Đề thi học sinh giỏi huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2016-2017 - Trường THCS Phú Lộc (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2016-2017 - Trường THCS Phú Lộc (Có đáp án)

1. PHỊNG GD KRƠNG NĂNG TRƯỜNG THCS PHÚ LỘC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN NĂM HỌC 2016-2017 MƠN: VẬT LÍ 9 - THCS  (150 phút khơng kể thời gian giao đề) BÀI 1: (5 điểm) Vào lúc 10 giờ một ơ tơ bắt đầu khởi hành đi từ thành phố A về thành phố B (hai thành phố cách nhau 445km) với vận tốc v1 = 45km/h. Lúc 11 giờ một xe máy đi từ thành phố B về A với vận tốc v2 = 55km/h. a. Viết cơng thức vị trí của mỗi xe đối với A. b. Hai xe gặp nhau lúc mấy giờ và cách B bao nhiêu km? c. Xác định vị trí và thời điểm hai xe cách nhau 50km. BÀI 2: ( 4,5 điểm) Dùng một bếp điện để đun một ấm nhơm cĩ khối lượng 0,50 kg chứa 2,5 lít nước ở nhiệt độ ban đầu 20oC trong 30 phút. Sau đĩ đem cân ấm nước thì thu được khối lượng cả ấm và nước là 2,85kg. Cho 3 khối lượng riêng của nước là 1000kg/m , nhiệt dung riêng của nước và nhơm lần lượt là Cn = 4200 6 J/kg.K, CNh = 880 J/kg.K, nhiệt hĩa hơi của nước là Ln = 2,3.10 J/kg. Cho rằng ấm tỏa nhiệt ra mơi trường xung quanh là khơng đáng kể. a. Tính nhiệt lượng thu vào của ấm nước. b. Cho hiệu suất của bếp là 56,49% tính cơng suất của bếp. c. Phải đổ thêm vào ấm bao nhiêu lít nước ở 20oC thì thu được nước cĩ nhiệt độ 70oC. BÀI 3: (4,5 điểm) Một đoạn dây dẫn làm bằng hợp kim Nicrơm cĩ chiều dài l, cĩ tiết diện trịn đường kính 1,674mm và cĩ điện trở là 20 . Biết điện trở suất của Nicrơm là: = 1,1.10-6  .m. (Cho = 3,14) a. Tính chiều dài l của đoạn dây. b. Quấn đoạn dây trên lên một lõi sứ hình trụ trịn bán kính 2 cm để làm một biến trở. Tính số vịng dây của biến trở. c. Cắt dây trên thành hai đoạn khơng bằng nhau rồi mắc song song vào hiêụ điện thế U = 32V thì cường độ dịng điện qua mạch chính là 10A. Tính chiều dài mỗi đoạn đã cắt. BÀI 4: (6 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ: Hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch UAB = 70V các điện trở C R1 = 10 , R2 = 60 , R3 = 30 và biến trở Rx. R1 R2 a. Điều chỉnh biến trở Rx = 20 . Tính số chỉ của vơn kế và ampe kế khi: A B Khĩa K mở. A V Khĩa K đĩng. K b. Đĩng khĩa K, Rx bằng bao nhiêu để vơnkế và ampe kế đều chỉ số khơng? R3 Rx c. Đĩng khĩa K, ampe kế chỉ 0,5A. D Tính giá trị của biến trở Rx khi đĩ. Cho rằng điện trở của vơn kế là vơ cùng lớn và điện trở của ampe kế là khơng đáng kể. HẾT
2. ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM: BÀI 1: a. Chọn mốc tại A, gốc thời gian vào lúc 11 giờ và chiều dương (+) từ A B. Lúc 11 giờ sau 1 giờ xe ơtơ đi từ A đến C cách A một khoảng x01 = 1.45 = 45km. Xe máy bắt đầu đi từ B cách A 445 km và về A v2 (+) v1 A 45km C B 445km (0.5đ) Cơng thức vị trí của xe ơ tơ: x1 = x01 + v1 t  x1 = 45 + 45t (1đ) Cơng thức vị trí của xe máy: x2 = x02 - v2 t  x2 = 445 - 55t (1đ) b. Hai xe gặp nhau khi x1 = x2 (0,5đ)  45 + 45t = 445 – 55t  100t = 400  t = 4 h Vào lúc 11 + 4 = 15h hai xe gặp nhau (0,5đ) Và cách B một khoảng bằng quãng đường xe máy đi được : s = 55 . 4 =220 km (0,5đ) c. Hai xe cách nhau 50km xảy ra hai trường hợp: * Trước khi gặp nhau: Lúc này x1 x2  x1 = x2 + 50  45 + 45t = 445 – 55t + 50  100t = 450  t = 4,5h Vào lúc 11+ 4,5 = 15 giờ 30 phút hai xe cách nhau 50 km. (0,5đ) Cách A một khoảng: - ơtơ: x1 = 45 + 45t = 45 + 45.4,5 = 247,5 km. - xe máy: x2 = 445 - 55t = 445 – 55.4,5 = 197,5 km. (0,5đ) BÀI 2: 3 3 a. Ta cĩ Dn = 1000kg/m => 2,5 lít nước (2,5 dm ) cĩ khối lượng = 2,5 kg. Khối lượng ấm nước trước khi đun: m = 0,5 + 2,5 = 3kg. Sau khi đun khối lượng cịn lại la 2,85kg => cĩ m’ = 0.15kg nước đã bay hơi và nhiệt độ cuối cùng của ấm nước là 100oC. (0,5đ) Nhiệt lượng mà ấm nước thu vào: Qthu = Qn + Qnh + Qhơi  Q thu = mn.Cn. t + mnh.Cnh. t + m’.L 6  Qthu = 2,5.4200.80 + 0,5.880.80 + 0,15.2,3.10  Qthu = 1220200 (J) (1đ) Qthu.100 b. Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra: Qtỏa = = 2160028 (J) (0,5đ) 56,49
3. Q 2160028 Cơng suất của bếp: P = toa = = 1200 (W) (0,5đ) t 1800 c. Gọi m là khối lượng nước đổ thêm vào ấm:  Nhiệt lượng thu vào của nước đổ thêm: Qthu = m.Cn.(70 -20) = m.4200.50 (0,5đ) Ấm cĩ khối lượng 0,5 kg chứa 2,35 kg nước ở 100oC tỏa nhiệt: Qtỏa = 0,5.880.(100 – 70) + 2,35.4200.(100 – 70) = 309300(J) (0,5đ) Mà theo p/t cân bằng nhiệt: Qthu = Qtỏa  m.4200.50 = 309300(J) 309300  m = = 1,47 (kg) (0,5đ) 4200.50 => Thể tích nước cần thêm vào là: m 1,47 V 1,47.10 3 m3 D 1000 = 1,47 lít (0,5đ) BÀI 3: a. Ta cĩ: 1,674 mm = 1,674.10-3 m. 2 3 2 d 1,674.10 -6 2 Tiết diện dây: S = . = .3,14 = 2,2.10 m (0,75đ) 2 2 l R.S 20.2,2.10 6 Ta lại cĩ : R =  l = =40 m (0,75đ) S 1,1.10 6 b. Một vịng dây cĩ chiều dài bằng chu vi lõi sứ. Chu vi lõi sứ: p = d. = 2.r. = 2.2.3,14 =12,56 cm =1,256.10-3m (0,75đ) l 40 Số vịng dây: n = = = 318,47 ( vịng) (0,75đ) p 1,256.10 3 c. Gọi R1 ( ) là điện trở của đoạn thứ nhất.  Điện trở của đoạn thứ hai là 20 - R1 ( ). R1.(20 R1 ) U 32 Khi mắc song song ta cĩ Rtđ = = = 3,2() 20 I 10 2  R1 - 20R1 + 64 = 0 Giải ra ta được : R1 =16  R 2 = 4  R2 = 4  R2 =16  (0,75đ) R .S 16.2,2.10 6 l 1 1 = 32 m 1 1,1.10 6 R .S 4.2,2.10 6 l 2 2 = 8 m (0,75đ) 2 1,1.10 6 BÀI 4: a. * Khi K mở khơng cĩ dịng điện qua I1 C I2 ampe kế. Ampe kế chỉ số khơng. (0,25đ) R1 R2 Sơ đồ thu gọn (R1 nt R2) // (R3 nt Rx) IA Ta cĩ : I1 = I2 = I12 = U/(R1+ R2)= 1 (A)A I B A I3 = Ix = I3x = U/(R3+ Rx)= 1,4 (A) V K Vơn kế đo hiệu điện thế giữa hai điểm C và D R R mà UAD = UAC + UCD 3 x I3 D Ix
4.  UCD = UAD - UAC  UCD = UAD - UAC => UCD = I1.R1 – I2.R2 = 1.10 -1,4.30 = -32 V (0,75đ)  UDC = 32 V. * Khi khĩa K đĩng, điểm C được nối tắt với điểm D nên vơn kế chỉ số khơng. (0,25đ) Mạch điện trở thành: (R1 // R2) nt (R3 // Rx) R1.R3 R2 .Rx 10.30 60.20 Điện trở tương đương Rtđ = = =22,5  R1 R3 R2 Rx 10 30 60 20 U 70 I = = = 3,11 A Rtđ 22,5 U AC 23,32  UAC = I. RCD = 3,11.7,5 = 23,32 V  I1= 2,332(A) R1 10 U CD 70 23,32 I 2= 0,76(A) R2 60 Ta cĩ I1 > I2  dịng điện chạy theo chiều từ C đến D qua ampe kế và cĩ độ lớn: IA = 2,332 – 0,76 = 1,55 (A). (0,75đ) b. Khĩa K đĩng mà dịng điện khơng đi qua ampe kế  Mạch cầu cân bằng : R1 R3 R2 .R3 60.30  R x = = 180 (1đ) R2 Rx R1 10 c. Đĩng khĩa K mạch trở thành: (R1 // R2) nt (R3 // Rx) R1.R3 R2 .Rx 10.30 60.Rx 60.Rx Điện trở tương đương: Rtđ = = = 7,5 + ( ) (0,25đ) R1 R3 R2 Rx 10 30 60 Rx 60 Rx U 70 Dịng điện qua mạch chính: I = = (A) R 60R td 7,5 x 60 Rx 70 525 Hiệu điện thế giữa hai đầu AC : U =I.R = .7,5 = (V) (0,25đ) AC AC 60R 60R 7,5 x 7,5 x 60 Rx 60 R x Cường độ dịng điện qua điện trở R1: U AC 525 1 52,5 52,5(60 Rx ) 3150 52,5Rx I1 = = . = = = (A) (0,5đ) R 60R 10 60R 7,5(60 R ) 60R 450 67,5R 1 7,5 x 7,5 x x x x 60 R x 60 R x 525 Hiệu điện thế giữa hai đầu CB : U =U – U =70 - (V) CB AB AC 60R 7,5 x 60 R x U CB 525 1 Dịng điện qua điện trở R2: I2 = = (70 - ). R 60R 60 2 7,5 x 60 R x 7 8,75 7 8,75(60 R ) 7 525 8,75R = = x = x (A) (0,5đ) 6 60R 6 7,5(60 R ) 60R 6 450 67,5R 7,5 x x x x 60 Rx
5. * Trường hợp dịng điện cĩ cường độ 0,5A qua ampe kế theo chiều từ C đến D (hình vẽ): 3150 52,5Rx 7 525 8,75Rx Ta cĩ : I1 = I2 + IA  = + 0,5 450 67,5Rx 6 450 67,5Rx 3150 52,5Rx 10 525 8,75Rx  =  6(3150 +52,5Rx) = 10(450+67,5Rx) – 6(525+8,75Rx) 450 67,5Rx 6 450 67,5Rx  307,5.Rx =17550  Rx =57,1 ( ) (Nhận) (0,75 đ) * Trường hợp dịng điện cĩ cường độ 0,5A qua ampe kế theo chiều từ D đến C: 3150 52,5Rx 7 525 8,75Rx Ta cĩ : I1 = I2 + IA  = - 0,5 450 67,5Rx 6 450 67,5Rx 3150 52,5Rx 4 525 8,75Rx  =  6(3150 +52,5Rx) = 4(450+67,5Rx) – 6(525+8,75Rx) 450 67,5Rx 6 450 67,5Rx  -97,5.Rx =20250  Rx = -207,7 ( ) Ta thấy Rx < 0 (Loại) (0,5đ) Kết luận: Biến trở cĩ giá trị Rx =57,1 ( ) thì dịng điện qua ampe kế cĩ cường độ 0,5 (A). (0,25đ) (Các bài tập cĩ thể giải bằng nhiều cách. Lập luận chặt chẽ, kết quả chính xác vẫn cĩ điểm tương ứng) o0o