Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Thanh Oai

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Thanh Oai

1. PHÒNG GD&ĐT KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THANH OAI NĂM HỌC 2015 - 2016 Môn thi: VẬT LÝ Đề thi chính thức Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1 (4,0 điểm): Có hai bình cách nhiệt đựng cùng một chất lỏng. Một học sinh lần lượt múc từng ca chất lỏng ở bình 1 đổ vào bình 2 và ghi lại nhiệt độ khi cân bằng sau mỗi lần đổ là: 0 0 0 t1=10 C, t2=17,5 C, t3 (bỏ sót không ghi), t 4 = 25 C. Hãy tìm nhiệt độ t 3 và nhiệt độ t 01 của chất lỏng ở bình 1. Coi nhiệt độ và khối lượng mà mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 1 là như nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa chất lỏng với bình, ca và môi trường bên ngoài. Câu 2: (4,5 điểm)Cho mạch điện như hình 1, trong đó các vôn kế giống nhau. Nếu mắc hai điểm M và N vào một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U V1 thì ampe kế chỉ I 1 = 3 mA và có 2 vôn kế cùng chỉ 12 V. M P Còn nếu mắc các điểm P và Q vào nguồn điện nói trên thì R V ampe kế chỉ I = 15 mA. 2 2 A 1) Tính điện trở của mỗi vôn kế và giá trị U. N Q 2) Nếu mắc hai điểm M và Q vào nguồn điện V3 trên thì số chỉ của các vôn kế và ampe kế lúc này Hình 1 bằng bao nhiêu? Câu 3 (4 điểm): Câu IV: Một bình nhỏ, thành rất mỏng được giữ cố định trong một bình lớn như hình 2. Ở đáy bình nhỏ có một lỗ tròn trong đó có đặt vừa khít một cái nút hình trụ chiều cao h = 20 cm. Nút này có thể chuyển động không ma sát theo phương thẳng đứng. Trong bình nhỏ có chứa dầu, bình lớn chứa nước. Khi nút nằm cân bằng, mực chất lỏng trong bình lớn và nhỏ là như nhau. Mực dầu trong bình nhỏ có độ cao H = 15cm. Trọng lượng riêng 3 3 của dầu là d1 = 8000 N/m , của nước là d2 = 10000 N/m , của chất làm nút trụ là d = 11000 N/m 3. Hỏi khi nằm cân bằng thì phần nút nằm H trong dầu có chiều cao bao nhiêu?. Câu 4 (3,0 điểm): Một gương phẳng G rộng đặt ngửa, nằm ngang, sát Hình 2 với chân một bức tường cao thẳng đứng. Người ta đặt một thước thẳng MN có chiều dài l = 20cm nghiêng với mặt gương một góc = 30 0. Một chùm ánh sáng song song rộng, hợp với phương ngang một góc =450 chiếu vào gương. Biết mặt phẳng chứa thước và các tia sáng M gặp nó là mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với tường (Hình vẽ 3)   Xác định chiều dài bóng của thước thu được trên tường. G N Hình 3 Câu 5 (4,5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ 4: Biết R 1=R2=R3=R, đèn Đ có điện trở R đ = kR với k là hằng số dương. R x là một biến trở, với mọi R x đèn luôn sáng. Nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi đặt vào A và B. Bỏ qua điện trở các dây nối. 1. Điều chỉnh R x để công suất tiêu thụ trên đèn bằng 9W. Tìm công R1 Đ A + Rx suất trên R theo k. 2 U C D 2. Cho U=16V, R=8, k=3, xác định R để công suất trên R bằng B - x x R 0,4W. 2 R3 Hết Hình 4 (Đề thi có 01 trang) Họ và tên thí sinh: Số báo danh: 1
2. PHÒNGGD&ĐTTHANH OAI KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 HƯỚNG DẪN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: VẬT LÝ (Hướng dẫn và biểu điểm chấm gồm 3 trang) Câu Nội dung Điểm Câu 1 4 Gọi khối lượng của mỗi ca chất lỏng trong bình 1 là m0, khối lượng của chất lỏng trong bình 2 là m, nhiệt dung riêng của chất lỏng là C Sau khi đổ lần thứ nhất khối lượng chất lỏng trong bình 2 là (m + 0,5 0 m0) có nhiệt độ t1 = 10 C. Sau khi đổ lần 2 phương trình cân bằng nhiệt là: C(m + m0)(t2 - t1) = Cm0(t01 - t2) (1) 0,5 Sau khi đổ lần 3 [Coi hai ca toả cho (m + m0) thu] C(m + m0)(t3 - t1) = 2Cm0(t01 - t3) (2) 0,5 Sau khi đổ lần 4 [Coi ba ca toả cho (m + m0) thu] C(m + m0)(t4 - t1) = 3Cm0(t01 - t4) (3) 0,5 t2 t1 t01 t2 0 Từ (1) và (3) ta có: t01 40 C (4) t4 t1 3(t01 t4 ) 1 t2 t1 t01 t2 0 1 Từ (1) và (2) t3 22 C (5) t3 t1 2(t01 t3 ) M P Câu 2 4,5 V1 1) Khi mắc nguồn vào hai điểm M R 0,5 và N thì hai vôn kế chỉ 12 V chính V2 là hai vôn kế mắc nối tiếp với ampe A 0,5 kế, V1 và V3. N Q V3 Vì vậy điện trở các vôn kế là: Hình 1 UV 12 R V 3 4000  I1 3.10 U 2U (R R )I 0,5 Ngoài ra, ta còn có: V A 1 (1) Còn khi mắc nguồn vào hai điểm P và Q thì điện trở R và ampe kế 0,5 mắc nối tiếp với nhau và cùng mắc trực tiếp vào nguồn. Do đó ta có: 0,5 U (R R A )I2 (2) Từ (1) và (2) suy ra : 3 0,5 2UVI2 2.12.15.10 U 3 3 30 V I2 I1 15.10 3.10 U 30 R R 2000  0,5 A I 15.10 3 Từ (2) 2 2) Khi mắc hai điểm M và Q vào nguồn điện, mạch gồm: (V2 nt V3) // (V1 nt R nt RA). 0,5 U2 U3 U / 2 15 V U 30 I 5.10 3 A 5 mA A 0,5 R V R R A 4000 2000 2
3. 3 U1 IA .R V 5.10 .4000 20 V Câu 3 4 Kí hiệu S là diện tích tiết diện ngang của nút, x là khoảng cách từ mặt nước đến mặt trên của nút 0,5 p0 là áp suất khí quyển Do sự đối xứng, theo phương nằm ngang, nút chịu tác dụng của các lực triệt tiêu nhau. x F1 Nút cân bằng dưới tác dụng của ba lực theo H phương thẳng đứng: 0,5 - Trọng lực: P = d.h.S F2 Hình 2 - Áp lực F1 đặt vào mặt trên của nút do lớp dầu từ trên ép xuống: F1 = p1.S 05 Với p1 là áp suất tại mặt trên của nút: p1 = d1.x + p0 - Áp lực F2 của nước đẩy nút từ dưới lên đặt vào mặt dưới của nút: 0,5 F2 = p2.S Vớip 2 = d2.(x+h) + p0 Vì vậy, ta có phương trình cân bằng lực: F2 = P + F1 0,5 d2.(x+h).S + p0.S = d.h.S + d1.x.S + p0.S d d2 11000 10000 1,0 x .h .20 10 cm d2 d1 10000 8000 Phần nút ngập trong dầu có độ cao là: h H x 15 10 5 cm 1 0,5 Câu 4 3 Phần chùm tia sáng phản xạ từ A Phân tích gương không bị MN chắn hắt lên tường cho tạo ra vùng sáng trên tường, còn phần 0,5đ bị MN chắn sẽ tạo bóng của MN trên K tường. Phần chùm sáng tới chiếu trực tiếp lên thước không phản xạ trên B Hình vẽ gương. Do đó bóng của thước trên M cho 1,5đ tường là đoạn AB như hình 5.  G I H N Hình 5 Từ hình vẽ ta thấy AB = NK mà theo định luật phản xạ ánh sánh ta có: 0,5 MIN =  = 450 suy ra AB = NK= IN.tan = IN IN = IH + HN = MH.tan + MN.cos 0,5 3
4.  = MN.sin .tan + MN.cos = (1 3) 10(1 3) 27,3cm 2 Vậy chiều dài bóng của thước trên tường là: AB = 27,3cm Câu 5 4,5 Giả sử chiều dòng điện qua Rx có chiều như hình vẽ 6. 0,75 Từ sơ đồ mạch điện ta có: U1 U 2 Ud U3 I1 I2 I x (1 I3 Id I x k 1 0,75 IđRđ+(Iđ+Ix)R=(I2+Ix)R+I2R=> (k+1)Iđ=2I2 =>I Iđ (2) 2 2 Kết hợp (1) và (2) ta có: 2 2 P kI R 2 2 P I kR d d d d 2 (k 1) (k 1) (k 1) P2 Pd .9(W) 0,5 P I2R P I2R 4k 4k 2 2 2 4 d 2 Khi k=3 theo ý 1=> I2=2Id (3) không phụ thuộc Rx 0,5 0,5 Theo sơ đồ mạch điện hình 6 ta có: Uđ+U3=U => 4Iđ=2-Ix (4) 0,5 U2=Ux+U3 => I2R=IxRx+(Iđ +Ix)R (5) Ix (R x 8) từ (3), (5) thay số ta có: Iđ= (6) 8 0,5 4 Từ (4) và (6) suy ra: Ix= (7) R x 10 2 16R x 2 Ta lại có: Px=Ix Rx= 2 0,4 R x 20R x 100 0 (R x 10) => Rx=10 0,5 Ghi chú: + Tất cả các bài toán nếu giải theo cách khác mà đúng đều cho điểm tối đa. + Một lần thiếu đơn vị trừ 0,25đ, còn 2 lần trở lên trong cả bài thi trừ tối đa 0,5đ. XÁC NHẬN CỦA BGH Tổ chuyên môn Người ra đề 4