b./ x x RAB R12 R2x 4 6 R2 6 Rx 0,5 U AB 6(6 R x ) I AB RAB 12 5Rx 36.Rx UCB U x I.R2x 12 5Rx 0,5 U 2 1296 Tính P x x R 2 x 12 5 R R x x 0,5 12 P max khi 5 R min x x Rx 12 Để mẫu min 5 Rx 2 60 Rx 0,5 Giải phương trình Rx = 2,4 ()thì công suất trên Rx cực đại Câu 5 + Vẽ hình: 4,0đ 1,0 3
5. + Cách vẽ: 0,5 - Lấy S1 đối xứng với S qua G1 - Lấy S2 đối xứng với S qua G2 - Nối S1 và S2 cắt G1 tại I cắt G2 tại J - Nối S, I, J, S ta được tia sáng cần vẽ. Kẻ pháp tuyến tại I và J cắt nhau tại K Trong tứ giác IKJO có 2 góc vuông là:I và J ; có góc:O = 600 Do đó góc còn lại IKJ = 1200 Suy ra: Trong JKI có: + = 600 I1 J1 0,5 Mà các cặp góc tới và góc phản xạ: I 1 = I 2 J1 = J 2 . 0,5 0 0,5 I + I +J +J = 120 1 2 1 2 0,5 0 Xét SJI có tổng 2 góc: I +J = 120 0 Do vậy: ISR = 120 (Do kề bù với ISJ) . 0,5 Câu 6 2,0đ - Lắp thanh gỗ vào trục quay để có 1 đòn bẩy. l’ l0 Treo lọ rỗng vào đòn bên phải, treo lọ đầy cát vào một vị trí ở đòn bên trái sao cho đòn bẩy cân bằng nằm ngang. Ta có: P0.l0 = P.l (1) F 0,5 - Nhúng lọ đựng đầy cát ngập trong nước rồi tìm vị trí treo nó sao cho đòn bẩy cân bằng: P0. l0 = (P – F). l’ (2) - Từ (1) và (2): P P0 0,25 F = P(l’ – l)/l’ mà F = dnước.V P l' l 0,25 Suy ra: dnước = V l' - Lặp lại thí nghiệm bằng cách thay nước bằng dầu hoả, tìm vị trí l’’ treo lọ cát để đòn 0,25 bẩy cân bằng. P l'' l 0,25 - Ta có: ddầu = V l'' (l'' l)l' (l'' l)l' 0,5 - Suy ra ddầu = dnước hay:Ddầu = Dnước (l' l)l'' (l' l)l'' HẾT Chú ý: Học sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. 4