Đề thi môn Vật lý Lớp 9 - Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp thị xã - Năm học 2015-2016 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi môn Vật lý Lớp 9 - Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp thị xã - Năm học 2015-2016 (Có đáp án)

1. UBND THỊ XÃ BUÔN HỒ KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THỊ XÃ PHÒNG GD&ĐT TX BUÔN HỒ NĂM HỌC : 2015 – 2016 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn : Vật lí 9 Thời gian : 150 phút ( không kể thời gian giao đề ) Buôn Hồ, ngày 25 tháng 02 năm 2016 3 Bài 1 : ( 3,0 điểm ) Khi đã đi qua được chiều dài của chiếc cầu xe lửa AB, người bộ hành 8 nghe được tiếng còi xe lửa chạy cùng chiều về phía cầu. Nếu người đó chạy cùng chiều với xe lửa thì khi anh ta chạy đến đầu cầu B, đầu xe lửa bắt kịp anh ta, nếu người đó chạy ngược lại về phía A, thì khi anh ta về đến A là khi đầu xe lửa bắt đầu lên cầu. Biết vận tốc chạy của người bộ hành là không đổi, vận tốc của xe lửa là 60km/h. Tính vận tốc chạy của người bộ hành ? Bài 2 : ( 3,0 điểm ) Một thấu kính có tiêu cự 6cm, vật sáng AB có dạng mũi tên đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, qua thấu kính thu được một ảnh thật cách vật 25cm. xác định vị trí của vật và ảnh ? Bài 3 : ( 4,0 điểm ) Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Mắc A R1 R2 C vào A, B một hiệu điện thế UAB = 1,5V thì vôn kế mắc vào C, D chỉ giá trị U 1 = 1V. Nếu thay vôn kế bằng ampe kế cũng R3 mắc vào C, D thì ampe kế chỉ giá trị I = 60mA. Bây giờ người B D ta thay đổi lại, bỏ ampe kế đi và cũng mắc vào C, D một hiệu điện thế UCD = 1,5V, còn vôn kế mắc vào A, B thì vôn kế chỉ U 2 = 1V. Biết vôn kế có điện trở rất lớn và ampe kế có điện trở rất nhỏ. Xác định các giá trị R1; R2; R3 ? Bài 4 : ( 3,0 điểm ) Một thỏi nước đá có khối lượng 200g ở -100C. a. Tính nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá biến thành hơi hoàn toàn ở 1000C ? b. Nếu bỏ thỏi nước đá trên vào một xô nước bằng nhôm ở 20 0C. Sau khi cân bằng nhiệt ta thấy trong xô còn lại một cục nước đá có khối lượng 50g. Tính lượng nước đã có trong xô lúc đầu ? 5 Biết xô có khối lượng 100g, cđ = 1800J/kg.k, λ = 3,4.10 J/kg, cn = 4200 J/kg.K, cnh= 880J/kg.k, L =2,3.106J/kg . Bài 5 : ( 3,0 điểm ) Hai quả cầu đặc có thể tích mỗi quả là V = 100m3 được nối với nhau bằng một sợi dây nhẹ không co giãn thả trong nước (hình vẽ bên). Khối lượng quả cầu bên dưới gấp 4 lần khối lượng quả cầu bên trên. Khi cân bằng thì 1/2 thể tích quả cầu bên trên bị ngập trong nước. Hãy tính: a. Khối lượng riêng của các quả cầu ? b. Lực căng của sợi dây ? 3 Cho biết khối lượng của nước là D0 = 1000kg/m Bài 6 : ( 4,0 điểm ) a. Cho mạch điện như hình vẽ bên, trong đó hiệu điện thế R Đ UMN = 24V ( không đổi ) R = 12 , đèn Đ loại 12V-6W, R x là biến trở con chạy. Xác định giá trị của R x để công suất M Rx N tiêu thụ trên Rx đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại đó ? b. Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở R o đã biết giá trị, một biến trở con chạy R b có điện trở toàn phần lớn hơn R o, hai công tắc điện K1 và K2, một số dây dẫn đủ dùng. Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. HẾT Họ và tên thí sinh : . Số báo danh :
2. UBND THỊ XÃ BUÔN HỒ KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THỊ XÃ PHÒNG GD&ĐT TX BUÔN HỒ NĂM HỌC : 2015 – 2016 HƯỚNG DẪN CHẤM Bài Nội dung Điểm Gọi : v(km/h) là vận tốc chạy của người bộ hành trên cầu AB. 0,25  (km) là chiều dài chiếc cầu AB. C là vị trí người đi bộ trên cầu AB khi anh ta nghe được tiếng còi xe lửa. D là vị trí tương ứng của đầu xe lửa khi phát ra tiếng còi. DA = x(km) 3 5 0,25 Ta có : AC =  ; CB =  8 8 CB 5 0,5 Thời gian người bộ hành chạy từ C đến B là : t1 = (h) v 8v Trong thời gian đó đầu xe lửa cũng chạy từ D đến B: DB x  t1 = (h) 1 v ' 60 ( 3,0 điểm ) 5 x  x  x 5  0,5 Do đó : = = - (1) 8v 60 60 60 60 8v 60 CA 3 0,5 Thời gian người bộ hành chạy từ C đến A là : t2 = (h) v 8v Trong thời gian đó đầu xe lửa cũng chạy từ D đến A : x x t2 = (h) v ' 60 x 3 0,25 Do đó : (2) 60 8v 5  3 120 0,75 Từ (1) và (2) ta có : - => v = 15 km/h 8v 60 8v 8 Vậy người bộ hành chạy với vận tốc v = 15km/h Hình vẽ : 0,25 B I F' A' A F O B' 2 ( 3,0 điểm ) AO AB 0,25 Xét 2 : OAB S OA’B’: => (1) A'O A' B' Xét 2 : F’OI S F’A’B’: => 0,25 F'O OI F'O AB (2) F' A' A' B' A'O F'O A' B' AO F'O 0,5 Từ (1) và (2) ta có : (3) A'O A'O F'O
3. Theo đề ta có : AO + A’O = 25 => AO = 25 – A’O( 4) 0,25 25 A'O F'O 25 A'O 6 0,5 Từ (3) và (4) ta có: A'O A'O F'O A'O A'O 6 A’O2 – 25A’O + 150 = 0 0,5 Giải phương trình trên ta được : A’O = 15cm => AO = 10cm A’O = 10cm AO = 15cm * Nếu vật cách thấu kính một khoảng AO = 10cm thì ảnh cách thấu 0,5 kính một khoảng A’O = 15cm. * Nếu vật cách thấu kính một khoảng AO = 15cm thì ảnh cách thấu kính một khoảng A’O = 10cm. Vôn kế có điện trở rất lớn, nên khi mắc vào hai điểm C,D thì dòng 0,75 điện chạy qua R3 là rất nhỏ ( xem như = 0 )lúc này mạch có R1 và R2 mắc nối tiếp nhau. Ta có : UCD = UR2 = U1 = 1V => UR1 = 0,5 V U R1 R1 1 => R2 = 2R1 U R 2 R2 2 Khi đặt vào C, D và mắc vôn kế vào A, B ta thấy vôn kế cũng chỉ 1V 0,75 . Vậy không khác gì ta hoán vị ( đổi chỗ ) hai điện trở R1 và R3 cho nhau mà mạch điện không thay đổi. R2 Nên: R3 = R1 = 3 2 ( 4,0 điểm ) Khi mắc ampe kế vào C, D thì ampe kế chỉ giá trị I = I3 = 60mA = 0,75 0,06A. Lúc này R2 và R3 mắc song song. R3 I3 Nên I2 = I3. = = 0,03A R2 2 Mặt khắc : I1 = I2 + I3 = 0,09A 0,5 Ta lại có : UAB = I1R1 + I2R2 = I1R1 + 2I2R1 0,75 U AB 1,5 => R1 = =10 I1 2I2 0,09 2.0,03 => R3 = R1 = 10 và R2 = 2. 10 = 20 0,5 Vậy R3 = R1 = 10 và R2 = 20 Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -100C đến 00C 0,25 4 a Q1 = m1C1(t2 - t1) = 3600(J) ( 1,5 điểm ) Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn ở 00C 0,25
4. Q2 = m1.λ = 68000 (J) Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 00C đến 1000C 0,25 Q3 = m1C2(t3 - t2) = 84000(J) Nhiệt lượng nước thu vào để hóa hơi hoàn toàn ở 1000C 0,25 Q4 = m1.L = 460000(J) Nhiệt lượng cần cung cấp trong suốt quá trình: 0,5 Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 615600(J) Gọi m' là lượng nước đá đã tan: m' = 200 - 50 = 150g = 0,15kg 0,25 Do nước đá tan không hết nên nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp là 00C. 0,25 Nhiệt lượng mà m' (kg) nước đá thu vào để nóng chảy: 0,25 Q' = m'λ = 51000 (J) Nhiệt lượng do m'' Kg nước và xô nhôm tỏa ra để giảm xuống từ 200C 0,25 4 b đến 00C ( 1,5 điểm ) Q" = (m"C2 + mnhCnh)(20 - 0) Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: 0,5 Q" = Q' + Q1 hay:(m"C2 + mnhCnh)(20 - 0) = 51000 + 3600 m" 0,629 (kg) 629 g Vậy khối lượng nước có trong xô là m" 629 g Vì 2 quả cầu có cùng thể tích V, mà m2 = 4m1 nên 0,5 P2 = 4 P1 => D2 = 4.D1 ( 1) Xét hệ 2 quả cầu cân bằng trong nước. Khi đó ta có: 0,5 5 a 3 P1 + P2 = FA + F’A => D D D (2) ( 1,5 điểm ) 1 2 2 0 3 Từ (1) và (2) suy ra: D1 = 0,3 D0 = 300kg/m 0,5 3 D2 = 4 D1 = 1200kg/m Các lực tác dụng lên hệ như hình vẽ : 0,25 FA T P1 5 b ( 1,5 điểm ) T F’ A P2 Xét từng quả cầu ta thấy : 0,5
5. - Quả cầu 1 cân bằng thì: FA = P1 + T - Quả cầu 2 cân bằng thì: F’A = P2 - T Với FA2 = 10.V.D0; FA = F’A /2 ; P2 = 4.P1 0,25 F' A 0,5 P1 T F'A => 2 => 5.T = F’A => T = 0,2 N 5 4P1 T F' A 2 2 (0,25 đ) Um 12 Điện trở của đèn là : Rđ = 24 pm 6 Điện trở tương đương của mạch là : Rd .Rx 24Rx 36(Rx 8) Rtđ = R + 12 (0,25 đ) Rd Rx Rx 24 Rx 24 Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính : U MN U MN .(Rx 24) I = (0,25 đ) Rtd 36(Rx 8) Hiệu điện thế hai đầu Rx : U MN .(Rx 24) 24Rx 2U MN .Rx Ux = I.Rđx = . = (0,25 đ) 36(Rx 8) Rx 24 3(Rx 8) 2 2 U x 2U MN .Rx 1 Công suất tiêu thụ trên biến trở Rx : Px = = . (0,25 đ) 6a Rx 3(Rx 8) Rx ( 2,5 điểm ) 2 2 4U MN Rx U MN 32Rx Px = . 2 = . 2 9 (Rx 8) 72 (Rx 8) 2 2 2 U MN Rx 16Rx 64 Rx 16Rx 64 = . 2 72 (Rx 8) 0,75 2 2 U MN (Rx 8) . 1 2 72 (Rx 8) 2 (Rx 8) Px đạt giá trị cực đại khi : 2 = 0 hay Rx = 8 (0,25 đ) (Rx 8) Vậy để công suất tiêu thụ trên Rx đạt giá trị cực đại thì Rx = 8 2 2 U MN 24 (0,25 đ) Công suất tiêu thụ lớn nhất trên Rx là : Px = Pmax = = = 8W 72 72 + Bố trí thí nghiệm như hình vẽ U ( hoặc mô tả đúng cách mắc) A K Ro 1 0,25 6b K2 Rb ( 1,5 điểm ) + Bước 1: Chỉ đóng khoá K1: số chỉ ampe kế là I1 Ta có: U = I (R + R ) (1) 1 A o 0,5 + Bước 2: Chỉ đóng K 2 và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ I 1. Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị Ro + Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 2 rồi đóng cả K 1 0,5 và K2, số chỉ ampe kế là I2.
6. R Ta có: U = I (R + o ) (2) 2 A 2 + Giải hệ phương trình (1) và (2), ta có: 0,25 (2I1 - I2 )R o R A = 2(I2 - I1) Ghi chú : - Mọi cách giải khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa ( kể cả cách giải định tính ) - Nếu học sinh không ghi đơn vị hoặc sai đơn vị thì trừ 0,25 điểm cho cả bài đó.