Đề thi chọn học sinh giỏi văn hóa cấp tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Bắc Giang (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi văn hóa cấp tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Bắc Giang (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA CẤP TỈNH BẮC GIANG NĂM HỌC 2015 – 2016 MÔN THI: VẬT LÍ - LỚP 9 ĐỀ CHÍNH THỨC Ngày thi: 20/3/2016 (Đề thi gồm 02 trang) Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian giao đề Bài 1. (3,5 điểm) Hai ca nô làm nhiệm vụ đưa thư giữa hai bến sông A và B dọc theo bờ sông như sau: hàng ngày vào lúc quy định hai ca nô rời bến A và B chạy đến gặp nhau, trao đổi bưu kiện cho nhau rồi quay trở lại. Nếu hai ca nô cùng rời bến một lúc thì ca nô từ A phải đi mất 1,5h mới trở về đến bến, còn ca nô từ B phải đi mất 2,5h. Biết rằng hai ca nô có cùng tốc độ đối với nước v1 không đổi và nước chảy với tốc độ v2 không đổi. Bỏ qua thời gian trao đổi bưu kiện. 1. Tính tốc độ trung bình của mỗi ca nô trên cả quãng đường đi và về. 2. Muốn cho hai ca nô đi mất thời gian như nhau thì ca nô ở B phải xuất phát muộn hơn ca nô ở A một khoảng thời gian bằng bao nhiêu? Bài 2. (3,5 điểm) 2 Người ta bỏ một thỏi sắt hình trụ có diện tích đáy 5cm , khối lượng m 1 = 200g có nhiệt độ t 1 = 0 2 0 377 C vào một bình hình trụ có diện tích đáy S = 20cm chứa m2 = 500g nước ở nhiệt độ t 2 = 20 C. Bỏ qua mọi hao phí. 1. Tính nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt được thiết lập. Bỏ qua phần nước đã bị hóa hơi. 2. Do có một lượng nước bị hóa hơi, nên nhiệt độ cân bằng của hệ là t = 280C. a. Tính lượng nước đã bị hóa hơi. b. Tính mực nước chênh lệch trong bình trước và sau khi thả khối trụ, khi cân bằng nhiệt được thiết lập. Cho biết nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/kg.K, của nước là 4200 J/kg.K khối lượng 3 3 riêng của sắt D1 = 7800 kg/m , khối lượng riêng của nước D2 = 1000 kg/m , nhiệt hóa hơi của nước là L = 2,3.106 J/Kg. Bài 3. (4,0 điểm) K Cho mạch điện như hình 1: nguồn điện không đổi có suất điện A động E = 6 V, điện trở trong r = 3 ; điện trở của đèn không đổi R _ đ + M Đ N D = 3 , R1 = 3 ; AB là một biến trở. Ampe kế, dây nối và khoá K E, r có điện trở không đáng kể. R1 1. K mở, khi con chạy C ở vị trí A hoặc B thì công suất tỏa nhiệt trên mạch ngoài như nhau. Tính điện trở toàn phần của biến C trở. A B 2. K đóng, di chuyển con chạy C để đèn sáng nhất. Xác định Hình 1 điện trở phần AC của biến trở khi đó. 3. K đóng, di chuyển con chạy C từ A đến B. Hãy vẽ đồ thị biểu diễn hiệu điện thế giữa hai cực của đèn theo cường độ dòng điện chạy qua nguồn. Bài 4. (4,0 điểm) Vật sáng AB có dạng một đoạn thẳng nhỏ đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20 cm. 1. Cho AB cách thấu kính 30 cm. Xác định vị trí, tính chất và số phóng đại ảnh của AB qua thấu kính. Vẽ hình.
2. 2. Sau thấu kính, đặt một gương phẳng G có mặt phản xạ hướng về thấu kính, vuông góc với trục chính và cách thấu kính một khoảng a. Di chuyển vật AB dọc theo trục chính trong khoảng giữa thấu kính và gương, hệ luôn cho hai ảnh một ảnh thật và một ảnh ảo có cùng kích thước. Xác định a. Bài 5. (3,0 điểm) Đường sức từ 1. Hai thanh ray dẫn điện thẳng dài song song nằm trong mặt B phẳng ngang, hai đầu nối với điện trở R. Một thanh kim loại AB đặt trên hai ray, toàn bộ hệ thống đặt trong từ trường đều với đường R sức từ có phương thẳng đứng (hình 2). Kéo AB trượt thẳng đều từ trái sang phải (trong quá trình chuyển động AB luôn tiếp xúc với A hai ray), trong mạch xuất hiện dòng điện chạy qua thanh AB theo Hình 2 chiều từ A đến B. Xác định chiều của đường sức từ. 2. Người ta truyền tải một công suất điện không đổi P trên cùng một đường dây dẫn bằng một máy biến thế. Ban đầu hiệu điện thế truyền đi là U 1 = 110 KV thì công suất hao phí là P1 . Khi hiệu điện thế truyền đi là U 2 = 220 KV thì công suất hao phí tăng hay giảm bao nhiêu phần trăm so với trước. Bài 6. (2,0 điểm) Một chiếc xe lăn nhỏ chuyển động trên mặt phẳng ngang với tốc độ không đổi v. Để xác định tốc độ v của chiếc xe, một học sinh tiến hành như sau: - Chọn một điểm O cố định làm mốc và xác định vị trí của chiếc xe theo thời gian. - Số liệu thu được trong bảng sau: Thời gian (s) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Vị trí (cm) 17,4 31,5 40,6 51,2 61,3 72,5 85,1 94,5 1. Từ số liệu trên, em hãy vẽ đồ thị biểu diễn vị trí của chiếc xe theo thời gian. 2. Từ đồ thị trên, hãy xác định tốc độ của chiếc xe. Hết (Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) Họ và tên thí sinh: .SBD Giám thị 1: (Họ tên và chữ kí) . Giám thị 2: (Họ tên và chữ kí) .
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯỚNG DẪN CHẤM BẮC GIANG BÀI THI CHỌN HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA CẤP TỈNH NGÀY THI: 20/3/2016 ĐỀ CHÍNH THỨC MÔN THI: VẬT LÍ - LỚP 9 Bản hướng dẫn chấm có 05 trang Bài Nội dung Điểm A C B a. Gọi vị trí hai ca nô gặp nhau là C, đặt AC = s1 ; CB =s2 ; AB = s = s1 + s2. Vì thời gian ca nô B đi hết nhiều hơn ca nô A chứng tỏ nước chảy từ B đến A. Vận tốc trung bình của ca nô A và ca nô B lần lượt là: 2s 2s 2s v2 - v2 v = 1 = 1 = 1 = 1 2 (1) 0,75 A t t +t' s s v A 1 1 1 + 1 1 v1 + v2 v1- v2 2s 2s 2s v2 - v2 v = 2 = 2 = 2 = 1 2 (2) Bài B t t +t' s s v 0,75 B 2 2 2 + 2 1 1. v1-v2 v1 + v2 Từ (1) và (2) vA = vB b. Thời gian ca nô đi từ A đến C rồi từ C về A là: 0,25 ' ' s2 s1 s tA = t1 +t1 = t2 + t1 = + = v1 +v2 v1 +v2 v1 +v2 - Thời gian ca nô đi từ B C B: ' ' s1 s2 s tB = t2 + t2 = t1 + t2 = + = 0,25 v1-v2 v1-v2 v1-v2 Theo bài ra: s tA = 1,5 1,5 s = 1,5v1 + 1,5v2 (3) v1 +v2 s tB = 2,5 1,5 s = 2,5v1 - 2,5v2 (4) v1- v2 Từ (1) và (2) 2,5v – 2,5v = 1,5v + 1,5v 1 2 1 2 0,5 v1 = 4 v2 Thay vào (3) ta có: s = 4.1,5v2 + 1,5v2 = 7,5v2 Vì vận tốc trung bình của hai ca nô luôn bằng nhau nên để hai ca nô đi hết thời gian bằng nhau thì tổng quãng đường phải bằng nhau tức là chúng phải gặp nhau ở giữa quãng 0,25 đường tại điểm D. Thời gian ca nô đi từ A đến D là: s 7,5v2 t = = = 1,25h (h) 0,25 2(v1- v2 ) 2(4v2 - v2 ) Thời gian ca nô đi từ B đến D là: s 7,5v t' = = 2 = 0,75 (h) 2(v +v ) 2(4v + v ) 1 2 2 2 0,25
4. Hai ca nô đến D cùng một lúc nên ca nô B phải đi sau một khoảng thời gian là: 0,25 t’- t = 1,25 – 0,75 = 0,5h = 30 phút. 6 m1 0.2.10 1. Chiều cao của khối trụ: h1 5,12cm D1S1 7800.5 m 0.5.106 2 0,25 Chiều cao ban đầu của mực nước trong bình: h2 25cm D2S 1000.20 Khối trụ chìm hoàn toàn trong nước. Phương trình cân bằng nhiệt: m1c1(t1 tcb ) m2c2 (tcb t2 ) 0,25 m c t m c t 0,2.460.377 0,5.4200.20 t 1 1 1 2 2 2 350 Bài cb m c m c 0,2.460 0,5.4200 0,5 2. 1 1 2 2 2. Gọi m là khối lượng nước bị hóa hơi: a.Phương trình cân bằng nhiệt: m c (t t ) (m m)c (t t ) mc (100 t ) m.L 1 1 1 2 2 2 2 2 0,5 m(L c2 (100 t2 ) c2 (t t2 )) m1c1(t1 t) m2c2 (t t2 ) m c (t t) m c (t t ) m 1 1 1 2 2 2 5,88g L c2 (100 t2 ) c2 (t t2 ) 0,5 3 0,25 b.Thể tích nước lúc sau: V2 494,12cm m1 3 Thể tích của khối trụ: V1 25,64cm 0,25 D1 V V Chiều cao cột nước lúc sau: h 1 2 26cm 0,25 S Sự chênh lệch mức nước trong bình: h h h0 1cm 0,25 Bài 1. K mở, khi con chạy C ở A, mạch được vẽ lại như 3 sau: Đặt RMN = x, ta có: (R R )R 3(R 3) x = AB đ 1 AB 0,25 RAB Rđ R1 RAB 6 E Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = 0,25 x r E 2 x Công suất tỏa nhiệt ở mạch ngoài là: P 0,25 (x r)2 - Khi con chạy C ở B, mạch được vẽ lại như sau: - Đặt R’MN = y, ta có: R R y = R đ 1 R 1,5 AB AB 0,25 Rđ R1 - Cường độ dòng điện qua mạch chính là: E I’ = 0,25 y r E 2 y Công suất tỏa nhiệt ở mạch ngoài là: P' (y r)2
5. E 2 x E 2 y Theo bài ra, ta có: P = P’ (x r)2 (y r)2 0,25 (x r)2 y (y r)2 x (x2 r 2 2xr)y (y2 r 2 2yr)x x2 y r 2 y 2xry y2 x r 2 x 2yrx xy(y x) r 2 (y x) 2 3(RAB 3) 2 xy = r (RAB 1,5) = 3 = 9 RAB 6 Giải phương trình ta được: RAB = 3 (t/m) 0,5 RAB = -4,5 (loại) Vậy điện trở toàn phần của biến trở AB là 3 2. Khi K đóng: Ta chập các điểm A và B lại với nhau như hình vẽ. - Đặt điện trở tương đương cụm AC là X, điện trở phần AC của biến trở x. Ta có: X + 3 3 0,25 Bài R ACD = X + R1 =X+3, R AD = 3. X + 6 - Cường độ dòng điện trong mạch chính : E E 6(X+6) I = = = R +r X + 3 3 6X+27 0,25 AD +3 X + 6 Cường độ dòng điện chạy qua đèn là: R AD 6(X+6) X + 3 3 18X+54 Iđ =I. = 0,25 R AD +R đ 6X+27 X + 6 6X+27 Ta thấy đèn sáng nhất khi Iđ lớn nhất khi Xmax. 2 x 3 - x 1 x + (3 - x) 3 - Mặt khác: X = = . (*) (BĐT Cô - si) 3 3 2 4 0,25 Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi: x = 3 – x x = 1,5() 0,25 3. Khi K đóng hiệu điện thế trên đèn là hiệu điện thế mạch ngoài: U E Ir ) Đồ thị U mạch ngoài theo I d V ( đ E E 6(X+6) 9 U I = = = =1+ 2.14 R +r X + 3 3 6X+27 6X+27 AD +3 2.12 X + 6 2.1 9 4 2.08 Imax 1 (A) 27 3 2.06 9 2.04 Imin (A) 7 2.02 0,75 I (A) Vậy đồ thị của Ud theo I là một đoạn thẳng. 2 1.28 1.30 1.32 1.34 * Chú ý: Tính được Imax ; Imin: 0,25 điểm/ý đúng. Vẽ đồ thị đúng 0,25 điểm.
6. 1. Vị trí, tính chất ảnh của AB qua thấu kính: df 0,5 - Vị trí của ảnh: d ' 60cm. d f 0,5 d ' - Số phóng đại ảnh: k 2. d 0,5 - Kết luận: AB qua thấu kính cho ảnh thật cách thấu kính 60 cm và ảnh cao gấp ba lần vật. -Vẽ hình minh họa B A F’ A’ F 0,5 Bài B’ 4 2. Sơ đồ tạo ảnh AB O A' B ' +) số phóng đại ảnh k1. d d ' 0,25 AB G A B O A B B 1 1 2 2 0,25 ' ' G +) d1 d1;d2 d2 số phóng đại ảnh k2. O A d d1 f +) k1 0,25 f d a ' ' +) Với: a d d1;d1 d1;d2 a d1 d2 2a d 0,25 f f k2 f d2 f 2a d1 0,25 +) Theo giả thiết k1 k2 0,25 a f 20cm. 0,5 1. Khi kéo AB sang phải, dòng điện cảm ứng chạy qua AB nên AB chịu tác dụng của lực 0,75 từ hướng ngược chiều chuyển động của AB. Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định được chiều của đường sức từ hướng thẳng đứng từ 0,75 trên xuống. P 2 R 2. Áp dụng công thức: P = U 2 0,5 Bài - Vì P và R không đổi nên khi tăng hiệu điện thế thì P giảm. 5 0,75
7. P P U 2 U 2 - Ta có: 1 2 .100 2 1 .100 75%. = 2 0,25 P1 U2 Vậy công suất hao phí giảm 75% so với trước. 1. Đồ thị: Kẻ đường thẳng gần nhất đi qua các điểm thực nghiệm Đồ thị vị trí - thời gian Vị trí(cm) 120 100 80 60 1,0 Bài 6 40 20 t(s) 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Chú ý: Nếu HS lấy được tọa độ các điểm chính xác, vẽ hình chưa đúng dạng thì trừ 0,5 điểm 2. - Vì theo cách chọn mốc O nên ta có: S = khoảng cách từ vị trí đến O. 0,25 - Từ đồ thị, hệ số góc của đường thẳng là v 0,25 +) Lấy hai điểm trên đồ thị. 0,25 87 39 +) Tính được hệ số góc của đường thẳng: v 24,0(cm/s) 0,25 4 2 Chú ý: - Học sinh làm cách khác đúng cho điểm tối đa của phần đó; - Giải sai ra kết quả đúng không cho điểm; - Sai hoặc thiếu đơn vị trừ 0,25 điểm cho một lỗi, toàn bài trừ không quá 0,5 điểm do lỗi đơn vị.