Đề thi học sinh giỏi tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Bảng A - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Thanh Hóa (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Bảng A - Năm học 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Thanh Hóa (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT THANH HÓA KỲ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH PHÒNG GD&ĐT HUYỆN YÊN ĐỊNH Năm học 2015 - 2016 Đề chính thức Đề thi môn: Vật lý lớp 9 - Bảng A thức Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1. Cơ học (4 điểm) a) Anh cảnh sát giao thông ngồi trên một chiếc ôtô chạy trên một đường thẳng dùng máy đo để đo vận tốc của một chiếc ôtô chạy trước đó và một chiếc ôtô chạy sau đó, cả ba xe chạy cùng chiều. Máy cho biết vận tốc của xe phía trước và xe phía sau tương ứng là v1=7m/s và v2=12m/s. Biết vận tốc của các xe này đối với mặt đường lần lượt là V 1=90km/h và V2=72km/h. Máy đo cho biết độ lớn vận tốc của các vật chuyển động đối với máy. Hãy xác định vận tốc của xe cảnh sát đối với mặt đường. b) Một cái cốc hình trụ thành và đáy rất mỏng có độ cao H và thể tích V khi thả nổi theo phương thẳng đứng trên mặt một chất lỏng có khối lượng riêng D chứa trong một thùng lớn thì đáy cốc ngập sâu vào chất lỏng một khoảng h. Nếu cho cốc chìm hoàn toàn xuống đáy thùng (không khí không đọng lại trong cốc) thì lực mà đáy thùng tác dụng lên cốc là bao nhiêu? Bài 2. Nhiệt học (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 50C và dầu trong bình thứ nhất tăng thêm 20 0C? Dầu không bị trào ra khỏi bình trong suốt quá trình trên. Bài 3. Điện, từ học (7 điểm) 1. 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; R 3=2; R 4=3 và R =5. Khi mắc đoạn mạch trên vào một hiệu điện thế có thể thay đổi được, đo hiệu 5 Hình 1 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 dòng điện vào hiệu điện thế như hình 2. I(A) 1a) Nhánh nào có điện trở lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần so với nhánh kia? 5 Nhánh I (ứng với đường số I trên đồ thị) có thể bao gồm những điện trở nào trong 5 4 II I điện trở đã cho trên đây? 3 1b) Khi mắc mạch vào một hiệu điện thế không đổi, để công suất tiêu thụ trên 2 1 toàn mạch lớn nhất thì trên nhánh có hai điện trở phải mắc những điện trở nào? Tại U(V) sao? 0 8 16 24 32 40 2. Một thí nghiệm được bố trí như hình 3: Ống nhôm M được đặt nằm ngang Hình 2 tiếp xúc vuông góc với hai giá dẫn điện 1 và 2 gắn trên một Hình 3 đế cách điện. Giá 1 được nối với cực âm của nguồn điện, giá 2 được nối với cực dương qua một công tắc. Khi đóng 1 mạch điện, em có thể quan sát được gì đối với ống nhôm? Hãy giải thích hiện tượng quan sát được. 2 Bài 4. Quang học (5 điểm) Cho một thấu kính hội tụ và một điểm sáng S như hình 4. Trong đó F và F' là hai tiêu điểm của thấu kính. a) Vẽ ảnh S' của S qua thấu kính. S b) Hãy mô tả chuyển động của điểm S' khi cho điểm S dịch lại gần thấu kính theo phương song song với trục chính. F F' c) Nếu để yên vị trí ban đầu, dùng tấm bìa che khuất một nửa thấu Hình 4 kính thì ảnh S' của S sẽ thay đổi thế nào? === Hết === Đáp án và hướng dẫn chấm điểm môn:
2. Vật lý lớp 9 - Bảng A Bài 1. Cơ học (4 điểm) a) Đổi đơn vị: V1 90km/ h 25m/ s; V2 72km/ h 20m/ s. 0,25 Máy chỉ đo độ lớn vận tốc đối với máy (tức là vận tốc chuyển động tương đối của xe trước và xe sau đối với xe cảnh sát) nên không biết rõ các xe này chuyển động ra xa dần hay 0,25 gần lại dần xe cảnh sát. Vì vậy, mỗi trường hợp ta phải xét cả hai khả năng: ra xa và lại gần. Gọi V0 là vận tốc xe cảnh sát đối với mặt đường. * Xét chuyển động tương đối giữa xe cảnh sát và xe phía trước: - Nếu 2 xe chuyển động ra xa nhau: V0 V1 v1 18m / s. 0,5 - Nếu 2 xe chuyển động lại gần nhau: V0 V1 v1 32m / s. * Xét chuyển động tương đối giữa xe cảnh sát và xe phía sau: - Nếu 2 xe chuyển động ra xa nhau: V0 V2 v2 32m / s. 0,5 - Nếu 2 xe chuyển động lại gần nhau: V0 V2 v2 8m / s. Trong cả hai trường hợp thì V0 chỉ được phép nhận một giá trị. Vậy vận tốc của xe cảnh 0,5 sát chỉ có thể là V0 32m / s 115,2km / h. b) Gọi P là trọng lượng của cốc. Khi cốc nổi trên mặt chất lỏng, lực đẩy Acshimet tác V 0,5 dụng lên cốc là: F 10DSh , trong đó diện tích đáy cốc là: S . A H h Khi cốc nổi lực này sẽ cân bằng với trọng lượng của cốc: P 10DV . 0,5 H Khi cốc chìm xuống đáy bình, lực mà đáy bình tác dụng lên đáy cốc bằng hiệu của 0,5 trọng lượng của cốc và lực đẩy Acshimet: F P FA . Nhưng lực đẩy Acshimet là không đáng kể (vì cốc có thành và đáy rất mỏng, phần chất lỏng bị chiếm chỗ cũng không đáng kể). Vậy khi đó lực mà cốc tác dụng lên đáy bình bằng trọng lượng của nó: 0,5 h P 10DV . H Bài 2. Nhiệt học (4 điểm) Giả sử nhiệt dung của khối kim loại là C, nhiệt dung của mỗi bình có dầu là C . Gọi t b 0 0,5 là nhiệt độ ban đầu của dầu, nhiệt độ sau của bình thứ nhất, thứ hai và thứ ba là t1, t2 và t3. Khi khối kim loại được mang từ bình thứ nhất sang bình thứ hai thì nó tỏa một nhiệt lượng là C(t t ) , bình thứ hai nhận nhiệt lượng C (t t ) và nhiệt lượng này phải bằng 1 2 b 2 0 0,5 nhau: C(t1 t2 ) Cb (t2 t0 ) (1) 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. Bài 3. Điện từ học (7 điểm) 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 1,25 Nhánh I: r 8(); nhánh II: r 4(). Như vậy nhánh I có điện trở lớn gấp 1 1 2 2
3. 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 0,75 * R1, R3 và R5. * R2, R3 và R5. 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 r 1 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. 0,5 Còn nhánh có 3 điện trở chính là R3, R4 và R5. 2. Khi đóng mạch có thể quan sát được ống nhôm chuyển động lăn sang phải 1,0 Khi đóng mạch sẽ có dòng điện chạy qua ống nhôm, nhưng ống nhôm được đặt trong từ 0,5 trường của một nam châm hình chữ U nên bị từ trường tác dụng lực làm nó chuyển động. Vì giá 2 được nối với cực dương của nguồn điện nên dòng điện chạy qua ống nhôm sẽ 0,5 theo chiều từ phía trước ra phía sau trang giấy Áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta xác định được lực từ hướng sang phải. Nên ống nhôm 0,5 bị đẩy về bên phải. Bài 4. Quang học (5 điểm) S a) Vẽ ảnh S' của S qua thấu kính: Dùng 2 tia nào đó, nên F' dùng tia qua quang tâm và tia song song với trục chính. 1,0 F S' b) Khi S đến gần thấu kính theo phương song song với trục chính thì tia ló qua F' không thay 0,5 đổi, nên ảnh chỉ có thể nằm trên tia này. Nhưng khi S càng gần thấu kính thì tia qua quang tâm cắt tia qua F' càng ra xa thấu kính. Vì vậy, trong khi S đến gần thấu kính S I nhưng chưa tới vị trí ngang tiêu điểm thì S' chuyển động ngày càng F' 0,75 xa thấu kính và chuyển động theo tia IS' như hình vẽ. F S' Cho đến khi S ngang với tiêu điểm thì hai tia trên không cắt nhau nên không tạo ảnh (nói cách 0,5 khác là ảnh ở xa vô cùng) Khi S vào phía trong tiêu điểm thì đường kéo dài của hai tia trên cắt nhau trước thấu kính. Vậy khi đó cho ảnh ảo. Mặt khác khi S càng gần thấu S' kính thì điểm cắt (tức là ảnh ảo) cũng càng gần thấu kính và chuyển động trên đường kéo của tia IS'. S 0,75 F' F Khi S sát với thấu kính thì S' cũng vừa tiến sát đến thấu kính 0,5 c) Tất cả các tia xuất phát từ S, qua thấu kính thì đều đến hội tụ tại S'. Nếu che khuất một nửa 0,5
4. thấu kính thì chỉ có một nửa số tia đến được S' Vì vậy vị trí S' vẫn giữ nguyên nhưng độ sáng của nó giảm đi một nửa 0,5