Đề thi học sinh giỏi tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 - Sở giáo dục và đào tạo Quảng Bình (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 - Sở giáo dục và đào tạo Quảng Bình (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH KÌ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2014-2015 Khóa ngày 17-3-2015 - Môn Vật lí 9 Thời gian làm bài 150 phút ___ Câu 1: (2,5 điểm) Một thùng hình trụ đứng đáy bằng chứa nước, mực nước trong thùng cao 80cm. Người ta thả chìm vật bằng nhôm có dạng hình lập phương cạnh 20cm. Mặt trên của vật được móc bởi một sợi dây (bỏ qua trọng lượng của sợi dây). Nếu giữ vật lơ lửng trong thùng nước thì phải kéo sợi dây một lực 120N. Biết trọng lượng riêng của nước, nhôm lần lượt là d 1 = 3 3 10000N/m , d2 = 27000N/m , diện tích đáy thùng gấp 2 lần diện tích một mặt của vật . a) Vật nặng rỗng hay đặc ? Vì sao ? b) Kéo đều vật từ đáy thùng lên theo phương thẳng đứng với công của lực kéo A 120 . J Fk Hỏi vật có được kéo lên khỏi mặt nước không ? Câu 2: (2,0 điểm) Một nhiệt lượng kế ban đầu chưa đựng gì. Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng lên 5 0C. Sau đó lại đổ thêm một ca nước nóng nữa thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 3 0C. Hỏi nếu đổ thêm vào nhiệt lượng kế cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm bao nhiêu độ nữa? Câu 3: (2,5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ, nguồn có hiệu điện thế U = 3V, các điện trở r = 0,4 , R 1 = 1  , R3 = 2 , R4 = 4 . Ampe kế A có điện trở không đáng kể. Biết rằng khi K ngắt, ampe kế chỉ 0,2A; khi K đóng, ampe kế chỉ 0. Hãy tính: a) giá trị các điện trở R2 và R5? b) công suất của nguồn trong hai trường hợp đó? Câu 4: (2,0 điểm) Một nguồn sáng điểm đặt trên trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự bằng 8cm, cách thấu kính 12cm. Thấu kính dịch chuyển với vận tốc 1m/s theo phương vuông góc trục chính thấu kính. Hỏi ảnh của nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc là bao nhiêu nếu nguồn sáng được giữ cố định. Câu 5: (1,0 điểm)Cho các dụng cụ và vật liệu sau đây: - 02 bình chứa hai chất lỏng khác nhau, chưa biết khối lượng riêng; - 01 thanh thẳng, cứng, khối lượng không đáng kể; - 02 quả nặng có khối lượng bằng nhau; - Giá đỡ có khớp nối để làm điểm tựa cho thanh thẳng; - 01 thước đo chiều dài; - Dây nối. a) Trình bày phương án thí nghiệm xác định tỉ số khối lượng riêng của hai chất lỏng trên. b) Từ đó suy ra cách xác định khối lượng riêng của một chất lỏng bất kỳ. HẾT 1
2. Bài làm của HS huyện Lệ Thủy C©u 1: a) +Thể tích vật V = 0,2 3 = 8.10-3 m3, giả sử vật đặc thì trọng lượng của vật P = V. d2 = 216N +Lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật : FA = V.d1 = 80N. +Tổng độ lớn lực nâng vật F = 120N + 80N = 200N do F<P nên vật này bị rỗng. Trọng lượng thực của vật 200N. b) Khi nhúng vật ngập trong nước Sđáy thùng 2Smv nên mực nước dâng thêm trong thùng là: 10cm. Mực nước trong thùng là: 80 + 10 = 90(cm). * Công của lực kéo vật từ đáy thùng đến khi mặt trên tới mặt nước: - Quãng đường kéo vật: l = 90 – 20 = 70(cm) = 0,7(m). - Lực kéo vật: F = 120N - Công kéo vật : A1 = F.l = 120.0,7 = 84(J) * Công của lực kéo tiếp vật đến khi mặt dưới vật vừa lên khỏi mặt nước: 120 200 - Lực kéo vật tăng dần từ 120N đến 200N F 160(N) tb 2 Kéo vật lên độ cao bao nhiêu thì mực nước trong thùng hạ xuống bấy nhiêu nên quãng đường kéo vật : l/ = 10 cm = 0,1m. - Công của lực kéo Ftb : A2 = Ftb.l 180.0,1 16(J) - Tổng công của lực kéo : A = A1 + A2 = 100J Ta thấy A 120J A như vậy vật được kéo lên khỏi mặt nước. Fk Câu 2: Gọi nhiệt dung của nhiệt lượng kế là C1 có nhiệt độ ban đầu là t1 Gọi nhiệt dung của một ca nước là C2 có nhiệt độ ban đầu là t2 + Lần 1: đổ một ca nước nóng vào NLK, NLK thu nhiệt: Q1 = 5C1 nước nóng toả nhiệt Q2 = C2[t2 - (t1+5)] C1 (t2 t1 ) 5 Ta có pt cân bằng nhiệt 5C1 = C2[t2 - (t1+5)] (1) C2 5 + Lần 2: tiếp tục đổ một ca nước nóng vào NLK, NLK thu nhiệt: Q3 = 3C1 và một ca nước trong NLK thu nhiệt Q4 = 3C2 nước nóng toả nhiệt Q5 = C2[t2 - (t1+5+3)] C1 (t2 t1 ) 11 Ta có pt cân bằng nhiệt 3C1 + 3C2 = C2[t2 - (t1+5+3)] (2) C2 3 Từ (1) và (2) (t2 - t1) = 20 2
3. + Lần 3: đổ một lúc 5 ca nước nóng vào NLK, Gọi t là độ tăng nhiệt độ của bình NLK. NLK thu nhiệt: Q6 = C1. t và hai ca nước trong NLK thu nhiệt Q7 = 2C2 t 5 ca nước nóng toả nhiệt Q8 = 5C2[t2 - (t1+5+3+ t)] Ta có pt cân bằng nhiệt (C1 + 2C2) t = 5C2[t2 - (t1+5+3+ t)] C 5(t t ) 40 7 t 1 2 1 (3) C2 t Từ (1) và (3) t = 6 Vậy, khi đổ thêm vào nhiệt lượng kế cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm t = 60C Câu 3: a) Khi khóa K đóng, mạch điện trở thành mạch cầu với R 5 là điện trở cầu, khi đó ampe kế chỉ 0 nên mạch cầu cân bằng suy ra R2 = 2 . Khi khóa K ngắt mạch điện trở thành: R1 nt [R3 // (R4 nt R5)] nt r Tính Rtm theo R5 ; tính I mạch chính theo R5; tính UCB theo R5 ; tính Ia theo R5 Theo giả thiết Ia = 0,2 suy ra R5 = 4  b) Thay các giá trị R2 và R5 vào để tính Rtm trong 2 trường hợp khóa K đóng và khóa K mở, từ đó tính công suất của nguồn. Đáp số là 3W và 3,75W. Câu 4 (2,0 điểm): Ta dựng ảnh của S qua thấu kính bằng cách vẽ thêm truc phụ OI song song với tia tới SK Vị trí ban đầu của thấu kính là O. Sau thời gian t(s) thấu kính dịch chuyển một quãng đường OO1 , nên ảnh của nguồn sáng dịch chuyển quãng đường S1S2 K I H S O S1 F’ O1 S2 S O OI Vì OI // SK 1 (1) S S SK 1 S2O1 O1H Vì O1H // SK (2) S2S SK Xét tứ giác OO1HI có OI // O1H và OO1 // IH OO1HI nên là hình bình hành, suy ra OI O H 1 (3) S1O S2O1 OO1 SO 12 Từ (1), (2), (3) OO1 // S1S2 (4) S1S S2S S1S2 SS1 12 S1O S I S O S O Mặt khác: OI // SK 1 1 1 (*) IK SO 12 S I S F S O 8 IF // OK 1 1 1 ( ) IK OF 8 S O S O 8 8 Từ (*) và ( ) 1 1 2 12 8 4 S1O 12.2 24 cm (5) 3
4. OO 12 1 Từ (4) và (5) 1 S1S2 12 24 3 Ký hiệu vận tốc của thấu kính là v , vận tốc của ảnh là v1 thì OO1 v.t 1 v1 3v 3 m / s S1S2 v1.t 3 Vậy vận tốc ảnh của nguồn sáng là 3 m/s Câu 5: a) - Dùng thanh thẳng gắn lên giá đỡ tạo thành 1 đòn bẩy - Dùng dây buộc 2 quả nặng treo về 2 phía của đòn bẩy cách điểm tựa một khoảng l - Nhúng ngập hoàn toàn 1 quả nặng vào bình chứa chất lỏng 1, điều chỉnh khoảng cách từ điểm tựa đến điểm treo quả nặng sao cho đòn bẩy thăng bằng nằm ngang, dùng thước đo k/c từ điểm tựa đến điểm treo quả nặng 1 được l1. - Nhúng ngập hoàn toàn 1 quả nặng vào bình chứa chất lỏng 2, điều chỉnh khoảng cách từ điểm tựa đến điểm treo quả nặng sao cho đòn bẩy thăng bằng nằm ngang, dùng thước đo k/c từ điểm tựa đến điểm treo quả nặng 1 được l2 - áp dụng ĐK cân bằng đòn bẩy cho mỗi trường hợp, rút ra tỉ số cần tìm. D1/D2 = (l2/l1).(l1 – l)/(l2 – l) b)Trong 2 chất lỏng nói trên, nếu chọn 1 chất lỏng đã biết khối lượng riêng (như nước chẳng hạn) thì dễ dàng tính được KLR của chất lỏng còn lại. 4