Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 (Có đáp án)

1. PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI Môn: VẬT LÍ 9 Thời gian: 120 phút(không kể thời gian giao đề) ĐỀ RA: Bài 1: (3,0 điểm) Một thuyền đánh cá chuyển động ngược dòng nước làm rơi một các phao. Do không phát hiện kịp, thuyền tiếp tục chuyển động thêm 30 phút nữa thì mới quay lại và gặp phao tại nơi cách chỗ làm rơi 5 km. Tìm vận tốc dòng nước, biết vận tốc của thuyền đối với nước là không đổi. Bài 2: (5,0 điểm) Một khối gỗ hình trụ tiết diện đáy là 150m 2 , cao 30cm được thả nổi trong hồ nước sao cho 2 khối gỗ thẳng đứng. Biết trong lượng riêng của gỗ dg =d (do là trọng lượng riêng của nước 3 0 3 do=10 000 N/m ). Biết hồ nước sâu 0,8m, bỏ qua sự thay đổi mực nước của hồ. a) Tính công của lực để nhấc khối gỗ ra khỏi mặt nước. b) Tính công của lực để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ. Bài 3: (3,0 điểm) Cho hệ giống như hình vẽ. vật m1 có khối lượng 10Kg, vật m2 có khối F' lượng 6Kg. Cho khoảng cách AB = 20cm. B A O Tính chiều dài của thanh OB để hệ cân bằng. Bài 4: (5,0 điểm) 1 2 Cã ba bãng ®Ìn §1, §2, §3( §1 vµ §2 gièng nhau), P1 = F1 P2 = F2 mét nguån ®iÖn cã hiÖu ®iÖn thÕ U = 15V vµ mét ®iÖn trë R. Ng­êi ta thÊy r»ng ®Ó ba ®Ìn nµy s¸ng b×nh th­êng cã thÓ m¾c chóng theo hai c¸ch nh­ hai h×nh vÏ sau: a) X¸c ®Þnh hiÖu ®iÖn thÕ ®Þnh møc cña mçi bãng ®Ìn. b) BiÕt c«ng suÊt tiªu thô cña m¹ch ®iÖn ë h×nh 1 b»ng 15W, x¸c ®Þnh R vµ c«ng suÊt ®Þnh møc cña mçi bãng ®Ìn. c) X¸c ®Þnh c«ng suÊt cña c¸c c¸ch m¾c c¸c bãng ®Ìn vµ cho biÕt c¸ch m¾c nµo tèt h¬n. Xem r»ng ®iÖn n¨ng tiªu thô trªn c¸c bãng ®Ìn lµ cã Ých, cßn ®iÖn n¨ng tiªu thô trªn ®iÖn trë R lµ v« Ých.Bá qua ®iÖn trë cña c¸c d©y nèi Bài 5: (4,0 điểm) Một dây xoắn cuả ấm điện có tiết diện 0.20 mm 2, chiều dài 10 m. Tính thời gian cần thiết để đun sôi 2 lít nước từ 15 oC nếu hiệu điện thế được đặt vào hai đầu dây xoắn là 220V. Biết hiệu suất cuả ấm là 80%, điện trở suất cuả chất làm dây xoắn là 5,4. 10-5m, nhiệt dung riêng cuả nước là 4200 J/kg.K. Hết
2. HƯỚNG DẪN CHẤM Bài 1: (3,0 điểm) s1’ - Gọi A là điểm thuyền làm rơi phao. C B v1 là vận tốc của thuyền đối với nước A s2’ s2 s1 A v2 là vận tốc của nước đối với bờ. Nước Trong khoảng thời gian t1 = 30 phút thuyền đi được : s1 = (v1 - v2).t1 Trong thời gian đó phao trôi được một đoạn : s2 = v2t1 - Sau đó thuyền và phao cùng chuyển động trong thời gian (t) đi được quãng đường s 2’ và s1’ gặp nhau tại C. Ta có: s1’ = (v1 + v2) t ; s2’ = v2 t Theo đề bài ta có : s2 + s2’ = 5 hay v2t1 + v2t = 5 (1) Mặt khác : s1’ - s1 = 5 hay (v1 + v2) t - (v1 - v2).t1 = 5 (2) 5 Từ (1) và (2) t1 = t Từ (1) v2 = = 5 km/h 2t1 Bài 2: (5,0 điểm) 3 3 a) - Thể tích khối gỗ: Vg = S.h = 150 . 30 = 4500 cm = 0,0045 m - Khối gỗ đang nằm im nên: Pg = FA dgVg = doVc d gVg 2 4500 hc = = . = 20 cm = 0,2 m d o .S 3 150 2 2 - Trọng lượng khối gỗ là: P = dgVg = d Vg = 10000.0,0045 = 30 N 3 0 3 F.S 30.0,2 - Vì lực nâng khối gỗ biến thiên từ 0 đến 30 N nên : A = = = 3 (J) 2 2 b) Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng lên toàn bộ khối gỗ là: FA = doVg = 10 000.0,0045 = 45 N - Phần gỗ nổi trên mặt nước là : 10 cm = 0,1 m F.S 45.0,1 * Công để nhấn chìm khối gỗ trong nước: A = = = 2,25 (J) 2 2 * Công để nhấn chìm khối gỗ xuống đáy hồ: A = F.S = 45.(0,8 - 0,3) = 22,5 (J) * Toàn bộ công đã thực hiện là A = A1 + A2 = 2,25 + 22,5 = 24,75 (J) Bài 3: (3,0 điểm) - Trọng lượng của vật m1: P1 = F1 = 10.m1 = 100N - Trọng lượng của vật m2: P2 = F2 = 10.m2 = 60N - Do vật m1 nặng hơn m2 nên m1 đi xuống vậy đầu B có xu thế đi lên: F 100 - Độ lớn lực tác dụng lên đầu B: F' 50N 2 2
3. - Áp dụng hệ thức cân bằng của đòn bảy ta có: - Chiều dài thanh OB: OB = OA + AB = 100 + 20 = 120 (cm) Bài 4: (5,0 điểm) 1. §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng vµ c«ng suÊt tiªu thô cña c¸c bãng ®Ìn t­¬ng øng víi c¸c h×nh : 2 a R1 R1 2R3 a a 2 U a RD R3 PD RD I1 a .RD (1) 2 2 R RD 2 b 2R1.R3 b a 2 U b RD ; PD RD .I2 b .RD (2) 2R1 R3 R RD V× c¸c bãng ®Ìn ®Òu s¸ng b×nh th­êng nªn: a b PD PD 2 2 R1 2R3 2R1R3 2 U U  R (3) a b a b 2 2 2R R  a .RD b .RD RD .RD R 1 3 R RD R RD Theo h×nh a vµ h×nh b ta cã I3=2I1; U3=2U1. U3 2U1 U1 R3 R1 R1 R2 R3 R I3 2I1 I1 3R U 15 6 Ra I D 2 3 Ra R 3 R D R R 2 6 U 6 U I R R 6V;U U 03 3 03 3 3 R 01 02 2 2 VËy, hiÖu ®iÖn thÕ ®Þnh møc cña ®Ìn §1, §2, §3 lÇn l­ît lµ: 3V, 3V vµ 6V. 2. Theo h×nh a ta cã c«ng suÊt tiªu thô cña toµn m¹ch ®iÖn lµ: Pa = UI3 = 2UI1 P 15 1 I a 0,5A I 2I 2. 1A 1 2U 2.15 3 1 2 §iÖn trë cña mçi bãng ®Ìn vµ R lµ: 6 6 R 6 I3 1 P01 P02 U01I1 3.0,5 1,5W P03 U03.I3 6.1 6W HiÖu suÊt cña c¸c c¸ch m¾c c¸c bãng ®Ìn: - Theo s¬ ®å h×nh a: a PD 2P1 P3 2.1,5 6 3 H1 60% Pa Pa 15 5 - Theo s¬ ®å h×nh b: b PD 2P01 P03 2.1,5 6 9 H1 40% Pb U.(I1 I3) 15(0,5 1) 22,5 VËy, m¾c c¸c bãng ®Ìn theo s¬ ®å h×nh a tèt h¬n m¾c c¸c bãng ®Ìn theo s¬ ®å h×nh b. Bài 5: (4,0 điểm) - Tính được điện trở cuả dây xoắn là: l 10 R 5,4.10 5. 27( ) s 0,2.10 6
4. U 220 - Cường độ dòng điện qua bếp : I = 8,14 (A) R 27 - Tính được nhiệt lượng cần cho nước đã cho đến sôi(Q hữu ích): Q = cm(t2 – t1) = 4200 J/kg.K.2kg.(100 -15) = 714000J - Do bếp có hiệu suất nên nhiệt lượng bếp phải cấp : Qi Qi.100% 71400.100% H .100% 80% =>Q 892500 (J) Q H 80% - Nhiệt lượng này do điện năng chuyển thành từ dây xoắn. Vậy thời gian cần thiết cho nước sôi : Q 892500 Q = A = U.I.t = >t = 497,9(s) = 8,3(phút) UI 220.8,14