Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 (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: 2017 – 2018 MÔN:VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC (Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian giao đề) Câu 1: Lúc 6 giờ 20 phút bạn An chở bạn Toàn đi học bằng xe đạp, sau khi đi được 10 phút bạn An chợt nhớ mình bỏ quên sách ở nhà nên để bạn Toàn xuống xe đi bộ còn mình quay lại lấy sách và đuổi theo bạn Toàn. Biết vận tốc đi xe đạp của bạn An là v1 =12 km/h , vận tốc đi bộ của bạn Toàn là v2 =6 km/h và hai bạn đến trường cùng lúc. Bỏ qua thời gian lên xuống xe, quay xe và lấy sách của bạn An. a. Hai bạn đến trường lúc mấy giờ và bị trễ giờ vào học bao lâu? Biết giờ vào học là 7 giờ. b. Tính quãng đường từ nhà đến trường? c. Để đến trường đúng giờ vào học, bạn An phải quay về và đuổi theo bạn Toàn bằng xe đạp với vận tốc v3 . Hãy xác định v3 , thời điểm và vị trí hai bạn gặp nhau? Biết rằng, sau khi gặp nhau bạn An tiếp tục chở bạn Toàn đến trường với vận tốc v3 . Câu 2: Máy rửa xe sử dụng áp lực cao của nước để Loại máy CC5020 rửa sạch các vết bẩn trên bề mặt kim loại và xe cộ. Nguồn điện 220V/50Hz Bảng ở bên ghi thông số trên “Nhãn mác của một loại Công suất định mức 2,2kW máy rửa xe”. Áp lực định mức 5.106 Pa a. Ở góc độ Vật lí học, trong bảng ghi thông số trên Lưu lượng định mức 20 lít/phút có tên của một đại lượng Vật lí không đúng với đơn vị Tiêu chuẩn an toàn IP25 của nó. Hãy chỉ ra đại lượng đó và đính chính. b. Khi máy rửa xe làm việc bình thường trong 10 phút, hãy xác định: - Cường độ dòng điện chạy qua máy? - Bình quân lượng nước dùng là bao nhiêu m3? - Công bơm nước? - Hiệu suất làm việc của máy? Câu 3: Một bình cách nhiệt chứa một khối nước đá ở nhiệt độ – 10 0C. Người ta đổ vào bình 2kg nước ở nhiệt độ 250C, khi có cân bằng nhiệt, trong bình vẫn còn 0,5kg nước đá. Biết nhiệt dung riêng của nước đá là 2100J/kg.K, của nước là 4200J/kg.K, nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 1kg nước đá ở 00C là 3,3.105J/kg; bỏ qua mọi sự mất nhiệt. a. Tính khối lượng nước đá ban đầu? b. Thực tế trong khối nước đá có lẫn một viên bi thép có khối lượng 50g. Khi cân bằng nhiệt, bi thép vẫn còn nằm trong khối nước đá. Khối nước đá chìm hay nổi? Biết khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3, của nước đá là 900kg/m3, của thép là 7700kg/m3. R1 - Câu 4: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Thanh kim loại MN đồng + chất, tiết diện đều, có điện trở R =16 , có chiều dài L. Con chạy C A B a chia thanh MN thành 2 phần, đoạn MC có chiều dài a, đặt x = . Biết L M C N R1= 2 , hiệu điện thế UAB = 12V không đổi, điện trở của các dây nối là không đáng kể. Tìm biểu thức cường độ dòng điện I chạy qua R1 theo x. Với các giá trị nào của x thì I đạt giá trị lớn nhất, nhỏ nhất. Tìm các giá trị đó? Câu 5: Với các dụng cụ và thiết bị sau: một lực kế, một chậu nước, một chậu chất lỏng cần xác định khối lượng riêng và một vật nặng không thấm nước và chất lỏng đó. Trọng lượng riêng của nước là d0 coi như đã biết. Vật nặng chìm hoàn toàn trong nước và trong chất lỏng. Nêu các bước tiến hành và giải thích cách xác định trọng lượng riêng của một chất lỏng? .HẾT Họ và tên thí sinh: ; Số báo danh: .
2. UBND HUYỆN BÌNH XUYÊN HƯỚNG DẪN CHẦM ĐỀ THI HSG MÔN VẬT LÍ 9 PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NĂM HỌC 2017-2018 CÂU HƯỚNG DẪN CHẤM ĐIỂM a. A B D C 0,25 đ Quãng đường An và Toàn cùng đi trong 10 phút (1/6h) là AB: Ta có: AB = v1/6 = 12/6 = 2 (km) Khi bạn An đi xe về đến nhà (10 phút) thì bạn Toàn đi bộ đã đến D. 0,25 đ Ta có : BD = v2/6 = 6/6 = 1 (km) Khoảng cách giữa An và Toàn khi An đi xe bắt đầu đuổi theo là AD: 0,25 đ Ta có: AD = AB+BD = 2 + 1 = 3 (km) Thời gian từ lúc bạn An đi xe đuổi theo đến lúc gặp Toàn ở trường là: 0,25 đ t = AD/(v1-v2) = 3/6 = 1/2h = 30 (phút) = 1/2h Tổng thời gian đi học: T = 30ph + 2.10ph = 50ph 0,25 đ Vậy hai bạn đến trường lúc 7h10phút Hai bạn trễ học 10 phút Câu 1: b. Quãng đường từ nhà đến trường: AC = t. v1 = 1/2.12 = 6 (km) 0,25 đ (3 điểm) c. Ta có: Quãng đường xe đạp phải đi: S = AB+AC = 8km Thời gian còn lại để đến trường đúng giờ là: 0,25 đ T = 7h – (6h20ph + 10ph) = 30ph = 0,5h Vậy để đến đúng giờ An phải đi xe đạp với vận tốc là: 0,25 đ v3 = S/T = 8/0,5 = 16km/h Thời gian để bạn An đi xe quay về đến nhà là: 0,25 đ t1 = AB/v3 = 2/16 = 0,125h = 7,5ph. Khi đó bạn Toàn đi bộ đã đến D cách A là: 1 0,25 đ AD1 = AB+ v2 .0,125=2,75km. Thời gian để bạn An đi xe đuổi kịp bạn Toàn đi bộ là: 0,25 đ t2 = AD1/(v3-v2) = 0,275h = 16,5ph Thời điểm hai bạn gặp nhau: 6h20ph + 10ph + 7,5ph + 16,5ph = 6h 54ph Vị trí gặp nhau cách A: X = v3t2 = 16.0,275 = 4,4 (km) 0,25 đ Vị trí gặp nhau cách trường là: Y = 6 - 4,4 = 1,6 (km). a. Đại lượng "Áp lực định mức" có đơn vị là Pa là không đúng mà "Áp suất định mức" mới có đơn vị là Pa. 0,25 đ Đính chính thay "Áp lực định mức" bằng "Áp suất định mức". b. Khi máy rửa xe hoạt động bình thường P 2200 0,25 đ Câu 2 Cường độ dòng điện chạy qua máy là: I 10(A) (1,5 U 220 điểm) Thể tích nước dùng để rửa sạch một chiếc xe là: V = 20 lít/phút x 10 phút = 200 lít = 0,2 (m3). 0,25 đ Gọi diện tích miệng vòi phun nước là S thì áp lực ở miệng vòi phun là: F = p.S Giả sử áp lực F không đổi tác dụng lên nước làm cho nước di chuyển một quãng 0,25 đ đường là l thì áp lực đã thực hiện một công A = F.l = pSl Mặt khác, Sl là thể tích nước V mà máy rửa đã tiêu thụ trong 10 phút và bằng 0,2m3. Vậy A = p.V = 5.106.0,2 = 106 (J). 6 Điện năng tiêu thụ trong 10 phút là: W = Pđm.t = 2200. 600 = 1,32.10 (J). 0,25 đ
3. Hiệu suất của máy rửa khi làm việc bình thường là 6 A 10 0,25 đ H .100% .100% 75,8% W 1,32.106 Khi cân bằng nhiệt, trong bình vẫn còn nước đá nên nhiệt độ của nước và 0,25 đ nước đá là 00C. Nhiệt lượng khối nước đá thu vào để nóng lên 0,25 đ Q1 = m1c1(t0 – t1) = m1.2100.(0 – (–10)) =21000m1. Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy một phần 5 0,25 đ Q3 = (m1 – m3). = (m1 – 0,5).3,3.10 = 330000m1 – 165000 Nhiệt lượng nước trong bình tỏa ra 0,25 đ Q2 = m2c2(t2 – t0) = 2.4200.(25 – 0) = 210000J. Khi có cân bằng nhiệt Q1 = Q2 + Q3 hay 210000 = 21000m1 + 330000m1 – 165000 375000 0,25 đ m 1,07kg 1 351000 Câu 3 Vậy khối lượng nước đá ban đầu là m1 = 1,07kg. (2 điểm) Khối lượng riêng của khối nước đá có chứa bi thép sau khi cân bằng nhiệt m m D 3 3 0,25 đ V V2 V3 m m Thể tích của phần nước đá còn lại V 3 4 2 D 2 0,25 đ m4 Thể tích viên bi thép V3 D3 m m m 0,5 D 3 3 3 987,2kg / m3 V V V m m m 0,5 0,05 0,05 2 3 3 4 4 D2 D3 900 7700 0,25 đ 3 3 Ta thấy D = 987,2kg/m < D1 = 1000kg/m , vậy khối nước đá chứa bi thép sau khi cân bằng nhiệt vẫn nổi trên mặt nước. RMC R1 Vẽ lại mạch điện 0,25 đ A B RCN a L a 0,5 đ Điện trở MC và CN là: RMC= R = 16.x; RCN = R = 16.(1-x) L L 4 (2 điểm) Điện trở tương đương của RMC và RCN là R0 R .R 16x.16.(1 x) 0,25 đ R MC CN 16x.(1 x) 0 R 16 0,25 đ Điện trở toàn mạch Rtm= R0+R1= 2 + 16.(1-x).x (1) Cường độ dòng điện qua R1 là: 0,25 đ U U U I = 2 với 0 x 1 (2) Rtm 16.(1 x)x 2 6 (4x 2)
4. Từ (2) ta thấy I đạt giá trị cực đại khi mẫu số nhỏ nhất => (4x -2)2 lớn nhất 12 0,25 đ với 0 x 1. Vậy khi x=1 thì I cực đại => Imax 6(A) 6 (4 2)2 I đạt giá trị cực tiểu khi mẫu số đạt giá trị cực đại: 6 (4x 2)2 có giá lớn nhất. 0,25 đ 2 12 Vì 6 (4x 2) 6 nên giá trị lớn nhất của nó là 6=> Imin 2(A) 6 Cách làm: 0,25 đ Móc vật nặng vào lực kế, xác định trọng lượng của vật trong không khí P1. Móc vật nặng vào lực kế, xác định trọng lượng của vật khi nhúng vật chìm 0,25 đ hoàn toàn trong nước P2. Móc vật nặng vào lực kế, xác định trọng lượng của vật khi nhúng vật chìm 0,25 đ hoàn toàn trong chất lỏng cần đo P3. Giải thích: Độ lớn lực đẩy Acsimet do nước tác dụng vào vật F P – P d V 1 1 2 0 0,25 đ Câu 5 P P Thể tích của vật V 1 2 (1) (1,5 d điểm) 0 Độ lớn lực đẩy Acsimet do chất lỏng tác dụng vào vật F2 P1 – P3 dx V P P 0,25 đ Thể tích của vật V 1 3 (2) dx Từ (1) và (2) ta xác định được trọng lượng riêng của chất lỏng là P1 P3 dx .d0 0,25 đ P1 P2