Đề thi chọn học sinh giỏi huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 (Có đáp án)

1. §Ò thi chÝnh thøc Phßng gd & §t kú thi häc sinh giái huyÖn n¨m häc 2012 - 2013 M«n thi: VËt lý Thêi gian lµm bµi: 150 phót §Ò thi chÝnh thøc C©u 1 (4,0 ®iÓm) Trong hai nhiệt lượng kế có chứa hai chất lỏng khác nhau ở hai nhiệt độ ban đầu khác nhau. Người ta dùng một cái nhiệt kế, lần lượt nhúng đi nhúng lại vào nhiệt lượng kế 1, rồi vào nhiệt lượng kế 2, , cứ thế nhiều lần số chỉ của nhiệt kế lần lượt là 800C, 160C, 780C, 190C. Hỏi: - Đến lần tiếp theo nhiệt kế chỉ bao nhiêu ? - Sau một số rất lớn lần chuyển như vật nhiệt kế chỉ bao nhiêu? C©u 2 (3,0 ®iÓm) Hai thành phố A và B cách nhau 120 km. Lúc 6 giờ sáng một người đi xe đạp từ A về B với vận tốc 18km/h. Một người khác đi xe đạp từ B về A với vận tốc 24km/h. Lúc 7h một người đi xe máy đi từ A về phía B với vận tốc 27km/h. Hỏi lúc xe máy cách đều hai xe đạp là mấy giờ và xe máy ở cách đều hai xe đạp bao nhiêu km? C©u 3 (4 ®iÓm) Một gương phẳng nhỏ phản xạ ánh sáng mặt trời lên trần nhà (có dạng vòm tròn, tâm tại gương) tạo ra một vệt sáng cách gương 6 m. khi gương quay một góc 20 0 (quanh trục qua điểm tới và vuông góc với mặt phẳng tới) thì vệt sáng dịch chuyển trên vòm (trần nhà) một cung có độ dài bao nhiêu? C©u 4 (3 ®iÓm) Một cuộn dây đồng có đường kính d 1 = 0,5mm quấn trên một lõi dài 10cm có đường kính d 2= 1 cm. Đường kính hai đĩa ở hai đầu lõi là 5 cm. Tính điện trở của cuộn dây. C©u 5 (4 ®iÓm) Cho mạch điện như hình 1. Nguồn điện có hiÖu ®iÖn K thÕ U = 8V. C¸c ®iÖn trë r = 2 , R2 = 3 , ®iện trở của đèn kh«ng ®æi A - R1 = 3 , AB lµ mét biÕn trë. Ampe kế, d©y nèi vµ khãa K cã điện + r trở không đáng kể. U R1 a) K mở, di chuyển con chạy C th× ®Ìn lu«n s¸ng. Khi điện trở phần R2 BC của biến trở AB có giá trị 1 thì ®é s¸ng cña đèn kÐm nhất. Tính điện trở toàn phần của biến trở. b) BiÕt r»ng ®Ìn chÞu ®­îc hiÖu ®iÖn thÕ cùc ®¹i gÊp 1,2 lÇn hiÖu ®iÖn thÕ A C B ®Þnh møc. §ãng K, di chuyÓn con ch¹y C th× ®Ìn lu«n s¸ng vµ cã mét H×nh 1 vÞ trÝ ®é s¸ng cña ®Ìn ®¹t tèi ®a. X¸c ®Þnh ®iÖn trë phÇn AC cña biÕn trë, c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®Ìn vµ sè chØ Ampe kÕ lóc ®ã. C©u 6 (2 ®iÓm) Dụng cụ thí nghiệm gồm một bình thủy tinh hình trụ có tiết diện đều đặn, nước đã biết khối lượng riêng, một thước chia tới milimet (mm), một khối gỗ nhẹ nhưng rắn chắc, có hình dạng bất kỳ và kích thước đủ nhỏ (có thể bỏ lọt vào bình) dầu thực vật. Hãy đưa ra các phương án thí nghiệm để. a. Xác định khối lượng riêng của gỗ. b. Xác định khối lượng riêng của dầu thực vật. HÕt Hä tªn thÝ sinh: Sè b¸o danh: Ch÷ kÝ cña gi¸m thÞ 1: Ch÷ kÝ cña gi¸m thÞ 2:
2. Phßng gi¸o dôc vµ ®µo H­íng dÉn chÊm bµi thi huyÖn t¹o huyÖn n¨m häc 2012 - 2013 M«n thi: VËt lý - thêi gian 150 phót I) H­íng dÉn chung: - ThÝ sinh lµm bµi theo c¸ch riªng nh­ng ®¸p øng ®­îc víi yªu cÇu c¬ b¶n vÉn cho ®ñ ®iÓm. - ViÖc chi tiÕt hãa ®iÓm sè (nÕu cã) so víi biÓu ®iÓm ph¶i ®­îc thèng nhÊt trong Héi ®ång chÊm. - Sau khi céng toµn bµi, ®iÓm lÎ ®Õn 0,25 ®iÓm. II) §¸p ¸n vµ thang ®iÓm: C©u ý Néi dung ®¸p ¸n §iÓm 4.0 - Gọi nhiệt dung của nhiệt lượng kế 1 và chất lỏng trong nó là q1 0,25 nhiệt dung của nhiệt lượng kế 2 và chất lỏng trong nó là q2 nhiệt dung của nhiệt kế q3 Sau các lần đổ ta có phương trình như sau: 0,25 + q1 (80 – 78) = q3 (78 – 16) 78 16 0,25 q1 = .q3 q1 = 31q3 (1) 80 78 0,25 * q3 (78 – 19) = q2 (19 – 16) 78 19 59 0,25 q3 = q (2) 19 16 3 2 0,25 * q1 (78 – t) = q3 (t – 19) 0,25 1 31 q3 (78 – t) = q3 (t – 19) 2418 – 31t = t – 19 0,25 2437 = 32t t = 76,20C 0,25 * sau một số lần rất lớn chuyển như vậy ta có phương trình. 0,25 (q1 + q3) (76,2 – tx) = q2 (tx – 19) 93 3 ( q q ).(76,2 t ) q .t 19q 0,25 59 2 59 2 x 2 x 2 96 96 0,25 q .76,2 .q .t q t 19q 59 2 59 2 x 2 x 2 0,25 0,25 143q2 = 2,63q2 tx. 0,25 2,63 tx = 143 0,25 0 tx ; 54,4 ( C) 1+t: v1 1 + t : v2 3,0 A E C D B t: v3 Gọi t là thời gian từ lúc người đi xe máy xuất phát đến lúc nó cách đều hai 0,25 xe đạp. 2 C là điểm hai xe máy cách 2 xe đạp D là điểm mà xe thứ nhất cách đều xe máy. E là điểm mà xe thứ hai cách đều xe máy. Ta có: Quãng đường mà người thứ nhất đến điểm cách đều xe máy là: 0,25 SAD = v1 (1 + t) = 18 + 18t (cách A) Quãng đường mà người thứ hai đến điểm cách đều xe máy là: SBE = v2 (1 + t) = 24 + 24 t (cách B) 0,25 Quãng đường mà người thứ hai đến điểm gặp cách đều và cách A là. SAE = SAB – SBE = 120 – 24 – 24t = 96 – 24t (km)
3. Quãng đường mà người đi xe máy tới điểm cách đều là: SAC = v3 . t = 27 . t (km). Ta có: CD = EC 0,25 SAD – SAC = SAC – SAE S + S = 2 S AD AE AC 0,25 SAD SAE SAC = 2 18 18t 96 24t 0,25 27t = 2 0,25 144 6t 27 t = 2 0,25 27 t = 57 -3t 30 t = 57 0,25 t = 1,9 (h) = 1h 54 phút Đồng hồ chỉ: 7h + 1 h 54 phút = 8h54 phút 0,25 Xe máy ở cách hai xe là: SCD = SAD – SAC = 18 + 18 t – 27 t 0,25 = 18 – 9t = 18 – 9 . 1,9 = 0,9(km) 0,25 SCD = 0,9(km) Vậy sau 8h54 phút thì xe máy cách đều hai xe đạp. 4,0 N1 N2 R1 S 0,5 i R2 I Khi quay gương một góc thì đường pháp tuyến cũng quay một góc 0,5 SIN i Ta có: 1 SIR 2i(1) 1 0,5 3  SIN2 = i + 0,5  SIR2 = 2 ( i + ) (2) Từ (1) và (2) suy ra: 0,5  R1IR2 =  SIR2 – SIR1 = 2 ( i + ) – 2 i = 2 Như vậy khi quay gương một góc = 200 thì tia phản xạ quay đi một 0,5 400 1 góc 2 = 400 ứng với đường tròn: đường tròn 3600 9 Chu vi đường tròn là: C = d . = 2r . = 2 . 6 . 3,14 = 37,68(m) 0,5 Vệt sáng đã dịch chuyển một cung dài. 1 1 l = C 37,68 4,19(m) 0,5 9 9 3,0
4. Ta có: d1 = 0,5 (mm) Số vòng của một lớp là l 100 0,25 d2 = 1 cm = 10(mm) n = 200 d1 0,5 0,25 d3 = 5 cm = 50 (mm) Số lớp dây là d3 d2 50 10 l = 10 cm = 100(mm) X = 40 0,25 2.d1 2.0,5 = 1,7 .10-8 (m ) số vòng của cuộn dây là N = n . X = 200 . 40 = 8000 (vòng) 0,25 Đường kính trung bình là d d 10 50 0,25 d’ = 2 3 30(mm) 30.10 3 (m) 2 2 Chiều dài trung bình một vòng là. ’ 0,25 4 l1 = d . Chiều dài của cuộn dây là. ’ -3 0,25 l = l1 . N = d . . N = 30.10 . 3,14 . 8000 = 753,6 (m) Tiết diện của dây là. 0,25 (d )2 (0,5)2 S = 1 = 3,14 . 0,19625(mm2 ) 0,19625.10 6 (m2 ) 0,5 4 4 Điện trở của cuộn dây là. l 8 753,6 R = . 1,7.10 . 65,28() 0,5 s 0,19625.10 6 4,0 a. Khi K mở: Ta vẽ lại mạch điện như hình bên. r +U - Gọi điện trở phần BC lµ x, ®iÖn trë toµn phÇn AB lµ R. - Điện trở toàn mạch là: x § 2 x 0,25 3(x 3) x (R 1)x 21 6R R-x Rtm R x r x x 6 x 6 R2 D C x 0,5 -C­êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch chÝnh lµ: U 8(x 6) 0,25 I 2 R tm x (R 1)x 21 6R - H.đ.t giữa hai điểm C và D: 24(x 3) U U I(R r x) (1) CD x2 (R 1)x 21 6R 0,25 5 U 24 - Cường độ dòng điện qua đèn là: I CD (2) 1 2 0,25 R1 x x (R 1)x 21 6R -Khi đèn tối nhất tức I1 đạt min, và khi đó mẫu số ë biÓu thøc (2) đạt cực đại. 2 0,25 2 R - 1 2 R-1 - Xét y = x (R 1)x 21 6R , y = - (x - ) + 21 + 6R + 2 2 R 1 0,25 -Ta thÊy ymax khi x 1 ; Suy ra R3 ( ).  2
5. 0,25 b. Khi K đóng: Ta chập các điểm A và B lại với nhau u r như hình vẽ. + - - Đặt điện trở tương đương cụm AC là X, điện trở § phần AC của biến trở x. Ta có: x R2 X + 3 3 A R ACD = X + 3, R AD = B X + 6 3-x C D -Cường độ dòng điện trong mạch chính : U 8 9 0,25 I = = 1 + (1) X + 3 3 5 5X + 21 2 X + 6 -Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn: 0,25 UĐ = U – Ir = 8 – 2I Ta thấy đèn sáng nhất khi I trong mạnh chính cực tiểu. Từ (1) Imin  Xmax. 2 x 3 - x 1 x + (3 - x) 3 -Mặt khác: X = = . (*) 0,25 3 3 2 4 Xmax khi (*) xảy ra dấu “ = ” x = 3 –x x = 1,5() -Khi đó: 0,25 8 9 Imin = 1 2,2 (A) 5 5.1,5 21 UĐ max= U – Iminr = 8 – 2,2.2 = 3,6(V) 0,25 UDmax 3,6 Uđm = 3 (V) 1,2 1,2 -Công suất định mức của đèn là: 0,25 2 Udm 3 P đm = 3 ( W) R 3 -Cường độ dòng điện chạy qua R2 l à: U U 3,6 0,25 I = Dmax = Dmax = = 0,96(A). 2 R x 0,75 + 3 BCD R 2 2 -Cường độ dòng điện chạy qua nhánh AC là: U I R 3,6 - 0,96.3 Dmax 2 2 0,25 IAC = = = 0,48 (A) R AC 1,5 -Số chỉ Ampe kế là : 0,25 IA = I - IAC = 2,2 - 0,48 = 1,72(A). Các bước tiến hành đo. 2.0 - Đổ nước vào bình thủy tinh - Dùng thước đo độ cao ban đầu của nước trong bình là h1. 0,25 6 a. - Thả khối gỗ vào bình và nhấn chìm khối gỗ hoàn toàn trong nước. Dùng thước đo độ cao của nước lúc này là h2. - Thả khối gỗ ra, khối gỗ nổi lên, dùng thước đo độ cao của nước lúc này là h3. + Như vậy ta biết được thể tích của khối gỗ và thể tích của gỗ chìm trong nước khi 0,25
6. thả tự nhiên lần lượt là: V = s (h2 – h1) VC = S (h3 – h1) 0,25 + Tính khối lượng riêng của gỗ. Khi khối gỗ thả tự nhiên trong nước, lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật bằng trọng lượng của vật. P = FA 0,25 dg . V = dn .VC 10Dg. S.(h2 – h1) = 10 Dn .S(h3 – h1) 0,25 Dg. (h2 – h1) = Dn .(h3 – h1) 0,25 h3 h1 Dg = Dn (*) h2 h1 + Thay các số liệu h3, h2, h1 đo được , Dn đã biết vào PT (*) ta tìm được khối lượng riêng Dg của gỗ. b, Lấy khối gỗ ra và đỗ dầu vào bình. - Dùng thước độ cao ban đầu của dầu là h1’ - Thả khối gỗ vào bình, khối gỗ chìm trong hai chất lỏng. ’ - Dùng thước đo độ cao của dầu và nước lúc này lần lượt là h2 và h4 + Như vậy thể tích gỗ chìm trong dầu và nước lần lượt là: ’ ’ Vcd = S. (h2 – h1 ) Vcn = S . (h4 – h1) 0,25 - Khi khối gỗ đứng yên ta có. P = FA dg .V = dn . Vcn + dd . Vcd ’ ’ dg . S. (h2 – h1) = dn ( h4 – h1).S + dd . S (h2 – h1 ) 0,25 dg (h2 h1) dn (h4 h1) dd = ' ' h2 h1 * Chó ý : Trong c¸c bµi tËp trªn nÕu häc sinh cã c¸ch gi¶i kh¸c ®¸p ¸n nh­ng vÉn ®¶m b¶o chÝnh x¸c vÒ kiÕn thøc vµ cho ®¸p sè ®óng th× vÉn cho ®ñ ®iÓm ! HÕt