Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2013-2014 - Trường THCS Kim Thư (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2013-2014 - Trường THCS Kim Thư (Có đáp án)

1. PHÒNG GD&ĐT THANH OAI ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 TRƯỜNG THCS KIM THƯ NĂM HỌC 2013 - 2014 Môn: Vật lí (Thời gian 150 phút không kể thời gian giao đề ) Câu 1 (4 điểm): Hai vật chuyển động đều trên cùng một đường thẳng. Nếu chúng đi lại gần nhau thì cứ sau 1 phút khoảng cách giữa chúng giảm đi 330m. Nếu chúng đi cùng chiều (cùng xuất phát và vẫn đi với vận tốc như cũ) thì cứ sau 10 giây khoảng cách giữa chúng lại tăng thêm 25m. Tính vận tốc của mỗi vật. Câu 2 (3 điểm): Trong 3 bình cách nhiệt giống nhau đều chứa lượng dầu như nhau và có cùng nhiệt độ ban đầu. Đốt nóng một thỏi kim loại rồi thả vào bình thứ nhất. Sau khi bình thứ nhất thiết lập cân bằng nhiệt ta nhấc khối kim loại cho sang bình thứ hai. Sau khi bình thứ hai thiết lập cân bằng nhiệt ta nhấc khối kim loại cho sang bình thứ ba. Hỏi nhiệt độ của dầu trong bình thứ ba tăng bao nhiêu nếu dầu trong bình thứ hai tăng 50C và trong bình thứ nhất tăng 200C? Câu 3 (4 điểm) 0 Hai gương phẳng G 1, G2 quay mặt phản xạ vào nhau và tạo với nhau một góc 60 . Một điểm S nằm trong khoảng hai gương. a) Hãy vẽ hình và nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S phản xạ lần lượt qua G 1, G2 rồi quay trở lại S. b) Tính góc tạo bởi tia tới xuất phát từ S và tia phản xạ đi qua S. Câu 4 (4 điểm) RV Cho mạch điện như hình 1. Biết: U = 180V; R1 = 2000; R2 = 3000. V a) Khi mắc vôn kế có điện trở R v song song với R R2 R1, vôn kế chỉ U1 = 60V. Hãy xác định cường độ dòng 1 điện qua các điện trở R1 và R2. A B C b) Nếu mắc vôn kế song song với điện trở R 2, vôn kế chỉ bao nhiêu? Câu 5 (5 điểm) + U Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế giữa Hình 1 hai điểm A và B là 20V luôn không đổi. A B R4 Biết R1 = 3 , R2 = R4 = R5 = 2 , R3 = 1 . Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. + - 1. Khi khoá K mở. Tính: R5 R3 a) Điện trở tương đương của cả mạch. R1 b) Số chỉ của ampe kế. K 2. Thay điện trở R 2 và R4 lần lượt bằng điện trở R x và R2 Ry, khi khoá K đóng và mở ampe kế đều chỉ 1A. Tính A giá trị của điện trở R và R trong trường hợp này. x y Hình 2 Hết Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm Họ và tên thí sinh: Số báo danh: 1
2. HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HSG LỚP 9 NĂM HỌC 2013 - 2014 Môn: Vật lí (Học sinh làm bài theo cách khác thống nhất cho điểm tương ứng với đáp án) Câu 1 (4 điểm) Hai vật chuyển động đều trên cùng một đường thẳng. Nếu chúng đi lại gần nhau thì cứ sau 1 phút khoảng cách giữa chúng giảm đi 330m. Nếu chúng đi cùng chiều (cùng xuất phát và vẫn đi với vận tốc như cũ) thì cứ sau 10 giây khoảng cách giữa chúng lại tăng thêm 25m. Tính vận tốc của mỗi vật. Nội dung cần đạt Điểm Gọi vận tốc của hai vật là v và v (giả sử v < v ). 1 2 1 2 0,5 Đổi 1 phút = 60s. Khi 2 vật đi ngược chiều: Quãng đường vật 1 và vật 2 đi được trong 1 phút lần lượt là: s1 = 60.v1 (m) (1) 0,5 s2 = 60.v2 (m) (2) Mà khoảng cách giữa chúng giảm đi 330m, tức là: 0,5 s1 + s2 = 330 (m) (3) Thay (1), (2) vào (3). Ta có: 60.v1 + 60.v2 = 330 0,5 v1 + v2 = 5,5 m/s (4) Khi 2 vật đi cùng chiều: Quãng đường vật 1 và vật 2 đi được trong 10 giây lần lượt là: ' 0,5 S1 = 10.v1 (m) (5) ' S2 = 10.v2 (m) (6) Mà khoảng cách giữa chúng tăng 25m, tức là: ' ' 0,5 S2 - S1 = 25 (m) (7) Thay (5), (6) vào (7). Ta có: 10.v2 - 10.v1 = 25 0,5 v2 - v1 = 2,5 m/s (8) Giải hệ 2 phương trình (4) và (8), ta có : 0,5 v1 = 1,5m/s ; v2 = 4m/s. Câu 2 (3 điểm) Trong 3 bình cách nhiệt giống nhau đều chứa lượng dầu như nhau và có cùng nhiệt độ ban đầu. Đốt nóng một thỏi kim loại rồi thả vào bình thứ nhất. Sau khi bình thứ nhất thiết lập cân bằng nhiệt ta nhấc khối kim loại cho sang bình thứ hai. Sau khi bình thứ hai thiết lập cân bằng nhiệt ta nhấc khối kim loại cho sang bình thứ ba. Hỏi nhiệt độ của dầu trong bình thứ ba tăng bao nhiêu nếu dầu trong bình thứ hai tăng 50C và trong bình thứ nhất tăng 200C? Nội dung cần đạt Điểm Gọi nhiệt độ ban đầu của dầu trong 3 bình là t ; nhiệt dung của bình dầu là c và của 0 1 0,5 khối kim loại là c2 ; độ tăng nhiệt độ của bình 3 là x. Khối lượng dầu m 1 , khối lượng 2
3. kim loại m2 Sau khi thả khối kim loại vào bình 1 thì nhiệt độ của bình dầu 1 khi cân bằng nhiệt 0,5 là: t0 + 20. Sau khi thả khối kim loại vào bình 2 thì nhiệt độ của bình dầu 2 khi cân bằng nhiệt 0,5 là: t0 + 5. Phương trình cân bằng nhiệt khi thả khối kim loại vào bình 2 là: 0,5 m1c1.5 = m2c2.[( t0 + 20) – (t0 + 5)] = m2c2.15 (1) Phương trình cân bằng nhiệt khi thả khối kim loại vào bình 3 là: m1c1x = m2c2.[(t0 + 5) – ( t0 + x) ] = m2 c2.(5 – x) (2) 0,5 Chia vế với vế của (1) và (2) ta được: 5 15 0 0,5 x 1,25 C x 5 x Vậy độ tăng nhiệt độ của bình 3 là: 1,250C Câu 3 (4 điểm) 0 Hai gương phẳng G 1 , G2 quay mặt phản xạ vào nhau và tạo với nhau một góc 60 . Một điểm S nằm trong khoảng hai gương. a) Hãy vẽ hình và nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S phản xạ lần lượt qua G 1, G2 rồi quay trở lại S. b) Tính góc tạo bởi tia tới xuất phát từ S và tia phản xạ đi qua S. Nội dung cần đạt Điểm a) 1,0 Cách vẽ: 0,25 + Lấy S1 đối xứng với S qua G1 + Lấy S2 đối xứng với S qua G2 0,25 + Nối S1 và S2 cắt G1 tại I cắt G2 tại J 0,25 + Nối S, I, J, S và đánh hướng đi ta được tia sáng cần vẽ. 0,25 3
4. b) Ta phải tính góc ISR. 0,25 Kẻ pháp tuyến tại I và J cắt nhau tại K Trong tứ giác IKJO có 2 góc vuông I và J và có góc O = 600 0,50 Do đó góc còn lại IKJ = 1200 0 Suy ra: Trong JKI có: I1 + J1 = 60 0,25 Mà các cặp góc tới và góc phản xạ I = I ; J = J 1 2 1 2 0,5 0 Từ đó: I1 + I2 + J1 + J2 = 120 Xét SJI có tổng 2 góc : I + J = 1200 IS J = 600 0,5 Do vậy: ISR = 1200 (Do kề bù với ISJ) RV Câu 4 (4 điểm) Cho mạch điện như hình 1. Biết: U = 180V; V R1 = 2000; R2 = 3000. a) Khi mắc vôn kế có điện trở R song song với V v R1 R2 R1, vôn kế chỉ U 1 = 60V. Hãy xác định cường độ dòng A C B điện qua các điện trở R1 và R2. b) Nếu mắc vôn kế song song với điện trở R2, vôn kế chỉ bao nhiêu? U Hình 1 Nội dung cần đạt Điểm a) V IV R V 2 I 1 Rv1 B U Cường độ dòng điện qua R1 là: U1 60 I1 = 0,03(A) 0,75 R1 2000 Cường độ dòng điện qua R2 là: U U AB 180 60 I2 = 0,04(A) 0,75 R2 3000 b) V R1 R2 I1 C 0,5 A B + U 4
5. Trước hết ta tính RV: Từ hình vẽ câu a ta có: 0,5 I2 = IV + I1 Hay: IV = I2 – I1 = 0,04 - 0,03 = 0,01(A). U 60 Vậy: R =1 6000() V 0,5 IV 0,01 U Ta có: UBC = I.RBC = .RBC R1 RBC U R .R 0,5 =. V 2 RV .R2 RV R2 R1 RV R2 Thay số vào ta được: UBC = 90V Vậy vôn kế chỉ 90V. 0,5 Câu 5 (5 điểm): Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là 20V luôn không đổi. A B R4 Biết R1 = 3 , R2 = R4 = R5 = 2 , R3 = 1 . + - Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. R 1) Khi khoá K mở. Tính: 5 R3 R a) Điện trở tương đương của cả mạch. 1 b) Số chỉ của ampe kế. K R2 2) Thay điện trở R 2 và R4 lần lượt bằng điện trở A Rx và Ry, khi khoá K đóng và mở ampe kế đều chỉ 1A. Hình 2 Tính giá trị của điện trở Rx và Ry trong trường hợp này. Nội dung cần đạt Điểm 1) Khi K mở ta có mạch sau : {(R1 nt R3 ) // (R2 nt R4)} nt R5 a) Điện trở R13: 0,25 R13 = R1+ R3 = 3 + 1 = 4 Điện trở R : 24 0,25 R24 = R2 + R4 = 2 + 2 = 4 R13.R24 4 4 Điện trở R1234 = 2 0,25 R13 R24 4 4 Điện trở tương đương cả mạch: RAB = R5 + R1234 = 2 + 2= 4 0,25 b) Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB: 0,25 5
6. U 20 I = 5A RAB 4 Vì R5 nt R1234 nên I5 = I = 5A 0,25 Hiệu điện thế đoạn mạch mắc song song: 0,25 U1234 = I R1234 = 5 2 = 10V Vì R13 // R24 nên U13 = U24 = U1234 = 10V 0,25 Cường độ dòng điện qua R24 : U24 10 0,25 I24 = 2,5A R24 4 Số chỉ của ampe kế: IA = I24 = 2,5A 0,25 2) Khi K mở ta có cấu trúc mạch sau : R5 nt [(R1 nt R3) // (Rx nt Ry)] Cường độ dòng điện qua cả mạch: U I (R1 R3 ).(Rx Ry ) R5 R1 R3 Rx Ry 20 20(4 R R ) 0,25 x y 4.(R R ) 2(4 R R ) 4.(R R ) 2 x y x y x y 4 Rx Ry 10(4 R R ) x y (1) (4 Rx Ry ) 2.(Rx Ry ) Vì R13 // Rxy nên : I R R 1 4 4 R R 0,25 A 1 3 hay I x y (2) I R1 R3 Rx Ry I 4 Rx Ry 4 Từ (1) và (2) suy ra: 4 R R 10(4 R R ) x y x y 0,25 4 (4 Rx Ry ) 2.(Rx Ry ) Biến đổi Rx + Ry = 12 (3) 0,25 Từ (3) 0 < Rx; Ry < 12 (4) Khi K đóng: R5 nt (R1 // Rx ) nt (R3 // Ry) Cường độ dòng điện trong mạch chính: 20 I ' R1.Rx R3.Ry R5 R1 Rx R3 Ry 6
7. 20 20 I ' 3R R 3R 12 R 2 x y 2 x x 3 Rx 1 Ry 3 Rx 13 Rx 20(3 R )(13 R ) I ' x x (5) 2(3 Rx )(13 Rx ) 3Rx (13 Rx ) (12 Rx )(3 Rx ) 0,25 Vì R1 // Rx nên: I A R1 ' I R1 Rx 0,25 1 3 ' 3 Rx ' hay I (6) I 3 Rx 3 Từ (5) và (6) suy ra: 3 R 20(3 R )(13 R ) 0,25 x x x 3 2(3 Rx )(13 Rx ) 3Rx (13 Rx ) (12 Rx )(3 Rx ) 2 6Rx – 128Rx + 666 = 0 0,25 Giải phương trình bậc hai ta được hai nghiệm 0,25 Rx1 = 12,33 , Rx2 = 9 theo điều kiện (4) ta loại Rx1 nhận Rx2 = 9 Suy ra R = 12 – R = 12 – 9 = 3 y x 0,25 Vậy Rx= 9 ; Ry = 3 . Hết 7