Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2016-2017 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2016-2017 (Có đáp án)

1. UBND HUYỆN BÌNH XUYÊN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NĂM HỌC: 2016 – 2017 MÔN:VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC (Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian giao đề) Câu 1: Hai bạn Bình và Xuyên chạy thể dục quanh đài phun M nước hình tròn có chu vi là 300m, mỗi bạn đều chạy với tốc độ không đổi. Lúc đầu hai bạn cùng xuất phát từ hai điểm A 600 và B (AB là đường kính của đường tròn) chạy ngược chiều A B O nhau. Bình xuất phát từ A chạy trên cung AM, Xuyên xuất phát từ B chạy trên cung BM. Sau 1 phút hai bạn gặp nhau ở M sao cho góc ·AOM 600 , hình 1. Khi đến M cả hai bạn Hình 1 ngay lập tức đổi chiều chạy theo hướng ngược lại và chạy liên tục với tốc độ như cũ. a. Sau 30 giây tính từ lúc hai người xuất phát, tính khoảng cách giữa hai bạn? (Lấy 3,14 ) b. Hãy xác định khoảng thời gian nhỏ nhất để hai bạn lại gặp nhau ở M ? Câu 2: Một vật rắn không thấm chất lỏng khi được thả vào chất lỏng X thì có k1 = 65% thể tích của nó bị ngập. Khi thả vào chất lỏng Y thì có k2 = 40% thể tích bị ngập. Người ta trộn đều hai chất lỏng này theo tỉ lệ thể tích V X : VY = 3 : 2 và thả vật trên vào thì bao nhiêu % thể tích của nó bị ngập? Câu 3: Người ta đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu 300C bằng một ấm siêu tốc có công suất P = 900W. Biết công suất hao phí của ấm phụ thuộc theo thời gian có dạng đồ thị như hình 2 . Biết nhiệt dung riêng của nước C = 4200 J/kg.K a. Viết biểu thức công suất hao phí theo thời gian? b. Viết biểu thức công suất có ích của ấm theo thời gian, vẽ đồ thị của công suất có ích theo thời gian và biểu diễn nhiệt lượng truyền cho nước trong thời gian từ thời điểm ban đầu Hình 2 đến thời điểm t? c. Xác định thời gian để đun sôi nước? Câu 4: Cho mạch điện như hình 3. Các điện trở trong mạch có cùng giá trị. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu A và B có giá trị không đổi là U. Mắc giữa M và N một vôn kế lý tưởng thì vôn kế chỉ 12V. a. Tìm giá trị U? b. Thay vôn kế bởi ampe kế lý tưởng thì ampe kế chỉ 1,0A. Tính giá trị của mỗi điện trở? Câu 5: Một bình nước hình trụ có tiết diện lớn đặt trên mặt đất, mở vòi C cho nước chảy ra. Bằng các dụng cụ sau: Bình chia độ, thước kẹp, đồng hồ bấm giây. Trình bày phương án thí nghiệm xác định vận tốc của nước phun ra khỏi vòi C? .HẾT Họ và tên thí sinh: ; Số báo danh: .
2. UBND HUYỆN BÌNH XUYÊN HƯỚNG DẪN CHẦM ĐỀ THI HSG MÔN VẬT LÍ PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NĂM HỌC 2016-2017 CÂU HƯỚNG DẪN CHẤM ĐIỂM a. Sau 30 giây Bình và Xuyên đi được quãng đường lần lượt là: s v .30(m ;) 1 1 0,25 s2 v2.30(m) . Khi đó Bình ở C và Xuyên ở D. 1 ·AOC C· OM ·AOM 300 ; 2 1 B· OD D· OM B· OM 600 ; 0,25 2 C· OD C· OM D· OM 900 Khoảng cách giữa Bình và Xuyên bằng độ dài dây cung C¼OD CD 1 C 300 Ta có, OC OD AB 47,8(m) 2 2 2.3,14 0,25 Vậy, CD OC2 OD2 OC 2 47,8.1,4 66,9(m) [67,5(m)] c 300 b. Chiều dài của nửa đường tròn là: L 150(m) 0,25 2 2 Quãng đường mà mỗi bạn đi được trong t = 1 phút = 60 s là: 60 0,25 Độ dài cung¼AM .150 50(m) 180 Độ dài cung B¼M »AB ¼AM = 150 – 50 = 100 (m). 0,25 1 Tốc độ của Bình và Xuyên lần lượt là: (2,5 ¼AM 50 5 B¼M 100 5 0,25 điểm) v1 =0,83 (m/s); v2 = 0,67(m/s) t 60 6 t 60 3 Gọi x, y là số vòng mà Bình và Xuyên đã chạy. Vì hai bạn lại gặp nhau ở M nên thời gian chạy của hai bạn là như nhau t’ 0,25 c.x c.y x y 6x 3y x 1 Ta có: t ' v1 v2 v1 v2 5 5 y 2 Vì x,y nguyên dương và hai bạn lại gặp nhau sau thời gian ngắn nhất nên x = 1, y =2. c.x 300 0,5 Vậy thời gian nhỏ nhất để hai bạn lại gặp nhau là:t ' .6 360(s) 6 phút. v1 5 Ký hiệu m và V là khối lượng và thể tích của vật rắn; dX và dY là trọng lượng riêng của các chất lỏng; P là trọng lượng của vật. Khi vật nổi trong các chất lỏng thì 2 trọng lực của vật cân bằng với lực đẩy Acsimet. (1,0 Khi thả vật lần lượt trong các chất lỏng X và Y, ta có: 0,5 điểm) P k1Vd X ; P k2VdY Với k1 = 0,65; k2 = 0,4 (1) d k Từ đó suy ra: X 2 (2) dY k1
3. V Tỷ lệ trộn các chất lỏng là X k 1,5 (3) VY Nên trọng lượng riêng của hỗn hợp bằng: k k 1 0,25 d XVX dYVY kd X dY k2 kk2 k1 dhh d X d X VX VY k 1 k 1 k2 (k 1) Khi thả vật vào hỗn hợp, gọi k3 là tỷ lệ % thể tích của vật bị ngập thì: P k3Vdhh . Thay dhh từ trên vào, ta nhận được: 0,25 P k1Vd X k1k2 (k 1) 0,65.0,4(1,5 1) k3 52% dhhV dhhV kk2 k1 1,5.0,4 0,65 a. Vì đồ thị công suất hao phí có dạng đường thẳng nên ta cóPhp a.t b 0,25 Khi t= 0 ta có 50=b Khi t=100 ta có Php a.100 50 100 suy ra a=0.5 0,25 Từ đó ta có phương trình của công suất hao phí Php 0,5.t 50 (W) b. Gọi công suất có ích là P ci 0,5 ta có Pci P Php 900 (0,5t 50) 850 0,5t(W) Đồ thị của công suất có ích theo thời gian Khi t=0 ta có Pci=850W Khi Pci=0 thì t=1700s 0,25 Vẽ hình: c. Gọi thời gian để đun sôi nước là t ta có công suất có ích trung bình trong khoảng thời gian đó là 0,25 850 (850 0,5t) P 850 0,25t ( với t ≤ 1700 s) 3 tb 2 (2,5 Nhiệt lượng truyền cho nước trong thời gian t: Q P .t 850t 0,25t2 0,25 điểm) t tb Nhiệt lượng cần thu vào để đun sôi nước là: 0,25 Qth m.c(t 2 t1) 1.4200.(100 30) 294000 (J) Theo điều kiện cân bằng nhiệt ta có 2 Qt Qth suy ra 850t 0,25t 294000 0,5 Từ đó ta giải được: t1=390,8s (thỏa mãn); t2=3009,2s (không thỏa mãn vì lớn hơn 1700s) a. Khi mắc vôn kế vào M và N, mạch có dạng hình 3a hay [(R1 nt R3) // R2//R4] nt R5 V M R 2R R1 3 R13 = 2R; R1234 A R2 R5 0,5 5 B + - 7 N R R tđ 5 R4 Hình 3a
4. 2R 1 1 R 1 U U U  1234 U  5 U 1 13 7R 2 2 R tđ 2 7 5 0,5 6 7U 7.12 Khi đó, vôn kế chỉ: U U U U U U U MN 14 V 4 MN 3 5 1 7 6 6 (2,5 điểm) b. Khi mắc ampe kế vào M và N, mạch có dạng hình 3b hay R1 // [(R2//R4) nt (R3//R5)] M N A R1 B A + - 0,25 R2 R3 R4 R5 Hình 3b R R R R ; R R R 24 35 2 2345 tđ 2 0,25 U U 2U 2 U Khi đó, ampe kế chỉ: IA = I - I5 ; Với I ; I R R 5 R 2R 0,5 2 2U U 3U 3U 3.14 Vậy: IA R 21 0,5 R 2R 2R 2IA 2.1 + Mở vòi C để cho nước chảy vào bình chia độ đồng thời dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian lượng nước chảy vào bình chia độ. Trong khoảng thời gian t lượng 0,5 nước chảy vào bình chia độ có thể tích là V + Dùng thước kẹp đo đường kính trong của vòi C là d. .d 2 0,25 Tiết diện trong của vòi là: S 5 4 (1,5 Ta có: V = S.l = S.v.t (trong đó S là tiết diện trong của vòi, v là vận tốc nước chảy 0,5 điểm) ra khỏi vòi, t là thời gian nước chảy vào bình chia độ) V V 4V v S.t .d 2 .d 2.t 0,25 .t 4