Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 vòng 2 - Năm học 2014-2015 - Phòng giáo dục và đào tạo huyện Thanh Oai (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 vòng 2 - Năm học 2014-2015 - Phòng giáo dục và đào tạo huyện Thanh Oai (Có đáp án)

1. PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 VÒNG 2 HUYỆN THANH OAI NĂM HỌC 2014-2015 Môn thi : VẬT LÝ Thời gian làm bài : 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Bài 1: (5 điểm) Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm. Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi thẳng đứng trong nước thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm. a) Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước sẽ cao bao nhiêu? (Biết khối lượng riêng của 3 3 nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm ; D2 = 0,8g/cm ). b) Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh. Biết thanh có chiều dài l = 20cm, tiết diện S’ = 10cm2. Bài 2. (4 điểm) Có ba cái bình cách nhiệt giống nhau chứa những lượng dầu như nhau ở cùng nhiệt độ trong phòng. Người ta thả vào bình thứ nhất một khối kim loại đã được nung nóng và chờ cho đến khi cân bằng nhiệt thì lấy khối kim loại ra và thả vào bình thứ hai. Chờ cho bình thứ hai đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt thì khối kim loại lại được lấy ra và thả vào bình thứ ba. Dầu trong bình thứ ba sẽ được nâng lên bao nhiêu độ nếu dầu trong bình thứ hai tăng thêm 5 0C và dầu trong bình thứ nhất tăng thêm 200C? Dầu không bị trào ra khỏi bình trong suốt quá trình trên. Bài 3. (5 điểm) Một em học sinh dùng 5 điện trở để lắp thành một mạch điện gồm hai nhánh song song như hình 1. Giá trị các điện trở đó là R 1=R2=1; R3=2; R4=3 và R 5=5. Khi mắc đoạn mạch trên vào một hiệu điện thế có thể Hình 1 thay đổi được, đo hiệu điện thế này và cường độ dòng điện tương ứng qua các nhánh, em này đã vẽ được hai đoạn đồ thị phụ thuộc của cường độ I(A) dòng điện vào hiệu điện thế như hình 2. 5 4 II I a. Nhánh nào có điện trở lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần so với nhánh 3 kia? Nhánh I (ứng với đường số I trên đồ thị) có thể bao gồm những điện 2 trở nào trong 5 điện trở đã cho trên đây? 1 ( ) b. Khi mắc mạch vào một hiệu điện thế không đổi, để công suất tiêu thụ U V 0 trên toàn mạch lớn nhất thì trên nhánh có hai điện trở phải mắc những điện 8 16 24 32 40 trở nào? Tại sao? Hình 2 Bài 4: (4 điểm) Cho một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (A nằm trên trục chính). Khi vật ở vị trí thứ nhất A1B1 thì cho ảnh thật A’1B’1 ở cách thấu kính 120 cm. Di chuyển vật đến vị trí thứ hai A2B2 (cùng phía với vị trí thứ nhất so với thấu kính) thì cho ảnh ảo A’2B’2 có chiều cao bằng ảnh thật (A’1B’1 = A’2B’2) và cách thấu kính 60 cm. a. Nêu cách vẽ hình. b. Xác định khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm của thấu kính và hai vị trí của vật. Bài 5: (2 điểm) Cho một thanh gỗ 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 hoả, một lọ nhỏ rỗng, một lọ nhỏ chứa đầy cát có nút đậy kín, hai sợi dây. Hãy trình bày một phương án xác định khối lượng riêng của dầu hoả. Chú ý: cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
2. PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HƯỚNG DẪN CHẤM CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 HUYỆN THANH OAI VÒNG 2 NĂM HỌC 2014-2015 Môn thi : VẬT LÝ. Câu Nội dung Điểm S’ + F l h ’ h l P H H P F1 F2 a) (2,5 đ). - Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l. Ta có trọng lượng của thanh: P = 10.D2.S’.l - Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần chìm trong nước : 0,5 V = ( S – S’).h - Lực đẩy Acsimet tác dụng vào thanh : F1 = 10.D1(S – S’).h - Do thanh cân bằng nên: P = F1 0,5 10.D2.S’.l = 10.D1.(S – S’).h D S S' l 1 . .h (*) D S' Bài 1 2 (5 đ) - Khi thanh chìm hoàn toàn trong nước, nước dâng lên một lượng bằng thể tích thanh. 0,5 - Gọi Vo là thể tích thanh. Ta có : Vo = S’.l - Thay (*) vào ta được: D1 V0 .(S S').h D2 - Lúc đó mực nước dâng lên 1 đoạn h (so với khi chưa thả thanh vào) V0 D1 h .h 0,5 S S' D2 D 0,5 - Từ đó chiều cao cột nước trong bình là: H’ = H + h =H +1 .h → H’ = 25 cm D2 b) (2,5 đ). - Lực tác dụng vào thanh lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 và lực tác dụng F. Do thanh cân bằng nên : F = F2 - P = 10.D1.Vo – 10.D2.S’.l F = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N 0,5 D2 l - Từ pt(*) suy ra :S . 1 .S' 3.S' D1 h - Do đó khi thanh đi vào nước thêm 1 đoạn x có thể tích V = x.S’ thì nước dâng V V x thêm một đoạn: y 0,5 S S' 2S' 2
3. D1 - Khi nước vừa ngập hết thanh thì y = h h 1 .h 2cm nghĩa là : D2 0,5 x 2 x 4 cm 2 - Và lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F = 0,4 N nên công thực hiện được: 1 x 1 1 A F.(x ) .0,4.2.10 2 4.10 3 J 2 2 2 Giả sử nhiệt dung của khối kim loại là C, nhiệt dung của mỗi bình có dầu là Cb. Gọi t0 là nhiệt độ ban đầu của dầu, nhiệt độ sau của bình thứ nhất, thứ hai và thứ ba là t 1, t2 0,5 và t3. Khi khối kim loại được mang từ bình thứ nhất sang bình thứ hai thì nó tỏa một nhiệt lượng là C(t1 t2 ) , bình thứ hai nhận nhiệt lượng Cb (t2 t0 ) và nhiệt lượng này phải bằng nhau: 0,5 C(t1 t2 ) Cb (t2 t0 ) (1) Bài 2 (4 đ) Tương tự, có thể viết phương trình truyền nhiệt khi mang khối kim loại từ bình thứ hai sang bình thứ ba: 0,5 C(t2 t3 ) Cb (t3 t0 ) (2) 0 Ta nhận thấy: t1 t2 (t1 t0 ) (t2 t0 ) 20 5 15 ( C). 0,5 Giả sử nhiệt độ trong bình thứ ba được tăng thêm một lượng t t t . Khi đó: 3 0 0,5 t2 t3 (t2 t0 ) (t3 t0 ) 5 t (3) Giải hệ (1), (2) và (3) ta nhận được: 1,5 t 1,250 C. a) Các nhánh đều tuân theo định luật Ôm nên đồ thị phụ thuộc của dòng điện vào hiệu điện thế là đường thẳng (R không đổi). Nên có thể tính R bằng một điểm bất kỳ trên đồ thị: 8 8 1,0 - Nhánh I: r 8(); nhánh II: r 4(). Như vậy nhánh I có điện trở lớn gấp 1 1 2 2 đôi điện trở của nhánh II. Vì nhánh I có điện trở là 8, nên nhánh này có thể bao gồm: * R và R . 4 5 1,0 * R , R và R . Bài 3 1 3 5 * R , R và R . (5 đ) 2 3 5 b) Công suất tiêu thụ trên một mạch điện tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó: U 2 0,5 P UI . R Mạch điện đã cho có hai nhánh song song. Điện trở tương đương của mạch song song nhỏ hơn điện trở của một nhánh bất kỳ. Thật vậy, giả sử mạch có hai nhánh có điện trở r1 và r2 và giả sử r1 bé hơn. Rõ ràng: 1,0 1 1 1 1 R r1. r1 r1 r2 R Do đó để có điện trở tương đương của mạch nhỏ nhất, ta cần xác định cách chọn các 0,5 điện trở sao cho có một nhánh có điện trở nhỏ nhất có thể được. Muốn vậy, ta cần chọn hai điện trở nhỏ nhất mắc vào nhánh có hai điện trở. Tức là nhánh có hai điện trở phải là các điện trở R1 và R2. 1,0 Còn nhánh có 3 điện trở chính là R3, R4 và R5.
4. B’2 B1 B2 I F’ A’1 A’ A Cho : 2 A1 2 O A1B1 = A2B2 = h A’1B’1 = A’2B’2 = h’ OA’1 = d’1 = 120 cm OA’2 = d’2 = 60 cm B’1 OF’= f = ? ; d1 = ? ; d2 = ? a – (1 đ) HS nêu đúng cách vẽ, cho 1 điểm. 1 b - (3 đ) OA A B d h 0,25 - Xét OA B OA' B' 1 1 1 1 (1) Bài 4 1 1 1 1 OA' A' B' d' h ' (4 đ) 1 1 1 1 OA A B d h Xét OA B OA' B' 2 2 2 2 (2) 2 2 2 2 ' ' ' ' 0,25 OA2 A2B2 d2 h ' d d d d Từ (1) và (2) 1 2 1 2 d 2d (*) ' ' 1 2 0,5 d1 d2 120 60 ' ' F'O OI f h 0,5 - Xét F'OI F'A1B1 ' ' ' ' (3) F'A1 A1B1 d1 f h ' ' ' F'O OI f h Xét F'OI F'A2B2 ' ' ' ' (4) F'A2 A2B2 d2 f h ' 0,5 f f f f - Từ (3) và (4) ' ' f = 30 (cm) d1 f d2 f 120 f 60 f 0,5 d f d 30 - Từ (1) và (3) ta có : 1 1 d = 40 (cm) 1 0,5 d'1 d'1 f 120 120 30 Từ (*) d2 = 20 (cm) - 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 - Nhúng lọ đựng đầy cát ngập trong nước rồi 0,5 tìm vị trí treo nó sao cho đòn bẩy cân bằng: P P0 P0. l0 = (P – F). l’ (2) Bài 5 (2 đ) - Từ (1) và (2): F = P(l’ – l)/l’ mà F = dnước.V P l' l 0,5 Suy ra: dnước = V l'
5. - Lặp lại thí nghiệm bằng cách thay nước bằng dầu hoả, tìm vị trí l’’ treo lọ cát để đòn 0,5 bẩy cân bằng. P l'' l - Ta có: ddầu = V l'' (l'' l)l' - Suy ra ddầu = dnước (l' l)l'' 0,5 (l'' l)l' hay: Ddầu = Dnước (l' l)l'' Chú ý : Thí sinh làm theo cách khác đúng đáp số và bản chất vật lý vẫn cho đủ điểm.