Đề thi học sinh giỏi văn hóa môn Vật lý Lớp 9 - Vòng I - Năm học 2019-2020 - Phòng giáo dục và đào tạo Hải Lăng

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi văn hóa môn Vật lý Lớp 9 - Vòng I - Năm học 2019-2020 - Phòng giáo dục và đào tạo Hải Lăng

1. PHÒNG GD&ĐT HẢI LĂNG ĐỀ THI THI HSG VĂN HÓA CẤP HUYỆN VÒNG 1 NĂM HỌC 2019-2020 Môn: Vật lý Thời gian làm bài: 120 phút Câu 1: (6,0 điểm) 1. Một cốc hình lăng trụ, đáy hình vuông có cạnh a chứa một chất lỏng. Tính độ cao H của cột chất lỏng để áp lực F tác dụng lên thành cốc có giá trị bằng áp lực của chất lỏng lên đáy cốc. 3 2. Một cái thớt bằng gỗ, khối lượng riêng D 1 = 850kg/m , có hai mặt phẳng song song cách nhau một khoảng h = 8cm được đặt trong một cái chậu. a. Người ta đổ nước vào chậu, cho đến kho áp suất do nước và do cái thớt tác dụng lên đáy chậu bằng nhau. Tính độ cao của cột nước. b. Sau đó từ từ rót vào chậu một chất lỏng không trộn lẫn được với nước cho đến khi mặt trên của thớt ngang với mặt thoáng của chất lỏng, thì thấy lớp chất lỏng dày 4,8cm. Xác định khối lượng riêng của chất lỏng đó. c. Nếu lại tiếp tục rót thêm chất lỏng đó cho mực chất lỏng cao thêm 3cm, thì phần chìm trong chất lỏng của thớt tằng hay giảm bao nhiêu? Câu 2: (5,0 điểm) Một bình hình trụ có bán kính đáy R1 = 20cm được đặt thẳng đứng chứa nước ở nhiệt độ 0 0 t1 = 20 c. Người ta thả một quả cầu bằng nhôm có bán kính R2 = 10cm ở nhiệt độ t =2 40 c vào bình thì khi cân bằng mực nước trong bình ngập chính giữa quả cầu. 3 3 Cho khối lượng riêng của nước D =1 1000kg/m và của nhôm D =2 2700kg/m , nhiệt dung riêng của nước C1 = 4200J/kg.K và của nhôm C2 = 880J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và với môi trường. a. Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt. 0 b. Đổ thêm dầu ở nhiệt độ t3 = 15C vào bình cho vừa đủ ngập quả cầu. Biết khối 3 lượng riêng và nhiệt dung riêng của dầu D3 = 800kg/m và C3 = 2800J/kg.K. Xác định: Nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt? Áp lực của quả cầu lên đáy bình? Câu 3: (5,0 điểm) Cho mạch điện như hình 1. Biết: U = 28V, r = 2 , các bóng đèn có ghi Đ1(6V-3W), Đ2 (12V-12W), Đ3 (12V- Đ2 3W), R là một biến trở. b Đ1 a. Có thể điều chỉnh biến trở Rb để cả ba đèn đều Đ sáng bình thường được không? Tại sao? 3 b. Giữ nguyên vị trí các đèn, người ta mắc thêm một điện trở R1 rồi điều chỉnh R b cho cả ba đèn đều sáng bình thường. Hỏi phải mắc R vào đâu? + r Rb 1 U Khi đó giá trị của R1 và Rb là bao nhiêu? Câu 4: (4,0 điểm) Một tia sáng bất kỳ SI chiếu tới một hệ quang gồm hai Hình 1 gương phẳng, sau đó ra khỏi hệ theo phương song song và J ngược chiều với tia tới như hình vẽ. K a) Nêu cách bố trí hai gương phẳng trong quang hệ đó. I b) Có thể tịnh tiến tia ló SI ( tức tia tới luôn luôn song song với tia ban đầu) sao cho tia ló JK trùng với tia tới được không? Nếu có thì tia tới đi qua vị trí nào của hệ S Hết
2. ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM VẬT LÝ VÒNG 1. THI HSG VĂN HÓA CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2018-2019 Câu Ý Nội dung Điểm Diện tích một mặt thành bình tiếp xúc với chất lỏng S1 = a.H Vì áp suất chất lỏng tăng đều theo độ sâu nên ta lấy giá trị trung bình của áp suất tại điểm giữa cột chất lỏng, để áp lực ( lực ép) lên thành 0,5 d.H d.H.a.H d.a.H 2 bình: F1 .S1 0,5 1 2 2 2 (2,0đ) Ap lực của chất lỏng lên đáy: F = d.H.a2 2 0,5 Theo điều kiện bài toán d.a.H 2 d.H.a2 H 2a 0,5 2 a) Áp suất của thớt tác dụng lên đáy chậu là P 10.m 10.D1.V 10.D1.S.h p1 = = 10.D1.h S S S S 0,5 3 Thay số ta được p1 = 10.850.0,08 = 680(N/m ) Áp suất do cột nước đổ vào gây ra cho đáy bình là P2 = dn . hn = 10.Dn.hn 0,5 Mà Áp suất của thớt và của nước tác dụng lên đáy bình là bằng nhau 1 nên ta có (6,0 680 680 đ) P1 = p2 hay 680 = 10.Dn.hn hn = = 0,068(m) = 10.Dn 10.1000 6,8(cm) 0,5 2 b) Do mặt trên của thớt ngang với mặt thoáng của dầu chứng tỏ thớt lơ (4,0đ) lửng trong dầu và nước, Vậy lực đẩy Ác-Si-Mét của dầu và nước tác dụng lên thớt là FA = 10S.D2.h1 + 10.S.dn.h2 ( h1 = 8 -4,8 = 3,2 cm) 0,5 Trọng lượng của vật là P = 10.m = 10.D1.V = 10.D1.S.h 0,5 Theo điều kiện vật lơ lửng ta có: FA = P hay 10S.D2.h1 + 10.S.dn.h2 = 10.D1.S.h D1.h Dnh2 850.0,08 1000.0,032 3 0,5 Biến đổi ta được D2 = = 750(kg/m ) h1 0,048 c) Do rót lần 1 thớt đã chìm hẳn trong dầu và đứng cân bằng. Vậy có rót thêm dầu vào thì thớt vẫn chỉ chìm trong dầu và nước như lần 1. Lực P hướng xuống không thay đổi. Nên độ cao của hai phần chìm 1,0 trong dầu và nước không thay đổi a) Nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt: - Khối lượng của nước trong bình là: 2 1 4 3 0,5 m = V .D = ( R .R - . R ).D 10,467 (kg). 1 1 1 1 2 2 3 2 1 2 4 - Khối lượng của quả cầu là: m = V .D = R3 .D = 11,304 (kg). 0,5 (5,0 a 2 2 2 3 2 2 đ) - Phương trình cân bằng nhiệt: c1 m1 ( t - t1 ) = c2 m2 ( t2 - t ) 0,5 c1m1t1 c2 m2t2 0 Suy ra: t = = 23,7 c. 1,0 c1m1 c2 m2
3. b) Thể tích của dầu và nước bằng nhau nên khối lượng của dầu là: m1D3 m3 = = 8,37 (kg). 0,5 D1 - Tương tự như trên, nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt là: c1m1t1 c2 m2t2 c3m3t3 0 b tx = 21 c 1,0 c1m1 c2 m2 c3m3 - Áp lực của quả cầu lên đáy bình là: 1 4 3 F = P2- FA= 10.m2 - . R ( D + D ).10 75,4(N) 1,0 2 3 2 1 3 - Giả sử ba đèn sáng bình thường: I1 = Iđm1 = 0,5 A 0,25 I2 = Iđm2 = 1 A 0,25 I3 = Iđm3 = 0,25 A 0,25 - Tại nút C, ta phải có: I1 = I2 + I3 Iđm1 = Iđm2 + Iđm3 Thay số: 0,5 = 1 + 0,25 (vô lí) Vậy không thể điều chỉnh Rb để cả ba đèn sáng bình thường. 0,75 a Đ (2,0) 2 Đ1 I2 Đ3 A I1 C B I3 + r Rb U 3 Hình 1 (5,0 - Học sinh giải thích đi đến kết luận R mắc song song với Đ 0,5 đ) 1 1 - Do ba đèn sáng bình thường: I1 = Iđm1 = 0,5 A I1 Đ1 I2 Đ2 I2 = Iđm2 = 1 A I3 = Iđm3 = 0,25 A A C B ' Suy ra I1 = I2 + I3 – I1 = 0,75 A ' I1 R1 I3 Đ3 UAC = Uđm1 = 6 V I + r Rb b UAC 6 - Vậy R1 = ' = = 8  U 1,0 (3,0) I1 0,75 - Cường độ dòng điện trong mạch chính I = I2 + I3 = 1,25 A - Hiệu điện thế trên điện trở r: Ur = I.r = 1,25.2 = 2,5 V 0,5 - Hiệu điện thế trên biến trở Rb: Ub = U – UAB – Ur = 28 – (6 + 12) – 2,5 = 7,5 V 0,5 Ub 7,5 - Giá trị của biến trở Rb: Rb = = = 6  I 1,25 0,5 4 a 2,0 (4,0 (2,0đ ) - Hai gương phẳng này phải quay mặt phản xạ vào nhau.
4. đ) a. Ta có SI//JK => N K·NM+S·MN=1800 Theo định luật phản xạ: 1 2 O J K·NM=2O·'NM và K O' 1 S·MN=2O·'MN 2 M => O·'NM+O·'MN=900 => M·O'N=900 I => Tứ giác MONO’ là hình chữ nhật S => hai gương hợp nhau một góc 900. Khi SI  JK thì MN = 0 b => SI phải đến O tức là I O. 2.0 (2,0đ)