Đề thi chọn học sinh giỏi cấp THCS môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp THCS môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 (Có đáp án)

1. PHÒNG GD KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP THCS NĂM HỌC 2017 – 2018 Đề chính thức Môn thi: VẬT LÝ Thời gian làm bài 150 phút ( không kể thời gian giao đề) Câu 1 (5.5 điểm): Cho cơ hệ như hình 1. Các khối trụ đặc được làm bằng thép, khối m2 có chiều cao h = 10cm, m1 = 680g. Dưới m2 có một cục nước đá khối lượng m 0 bị dính chặt. Sau đó thả khối m 2 vào một bình nước lớn, thì thấy ban đầu khi nước đá chưa tan hệ vật nằm cân bằng, m 2 ngập một nửa trong nước (cục nước đá vẫn nằm dưới khối trụ). Sau 10 phút cục nước đá tan hết, hệ cân bằng, và m 2 vừa ngập hoàn toàn trong nước. Bỏ qua ma sát, khối lượng các ròng rọc và dây treo. Biết khối lượng m1 3 3 3 riêng của thép D1 = 7,8g/cm , của nước D2 = 1g/cm , của nước đá Do = 0,9g/cm . m2 a. Tính vận tốc trung bình của m1 trong thời gian nước đá tan. b. Tính m0 và m2. Hình 1 c. Khi cục nước đá tan đi 1 nửa, hệ cân bằng. Tính chiều cao phần ngập trong nước của khối trụ m2. Câu 2 (4.5 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 100C, bình 2 chứa chất lỏng ở 400C, bình 3 chứa chất lỏng ở 800C. Xem chỉ chất lỏng trong các bình trao đổi nhiệt với nhau, khối lượng riêng chất lỏng không phụ thuộc nhiệt độ. a. Sau vài lần rót chất lỏng từ bình này sang bình khác thì thấy: Bình 1 chứa đầy chất lỏng ở 50 0C, chất 1 lỏng ở bình 2 chiếm thể tích của bình và có nhiệt độ 250C. Tính nhiệt độ chất lỏng trong bình 3 lúc này. 3 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 3 (5.5 điểm): Với mạch điện như hình 2. R1 1. Biết R1 = 1Ω, R2 = 8Ω, R3 = 6Ω, R4 = 3Ω, bóng đèn ghi 6V – 6W, hiệu điện thế nguồn U = 15V. Bỏ qua điện trở các dây nối, xem điện R2 K U trở dây tóc bóng đèn không phụ thuộc vào nhiệt độ. Hãy cho biết bóng Đ đèn sáng như thế nào? Vì sao? R3 R4 a. Khi K mở. b. Khi K đóng. Hình 2 2. Biết U = 16V, R1 = R2 = R3 = R4 = R, bóng đèn chưa có số ghi. Hãy xác định hiệu điện thế định mức của bóng đèn, biết rằng đèn sáng bình thường cả khi đóng hoặc mở khóa K. Câu 4 (4.5 điểm): Cho hai gương phẳng G 1 và G2. G1 cố định, G 2 có thể quay tự do quanh trục K vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. Một điểm sáng S nằm trước hai gương như hình 3. Gọi S 1 là ảnh của S sau lần tạo ảnh thứ nhất qua gương G 1, S2 là ảnh của S sau lần tạo ảnh thứ nhất qua gương G 2. Hãy xác định khoảng cách nhỏ nhất và lớn nhất từ S 1 đến S2. Biết khoảng cách từ S đến G 1 là SH = 6cm, SK = 9cm và SHK = 900. Hết
2. PHÒNG GD NÔNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP THCS CỐNG NĂM HỌC 2017 – 2018 Đề chính thức Môn thi: VẬT LÝ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC Câu Ý Nội dung Điểm + Trong thời gian nước đá tan, vật m chuyển động xuống dưới được quãng 2 0,5 đ đường: S2 = 5cm a + Vậy m1 chuyển động đi lên được quãng đường: S1 = 2S2 = 10cm. 0,5 đ (1.5đ) S1 10 + Vận tốc của vật m1 là: v 1(cm / phút) 0,5 đ t 10 + Gọi thể tích của khối m2 là V2, của cục nước đá ban đầu là V0. + Khi cục nước đá tan hết ta có: 2P1 FA2 P2 (1) 0,5đ F + Khi cục nước đá chưa tan ta có: 2P A2 F P P (2) 0,5 đ 1 2 A0 2 0 + Từ (1) ta có: 2m1 + V2.D2 = V2.D1 0,25 đ b 2m V 1 0,2.10 3 (m3 ) (2đ) 2 D D 1 2 0,25 đ -3 3 1 => m2 = V2.D1 = 0,2.10 .7,8.10 = 1,56 (kg) (5.5 V2 .D2 2m1 V2 .D1 đ) 2 3 3 0,25 đ + Từ (2) ta có: V0 10 (m ) D0 D2 + m0 = V0.D0 = 0,9 (kg) 0,25 đ ’ + Khi cục nước đá tan một nửa. Gọi thể tích m2 ngập trọng nước là V2 ta có: F P 2P F ' A0 P 0 (3) 0,5 đ 1 A2 2 2 2 ' V0 .D2 m0 2m1 V2 .D2 m2 (4) 0,5 đ c 2 2 (2đ) m0 V0 .D2 m2 2m1 , 2 2 3 3 0,5 đ Từ (4) ta có: V2 0,15.10 (m ) D2 V ' S.h' h' V ' + 2 h' h. 2 7,5(cm) 0,5 đ V2 S.h h V2 + Gọi khối lượng chất lỏng trong mỗi bình lúc đầu là m, nhiệt dung riêng của 0,25đ chất lỏng là C. Khối lượng chất lỏng tỷ lệ thuận với thể tích chất 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 2 a Q = m.C.(t – t ) + m.C.(t – t ) = 30mC + 70m.C = 100m.C (1) (4.5 1 2 1 3 1 (3.0đ) + Từ giả thuyết ta có khối lượng chất lỏng trong: đ) 2 1 0,5 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 thì 0,5 đ tổng nhiệt lượng tỏa ra là:
3. 2 ’ 1 ’ 1 ’ Q2 = 2m.C.(t1’ – t1) +m .C.(t2 - t1)+ m .C.(t3 – t1) = 90m.C + m .C.(t3 – 10) 3 3 3 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 (1.5đ Ta có: m.C.( t1 – t0) + m.C.( t2 – t0) + m.C.( t3 – t0) = 0 1.0 đ 0 ) => t0 ≈ 43,3 C. 0,25 đ + Khi K mở mạch điện như hình 1: Đ R2 R4 R1 0,5 đ R3 Hình 1 2 U ĐM + Điện trở bóng đèn là: RĐ = 6 0,5 đ 1.a PĐM (2.5đ P + Cường độ dòng điện định mức của đèn là: I ĐM 1(A) ) ĐM 0,25 đ U ĐM (R2 RĐ ).R3 + Điện trở tương đương của toàn mạch: Rtđ R1 R4 8,2 0,5 đ R2 RĐ R3 U (R R ).R . 2 Đ 3 Rtđ R2 RĐ R3 0,5 đ + Cường độ dòng điện qua đèn lúc này là: I Đ1 0,55(A) R2 RĐ + Vì: IĐ1 < IĐM nên bóng đèn sáng yếu hơn mức bình thường. 0,25 đ 3 + Khi K đóng mạch điện như hình 2: R (5.5đ 2 ) Đ R1 R3 0,5 đ R4 Hình 2 R .R Đ 4 R3 .R 2 1.b ' R Đ R 4 + Điện trở tương đương toàn mạch là: Rtđ R1 5() 0,5 đ (2đ) R Đ .R 4 R3 R 2 R Đ R 4 U + Hiệu điện thế 2 đầu R2 là: U 2 U ' .R1 12(V ) 0,5 đ Rtđ ' U 2 RĐ .R4 + Hiệu điện thế 2 đầu bóng đèn là: U Đ . 3(V ) RĐ .R4 RĐ R4 0,5 đ R3 RĐ R4 ’ + Vì: UĐ < UĐM . Vậy, bóng đèn sáng yếu hơn mức bình thường. 0,25 đ 2 + Khi K mở, theo mạch hình 1: U = 5IĐ .R + 3.IĐ.RĐ (1) 0,25 đ (1đ) + Khi K đóng, theo mạch hình 2: U = 3IĐ .R + 5.IĐ.RĐ (2) 0,25 đ
4. + Từ (1) và (2) => RĐ = R 0,25 đ + Thay vào (1) => U = 8IĐ.RĐ = 8UĐ => UĐ = U/8 = 2V 0,25 đ + Ảnh S2 nằm trên đường tròn tâm K bán kính KS 0,5 đ + Vẽ hình: S G1 G2 ’ H S 2 1.5 đ K S1 S2 4 (4.5đ ’ ) + Kẻ đường thẳng đi qua S1, K cắt đường tròn tâm K bán kính KS tại S2 và S2 0,5đ + Vị trí S2 gần với S1 nhất ứng với khoảng cách nhỏ nhất 0,5 đ + Vị trí S2 xa với S1 nhất ứng với khoảng cách lớn nhất 0,5đ 2 2 2 + Ta có: S1K = S1S + SK => S1K = 15 (cm) 0,5đ + Vậy khoảng cách nhỏ nhất là: S1S2 = S1K – S2K = 6 (cm) 0,5 đ ’ ’ + Vậy khoảng cách lớn nhất là: S1S 2 = S1K + KS 2 = 15 + 9 = 24 (cm) 0,5 đ Học sinh làm theo các cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa