Đề thi học sinh giỏi văn hóa môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 - Phòng giáo dục và đào tạo Cam Lộ (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi văn hóa môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 - Phòng giáo dục và đào tạo Cam Lộ (Có đáp án)

1. PHÒNG GD VÀ ĐT CAM LỘ KÌ THI HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 9 Khóa ngày 27 tháng 10 năm 2017 ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn: VẬT LÍ Thời gian:120 phút, không kể thời gian phát đề Câu 1. (5,0 điểm) 1. Một người đi từ A đến B. Một phần ba quãng đường đầu người đó đi với vận tốc v1 = 10 km/h, hai phần ba thời gian còn lại đi với vận tốc v2 = 15 km/h, quãng đường cuối cùng đi với vận tốc v3 = 18 km/h. Tính vận tốc trung bình của người đi đó trên cả quãng đường. 2. Cho hai gương phẳng G1 và G2 có mặt phản xạ hợp với 0 nhau một góc 135 (Hình 1). Điểm sáng S ở trước hai G2 S gương và cách giao tuyến hai gương một đoạn SO = 20cm. Ảnh của S qua gương G1, G2 lần lượt là S1 và S2. Hãy vẽ hình để xác định S1, S2 và tính khoảng cách S1S2. G1 Câu 2. (5,0 điểm) O Hình 1 1. Đổ 738g nước ở nhiệt độ 15 oC vào một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 100 g, rồi thả vào đó một miếng đồng có khối lượng 200 g ở nhiệt độ 100oC. Nhiệt độ khi bắt đầu có cân bằng nhiệt là 17 oC. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4186 J/kg.K. Hãy tính nhiệt dung riêng của đồng. 2. Hình 2, ròng rọc động có trọng lượng là 10 N, vật G có trọng F OB lượng là 290 N; đòn bẩy có thể quay không ma sát quanh trục O nằm A ngang, khối lượng dây và thanh đòn bẩy không đáng kể. Tại điểm A có Hình 2 một lực đỡ F theo phương thẳng đứng hướng lên giữ cho thanh cân bằng như hình vẽ. Tính độ lớn của F. G Câu 3. (5,0 điểm) 1. Nhà bạn Nam có một bình đun nước nóng. Biết nhiệt độ của nước chưa đun là 10 0C và khi tắm rửa cần nước 400C. Biết khối lượng riêng của nước, nhiệt dung riêng của nước lần lượt là D = 1000 kg/m3, c 4200J / kg.K . Mỗi lần tắm bạn Nam cần dùng 50 lít nước nóng 400C. a) Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước trong một lần tắm là bao nhiêu? b) Nếu đun nước bằng bếp điện (220 V – 880 W) thì dòng điện làm việc bình thường có cường độ là bao nhiêu? c) Nếu nhiệt lượng cung cấp cho bình nước nóng nhờ việc đốt khí thiên nhiên và nhiệt lượng nước hấp thụ chỉ bằng 70% nhiệt lượng khí đốt tỏa ra thì thể tích khí đốt cần cho một lần tắm là bao nhiêu? Biết khí một m3 khí được đốt cháy thì tỏa nhiệt 4.107J. 2. Trong sơ đồ mạch điện như hình 3, hiệu điện thế U không đổi. Khi điều chỉnh cho điện trở của biến trở bằng 16 Ω hoặc 27 Ω thì công R1 Rb R2 suất của mạch AB đều bằng nhau. Biết R 1 = 8 Ω, R2 = 40 Ω. Tính giá trị A B của điện trở R0. Câu 4. (5,0 điểm) R0 Hình 3 Hai quả cầu đặc có kích thước giống nhau, thể tích mỗi quả là V = 3 3 3 200cm , khối lượng riêng của quả cầu 1 và quả cầu 2 lần lượt là D1 = 300 kg/m , D2 = 1500 kg/m . Người ta nối quả cầu 1 với quả cầu 2 bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không co dãn rồi thả chúng vào trong một bể nước. Biết quả cầu 2 chìm hoàn toàn và không chạm đáy bể còn quả cầu 1 có phần bị nổi lên trên mặt nước, dây nối được căng thẳng đứng. Cho khối lượng riêng của nước là D n = 1000 kg/m3. a) Hãy tính thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu 1 khi hệ vật cân bằng. b) Hãy tính lực căng của sợi dây. c) Nếu cắt sợi dây nối giữa hai quả cầu thì lúc này phần quả cầu 1 bị chìm có thể tích là bao nhiêu? HẾT
2. PHÒNG GD VÀ ĐT CAM LỘ HDC ĐỀ THI CHÍNH THỨC MÔN VẬT LÍ KỲ THI HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 9 Khóa ngày 27 tháng 10 năm 2017 (Đáp án - thang điểm gồm 03 trang) Câu Ý Nội dung Điểm 1 1 1 Gọi s1 là quãng đường đi với vận tốc v1, trong thời gian t1; s2 là quãng 3 đường đi với vận tốc v2, trong thời gian t2; s3 là quãng đường cuối đi với vận tốc v3 trong thời gian t3; s là quãng đường AB. s Vận tốc trung bình trên cả đoạn đường: vtb t1 t2 t3 1 s Theo đề bài ta có: s1 .s v1.t1 t1 (1) 3 3v1 s2 s3 s2 s3 t ;t ; Vì t2 = 2.t3 nên 2. (2) 2 v 3 v 2 3 v2 v3 2s Mà: s s (3) 2 3 3 3,0 Giải phương trình (2) và (3) ta được: t3 = 2s/(3(2v2+v3)) (4) s2 4s t 2 (5) v2 3 2v2 v3 s Vận tốc trung bình trên cả quãng đường là: vtb (6) t1 t 2 t3 Thay (1), (4), (5) vào (6) ta có: 1 3v 2v v v 1 2 3 tb 1 2 4 6v 2v v 1 2 3 3v1 3 2v2 v3 3 2v2 v3 Áp dụng bằng số: vtb = 3.10(2.15+18)/(6.10+2.15+18) = 40/3 (km/h) = 13,33 (km/h) 1 2 - Lấy điểm S1 đối xứng với S qua G1 - Lấy điểm S đối xứng với S qua G 2 2 G2 - Vẽ hình đúng S N G1 O M 2,0 S2 S1 - Do tính chất đối xứng của ảnh S1 và S2 qua gương G1, G2 nên: S1O= S2O=SO=20cm (S, S1 và S2 nằm trên đường tròn tâm O bán kính SO= 20cm)     Ta có: SOG1 S1OG1 ; SOG2 S2OG2      0 Góc lồi S1OS2 SOS1 SOS2 2 SOG1 2 SOG2 2 270
3. Câu Ý Nội dung Điểm  0 0 Góc nhọn: S1OS2 360 2 360 270 90 2 2 Vậy S1OS2 vuông cân tại O: S1S2 S1O S2O 20 2cm 28,3cm 2 1 Nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra: Q1 = m1c1(t1 – t) = 16,6c1(J) Nhiệt lượng nước thu vào: Q2 = m2c2(t – t2) = 6178,536 (J) Nhiệt lượng nhiệt lượng kế thu vào: Q = m c (t – t ) = 0,2c (J) 3 3 1 2 1 2,5 Phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2 + Q3 16,6c1 = 6178,536 + 0,2c1 => c1 = 376,74 J/kg.K 2 2 Lực tác dụng lên đòn bẩy khi thanh nằm ngang cân bằng: gồm lực F có điểm đặt tại A và lực căng dây tác dụng lên thanh tại B. F OB Áp dụng quy tắc đòn bẩy đối với trục quay tại O: T OA P 20 280 Trong đó: T 150N 2,5 2 2 Từ hình vẽ ta có: OB/OA = 4/3 4 Vậy: F 150. 200N 3 3 1a Khối lượng nước đã dùng trong một lần tắm: m = 50 kg Nhiệt lượng cần cung cấp cho 50 lít nước để tăng nhiệt độ từ 100C lên 400C là: 6 Q mc t2 t1 50.4200. 40 10 6,3.10 J 1b Dòng điện làm việc bình thường của bình nước nóng chạy điện là: I = P/U = 880/220 = 4A. 2,0 1c Nhiệt lượng khí đốt thiên nhiên tỏa ra là: Q 6,3.106 Q 9.106 J T H 0,7 Q 9.166 Thể tích khí đốt thiên nhiên cần tiêu tốn: V T 0,225m3 4.107 4.107 3 2 R b R1 R 2 Điện trở tương đương của đoạn mạch AB: R AB R b R1 R 2 16 8 40 Khi biến trở có điện trở là 16 Ω thì: R 12 AB 16 8 40 2 2 2 U .R AB 12U Công suất đoạn mạch AB là: P I R AB 2 2 R 0 R AB R 0 12 27 8 40 Khi biến trở có điện trở là 27 Ω thì: R ' 17,28 3,0 AB 27 8 40 2 2 17,28U Công suất đoạn mạch AB là: P' I R AB 2 R 0 17,28 17,28U2 12U2 Theo giả thiết: 2 2 R 0 17,28 R 0 12 Giải phương trình, ta có: R 0 14,4
4. Câu Ý Nội dung Điểm 4 a Mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực, lực đẩy Acsimet, lực căng của sợi dây (Hình vẽ ) Do hệ vật cân bằng theo phương thẳng đứng nên ta có: P1 + P2 = F1 + F2 10D1V+ 10D2V = 10DnV1+ 10DnV (V1 là thể tích phần chìm của quả cầu 1 ở trong nước) 3,0 D1V+ D2V = DnV1+ DnV V (D1 D2 Dn ) suy ra V1 Dn 200 300 1500 1000 V 160 cm3 1 1000 Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu bên trên là : 3 V2 = V – V1 = 200 - 160 = 40 ( cm ) . b Do quả cầu dưới đứng cân bằng nên ta có: P2 = T + F2 T = P2 - F2 T = 10D2V – 10DnV T = 10V(D2 – Dn) 1,0 T = 10. 200. 10-6( 1500 – 1000 ) = 1,0 N Vậy lực căng của sợi dây là 1,0 N. c Khi cắt dây nối giữa hai quả cầu, điều kiện cân bằng của quả cầu 1 là: FA = P1 → 10.Dn.Vc = 10D1V (Vc là phần thể tích quả cầu 1 chìm trong nước) 1,0 D1V 300.200 3 → Vc 60cm Dn 1000 Ghi chú: - Thí sinh làm cách khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. - Thí sinh viết thiếu hoặc viết sai đơn vị từ hai lần trở lên thì trừ 0,25 điểm cho toàn bài. HẾT