Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh vòng 2 môn Vật lý Lớp 9 - Trường THCS Xuân Thọ (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh vòng 2 môn Vật lý Lớp 9 - Trường THCS Xuân Thọ (Có đáp án)

1. Đề Thi chọn học sinh giỏi vòng 2cấp tỉnh Trường THCS Xuân Thọ Câu 1 (2 điểm) Hai người đứng trên cùng một cánh đồng tại hai điểm A và B cách nhau một đoạn a = 20 m và cùng cách một con đường thẳng một đoạn d = 60 m. Hãy tìm trên đường thẳng đó một điểm M sao cho hai người khởi hành cùng lúc và đi đến M cùng lúc. Biết rằng người từ A đi theo đường thẳng AM, người từ B đi theo đường thẳng BM, hai người đi với cùng vận tốc, nhưng trên đường đi của người từ A có một đoạn lầy dài c = 10 m còn trên đường đi của người từ B thì không có, và người từ A đi trên đoạn lầy với vận tốc giảm một nửa so với bình thường. Câu 2: (2 điểm) Một người đi trên thang cuốn. Lần đầu khi đi hết thang người đó bước được n 1 = 50 bậc, lần thứ hai đi với vận tốc gấp đôi theo cùng hướng lúc đầu, khi đi hết thang người đó bước được n 2 = 60 bậc. Nếu thang nằm yên, người đó bước bao nhiêu bậc khi đi hết thang? Câu 3 (2 điểm) Cho một thấu kính hội tụ với trục chính MN, quang tâm O, và tiêu điểm chính F như hình vẽ 3. Cho OF = 12 cm; OI = 0,5 cm; OJ = 1,5 cm; α 600 . IF, JE là M I F N hai tia sáng ló ra khỏi thấu kính của hai tia sáng tới từ O cùng một nguồn sáng điểm S. Bằng cách vẽ hình và tính toán hãy xác định vị trí của nguồn sáng. J E hình 3 Câu 4: (2 điểm) Một nguồn sáng điểm và hai gương phẳng nhỏ đặt ở ba đỉnh của một tam giác đều. Tính góc hợp bởi hai gương để một tia sáng đi từ nguồn sau khi phản xạ trên hai gương: a. Đi thẳng đến nguồn. b. Quay lại nguồn theo đường đi cũ. Câu 5 . (4,0 điểm): 2 Một bình hình trụ có chiều cao h 1= 20cm, diện tích đáy trong là S 1= 100cm đặt 0 trên mặt bàn nằm ngang. Đổ vào bình 1 lít nước ở nhiệt độ t 1= 80 C. Sau đó thả vào 2 bình một khối trụ đồng chất có diện tích đáy là S 2= 60cm , chiều cao h2= 25 cm ở nhiệt độ t2. Khi đã cân bằng nhiệt thì đáy dưới của khối trụ song song và cách đáy trong của bình là x = 2cm. Nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t = 650C. Bỏ qua sự nở vì nhiệt của các chất và sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường xung quanh. Biết
2. 3 khối lượng riêng của nước là D = 1000kg/m , nhiệt dung riêng của nước là C1= 4200J/kg.k, của chất làm khối trụ là C2= 2000J/kg.k. a.Tính khối lượng của khối trụ và nhiệt độ t2. b. Phải đặt thêm lên khối trụ một vật có khối lượng tối thiểu bằng bao nhiêu, để khối trụ chạm đáy bình. Câu 6 (4 điểm): Cho mạch điện như hình 2. Các điện trở R có trị số bằng nhau, các vôn kế giống nhau. Vôn kế V1 chỉ U1 = 22V; vôn kế V2 chỉ U2=12V. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch là U không đổi 1. Hỏi vôn kế V3 chỉ U3 bằng bao nhiêu? 2. Tháo vôn kế V1 và vôn kế V2 ra khỏi sơ đồ thì vôn kế V3 chỉ bao nhiêu? Câu 7 (2 điểm): Cho một hộp kín và hai đầu dây dẫn ra ngoài, bên trong hộp có chứa ba điện trở loại 1, 2, 3, một nguồn điện, một vôn kế, một ampe kế lí tưởng và các dây dẫn. Trình bày một phương án xác định sơ đồ của mạch điện trong hộp kín với các dụng cụ đã cho. Câu 8 (2 điểm): Hãy xác định tỉ số các khối lượng riêng của hai chất lỏng cho trước nhờ các dụng cụ sau đây: Hai bình trụ chứa hai loại chất lỏng ; đòn bẩy có giá đỡ và khớp nối di động được ; hai quả nặng như nhau ; thước thẳng.
3. Câu 1 Gọi v là vận tốc của mỗi người khi đi trên đồng. 2 điểm Vì hai người xuất phát cùng lúc và đến M cùng lúc nên ta phải có BM AM c c BM AM c BM - AM c 10m (1) v v v/2 Giả sử điểm M H1 như hình vẽ 2 2 M Khi đó BM AM BH1 AH1 a d d 3,25m c Vậy điểm M phải nằm phía trên H 1 c Đặt MH1 = x > 0 2 2 2 2 Từ (1) suy ra a x d x d c A Bình phương hai vế và biến đổi ta được x a 2 c2 2ax 2c x 2 d 2 Tiếp tục bình phương hai vế ta được a d 2 4 a 2 c2 x 2 4 a 2 c2 ax a 2 c2 4c2d 2 0 H x 2 20x 1125 0 1 x1 25 m và x 2 45 m (loại) B Vậy điểm M cách H1 (hình chiếu của A) 25 m, cách H2 (hình chiếu của B) 45 m. Câu 5 Vẽ đúng được hình 2 đ 4 điểm S' S I H2 M F N B A H O J E Tính toán Gọi A và B lần lượt là hình chiếu của S và S' trên trục chính của thấu kính. Đặt SA = h; S'B = h'; OA = d; OB = d' f d' h' Xét hai tam giác đồng dạng OFI và BFS' ta có: f h 0,25đ h' d' Xét hai tam giác đồng dạng OAS và OBS' ta có: 0,25đ h d Ta lại có d' HO HB OJtanα S'Btanα 0,5đ 1,5tan60 h'tan60 h' 1,5 3 h' h' 1,5 3 f Suy ra với h AS OI 0,5cm;f 12cm h f 0,5đ h' 0,66cm d' 3,7cm . 0,5đ d 2,8cm Nếu vận tốc của người đó ngược hướng chuyển động của thang thì số bậc 2,0
4. bước sẽ giảm khi vận tốc tăng. Trong trường hợp của bài toán người đi cùng 0,25 hướng với chuyển động của thang. Gọi v0, l là vận tốc và chiều dài của thang, n là số bậc của thang. n Ta có, số bậc của một đơn vị chiều dài thang là: n0 = . l 0,25 Gọi v là vận tốc của người đối với thang thì thời gian đi trên thang tương l ứng là: t 0,25 v v0 v.l Quãng đường đi dọc theo thang: s v.t v v 0 Do đó, số bậc thang phải bước cho hai trường hợp là: 0,25 n.v1 n v0 n1 n0 .s1 => 1 (1) v1 v0 n1 v1 n.v2 n v0 0,5 n2 n0 .s2 => 1 (2) v2 v0 n2 v2 n .n 0,5 Từ (1)&(2) suy ra: n 1 2 75 (bậc). 2n1 n2 Câu 3: (2 điểm) a. Hai gương vuông góc với hai đường cao hạ từ 2 đỉnh của tam giác. Nên góc hợp bởi 2 gương 0 là 60 (hình 1). b. Một gương vuông góc với đường cao hạ từ đỉnh của tam giác, một gương vuông góc với cạnh tam giác. Nên góc hợp bởi 2 gương là 300 (hình 2). S S hình 1 hình 2. - Khi đáy dưới khối trụ cách đáy bình x = 2cm thì dung tích còn lại 3 của bình (phần chứa): V' = x.S1 + (h1 - x)(S1 - S2) = 920cm 10(M + m') dN.S2.h1 0,25 Thay số tính được m' 0,12kg, vậy khối lượng m' tối thiểu là 0,12kg 0,50
5. Bài 2 a) 2,25 điểm 4 điểm R MEN R R V 0,25 R MNE .R V R V (R R V ) R MN 0,25 R MNE R V R 2R V UCM UCD UMN 22 12 10(V) 0,25 Ta có U R R(R 2R ) CM V 0,25 UMN R V (R R V ) R V (R R V ) R 2R V R(R 2R ) 10 5 V 0,25 R V (R R V ) 12 6 2 2 5R V 7RR V 6R 0 0,25 Giải phương trình ta được RV=2R hoặc R 0,6R (loại) V 0,25 UV R 2R 2 3 V UMN R MEN 3R 3 0,25 Số chỉ của vôn kế V3 là: 2 44 U  22 (V) V2 3 3 0,25 b) 1,5 điểm Khi chưa tháo V1 và V2 ra khỏi sơ đồ: R V (R R V ) 11 0,25 R CMD R R MN R R R 2R V 5 11 R.2R R R 22 R V CMD 5 R 0,25 CD R R 11 21 V CMD R 2R 5 22 43 R R R R R R AB CD 21 21 0,25 0,25
6. 43 0,25 R U R 43 AB AB 21 U R 22 22 0,25 CD CD R 21 0,25 43 43 U  U  22 43(V) AB 22 CD 22 - Khi tháo vôn kế V1 và V2 ra khỏi sơ đồ thì: R AB R R R R V 5R UV R 2R 2 2 2 3 V U U  43 17,2(V) V3 AB UAB R AB 5R 5 5 5 Bài 4 - Cơ sở lý thuyết: 1,0 2 điểm Với 3 điện trở trong hộp được mắc với nhau và có 2 đầu dây dẫn ra ngoài thì ta có 8 cách mắc và điện trở tđ của mạch trong mỗi cách mắc như sau:      Hình 1  R 1 2 3 6() Hình 2 2.3 11 R 1 () 2 3 5       Hình 3 Hình 4 1.3 11 1.2 8 R 2 () R 3 () 1 3 4 1 2 3       Hình 6 Hình 5 (3 2).1 5 (1 2).3 3 R () R () 1 2 3 6 1 2 3 2
7.      Hình 7  Hình 8 1 1 1 1 11 6 R () R 1 2 3 6 11 (3 1).2 4 R () 1 2 3 3 - Phương án thực hiện: Mắc mạch điện như hình vẽ: 0,25 A V - Đọc số chỉ I của ampe kế và số chỉ U của vôn kế. 0,25 - Điện trở tương đương của mạch trong hộp là: U R I 0,25 So sánh giá trị điện trở tương đương vừa tính với giá trị điện trở tương đương trong 8 cách mắc ta sẽ xác định được mạch điện trong hộp 0,25 Câu10 (2 điểm): + Lần lượt nhúng một quả nặng vào hai bình chất lỏng. Sau khi đòn bẩy cân bằng thì dùng thước thẳng đo l và l . Ta có: (P - F )l = Pl và (P - F )l = Pl (0,5 đ) 1 2 1A 1A 2A 2A 1B 2B l l l P F F l P F F 1 2 + Suy ra 2 A 1A 1 1A và 2B 1B 1 1B (0,5 đ) l1A P P l1B P P F l F l F l l l + Hay 1A 1 2 A và 1B 1 2B suy ra 1A 1B 1A 2 A (0,5 đ) P l1A P l1B F1B l1A l1B l2B F VgD D l l l + Mặt khác do 1A A nên A 1B 1A 2 A . Tức là đo các chiều dài tay đòn ta có được tỉ số F1B VgDB DB l1A l1B l2B khối lượng riêng của hai chất lóng. (0,5 đ)