10 đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh môn vật lý lớp 9 có đáp án
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (594.72 KB, 50 trang ) ******************* Rb Câu 3: (2,5 điểm) Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở nhiệt độ 136 oC vào một nhiệt lượng kế chứa 50g nước ở 14 oC. Hỏi có bao nhiêu gam chì và bao nhiêu gam kẽm trong miếng hợp kim trên? Biết rằng nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 18 oC và muốn cho riêng nhiệt lượng kế nóng thêm lên 1 oC thì cần 65,1J; nhiệt dung riêng của nước, chì và kẽm lần lượt là 4190J/(kg.K), 130J/(kg.K) và 210J/(kg.K). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài. Câu 4: (2,0 điểm) Hai điện trở R 1 và R2 được mắc vào một hiệu điện thế không đổi bằng cách ghép song song với nhau hoặc ghép nối tiếp với nhau. Gọi P ss là công suất tiêu thụ của đoạn mạch khi P ss ghép song song, Pnt là công suất tiêu thụ khi ghép nối tiếp. Chứng minh : P �4 . nt Trang 1 ******************* Cho biết: R1 + R2 2 R1 .R2 ------------------------- HẾT ------------------------(Giám thị coi thi không giải thích gì thêm) PHÒNG GD&ĐT QUÃNG NAM ----------------------- HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 Năm học 2017-2018 Môn: VẬT LÍ (VÒNG II) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------Câu 1: (2,5 điểm) a. Khối lượng riêng của quả cầu là: DC = 10 M = 0,016 = 625(kg/m3) V 0,25đ Ta thấy DC (= 625kg/m3) < Dnước (= 1000kg/m3) nên khi thả quả cầu vào nước thì quả cầu sẽ nổi trên mặt nước. 0,5đ b. Học sinh vẽ đúng hình và phân tích được các lực tác dụng lên quả cầu được 0,5đ. Các lực tác dụng lên quả cầu: FA - Lực đẩy Ác-si-mét FA thẳng đứng hướng từ dưới lên và có cường độ: FA = dn.V = 10Dn.V 0,25đ - Trọng lực P thẳng đứng hướng xuống dưới và: P = 10M 0,25đ O T - Lực căng dây T thẳng đứng hướng xuống dưới. Khi quả cầu cân bằng (đứng yên) thì FA = P + T 0,5đ P => T = FA – P = 10Dn.V – 10M = 10.1000.0,016 – 10.10 = 160 – 100 = 60 (N) 0,25đ Vậy lực căng dây T bằng 60N. . . Câu 2: (3,0 điểm) a. Cường độ dòng điện định mức qua mỗi đèn: Pđm1 = Uđm1.Iđm1 Pdm1 9 => Iđm1 = U = = 0,75(A) 12 dm1 -o U o + 0,25đ Pdm 2 3 Iđm2 = U = = 0,5(A) 0,25đ 6 dm 2 Ta thấy Iđm1 Iđm2 nên không thể mắc nối tiếp để 2 đèn sáng bình thường. b. Để 2 đèn sáng bình thường thì: U1 = Uđm1 = 12V; I1 = Iđm1 = 0,75A Đ2 Đ1 0,5đ Rb 0,25đ Trang 2 ******************* và U2 = Uđm2 = 6V; I2 = Iđm2 = 0,5A Do đèn Đ2 // Rb => U2 = Ub = 6V Cường độ dòng điện qua biến trở: I1 = I2 + Ib => Ib = I1 – I2 = 0,75 – 0,5 = 0,25(A). Ub 0,25đ 0,25đ 6 Giá trị điện trở của biến trở lúc đó bằng: Rb = I = 0,25 = 24 ( ) b 0,25đ c. Theo đề ra ta có: P1 = 3P2 I12.R1 = 3I22.R2 I 1 I2 2 3R2 I U 2 dm 2 .Pdm1 9 3 6 2.9 = = 3. 2 = 3. 2 = => 1 = 2I1 = 3I2 (1) R1 I2 U dm1 .Pdm 2 4 2 12 .3 Mà I1 = I2 + IR nên (1) 2(I2 + IR) = 3I2 2I2 + 2IR = 3I2 => I2 = 2IR (2) Do đèn Đ2 // R nên U2 = UR I2.R2 = IR.R Thay (2) vào ta được 2.IR.R2 = IR.R => R = 2R2 = 2. 0,25đ 0,25đ U 2 dm 2 62 = 2. = 24 ( ) Pdm 2 3 Câu 3: (2,5 điểm) - Gọi khối lượng của chì và kẽm lần lượt là mc và mk, ta có: mc + mk = 0,05(kg). ( = 50g) (1) - Nhiệt lượng do chì và kẽm toả ra: Q1 = mc cc (136 - 18) = 15340m c ; Q 2 = m k ck (136 - 18) = 24780m k . - Nước và nhiệt lượng kế thu nhiệt lượng là: Q3 = m n c n (18 - 14) = 0,05 �4190 �4 = 838(J) ; Q 4 = 65,1�(18 - 14) = 260,4(J) . - Phương trình cân bằng nhiệt: Q1 + Q 2 = Q3 + Q 4 � 15340mc + 24780mk = 1098,4 (2) - Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có: mc 0,015kg; mk 0,035kg. Đổi ra đơn vị gam: mc 15g; mk 35g. 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ Câu 4: (2,0 điểm) U2 P R1 R2 . - Công suất tiêu thụ của đoạn mạch khi hai điện trở mắc song song: ss R1 R2 - Công suất tiêu thụ của đoạn mạch khi hai điện trở mắc nối tiếp: Pnt Pss ( R1 R2 ) 2 - Lập tỷ số: ; Pnt R1 R2 U2 . R1 R2 0,5đ 0,5đ 0,5đ - Do : R1 R2 �2 R1 R2 => (R1 + R2)2 4 ( R1 .R2 )2 , nên ta có: Trang 3 ******************* 2 Pss 4( R1 R2 ) � Pnt R1R2 � Pss �4 Pnt 0,5đ -------------------------- HẾT ----------------------------(Lưu ý: Nếu học sinh làm cách khác nhưng có kết quả đúng vẫn cho điểm tối đa) SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2017 - 2018 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 02 trang) Câu 1 (2,0 điểm). Hai người chạy đua trên một đoạn đường thẳng dài s = 200m. Anh A chạy nửa đầu đoạn đường với vận tốc v1 = 4m/s, nửa sau với vận tốc v2 = 6m/s. Anh B chạy nửa đầu thời gian chạy với vận tốc v1, nửa sau với vận tốc v2. Hỏi ai sẽ đến đích trước? Khi người ấy đến đích thì người kia còn cách đích bao xa? Câu 2 (2,0 điểm). Cho một gương phẳng cố định, một điểm sáng S chuyển động đều đến gần gương phẳng trên một đường thẳng vuông góc với gương. Gọi S’ là ảnh của S qua gương. Biết ban đầu S cách gương 3m, sau 2s kể từ lúc chuyển động khoảng cách giữa S và S ’ là 4m. Tính tốc độ chuyển động của S đối với gương và tốc độ chuyển động của S đối với S’. Câu 3 (2,0 điểm). Có hai bình cách nhiệt, bình một chứa 4 lít nước ở nhiệt độ 800C, bình hai chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 200C. Người ta rót một ca nước từ bình một vào bình hai. Khi bình hai đã cân bằng nhiệt thì lại rót một ca nước từ bình hai sang bình một để lượng nước hai bình như lúc đầu. Nhiệt độ nước ở bình một sau khi cân bằng là 740C. Cho biết khối lượng riêng của nước là 1kg/lít. Xác định khối lượng nước đã rót trong mỗi lần. Câu 4 (2,0 điểm). N N a) Trình bày hai cách tạo ra dòng điện xoay chiều và giải thích. S b) Một thanh sắt hình trụ có thể tích V = 10cm3 nằm cân bằng trong dầu dưới tác dụng của một nam châm thẳng như Hình 1. Tính độ lớn lực mà thanh nam châm tác dụng lên thanh sắt. Biết trọng lượng riêng của sắt là 79000N/m3 và của dầu là 8000N/m3. Câu 5 (2,0 điểm). Một bếp điện có công suất tiêu thụ P = 1,1kW khi được dùng ở mạng điện có hiệu điện thế U = 120V. Dây nối từ ổ cắm vào bếp điện có điện trở rd=1 . Hình 1 a) Tính điện trở của bếp điện khi đó. b) Tính nhiệt lượng tỏa ra ở bếp điện khi sử dụng liên tục bếp điện trong thời gian 30 phút. Câu 6 (2,0 điểm). Cho mạch điện như Hình 2, trong đó U = 24V, R 0 = 2 , R 2 12 , R1 là một điện trở, Rb là một biến trở. Vôn kế lí tưởng và bỏ qua điện trở các dây nối. Người ta điều chỉnh biến trở để công suất của nó đạt giá trị lớn nhất thì vôn kế chỉ 12,6V. Tính công suất lớn nhất của biến trở và điện trở của biến trở khi đó. + R0 - U R2 V R1 Rb Hình 2 Trang 4 ******************* Câu 7 (2,0 điểm). Một dây dẫn, khi dòng điện có cường độ I 1 = 1,4A đi qua thì nóng lên đến nhiệt độ t1 550 C ; khi dòng điện có cường độ I2=2,8A đi qua thì nóng lên đến nhiệt độ t 2 1600 C. Coi nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ giữa dây và môi trường. Nhiệt độ môi trường không đổi. Bỏ qua sự thay đổi của điện trở dây theo nhiệt độ. Tìm nhiệt độ của dây dẫn khi có dòng điện cường độ I3 = 5,6A đi qua. Câu 8 (2,0 điểm). Trên mặt hộp có lắp ba bóng đèn (gồm 2 bóng loại 1V-0,1W K và 1 bóng loại 6V-1,5W), một khóa K và hai chốt nối A, B như Hình 3. Nối hai chốt A, B với nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 6V thì thấy như sau: B A - Khi mở khóa K thì cả ba bóng đèn cùng sáng. - Khi đóng khóa K thì chỉ có bóng đèn 6V-1,5W sáng. Hình 3 2 Biết rằng, nếu hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi bóng đèn nhỏ hơn hiệu điện thế 3 định mức của nó thì bóng đèn không sáng. Vẽ sơ đồ mạch điện trong hộp. Câu 9 (2,0 điểm). Cho mạch điện như Hình 4a, vôn kế V chỉ 30V. Nếu thay R0 N vôn kế bằng ampe kế A mắc vào hai điểm M, N của mạch điện trên thì thấy M + U 0 nó chỉ 5A. Coi vôn kế, ampe kế đều là lí tưởng và bỏ qua điện trở các dây nối. V Hình 4a a) Xác định giá trị hiệu điện thế U0 và điện trở R0. b) Mắc điện trở R1, biến trở R (điện trở toàn phần của nó bằng R), R0 + U N vôn kế và ampe kế trên vào hai điểm M, N của mạch điện như Hình 4b. Khi M 0 di chuyển con chạy C của biến trở R ta thấy có một vị trí mà tại đó ampe kế R A chỉ giá trị nhỏ nhất bằng 1A và khi đó vôn kế chỉ 12V. C Xác định giá trị của R1 và R. R 1 Hình 4b V Câu 10 (2,0 điểm). Cho mạch điện như Hình 5, các điện trở R có giá trị bằng nhau và các vôn kế có điện trở bằng nhau. Biết vôn kế V 1 chỉ 1V, vôn kế V3 chỉ 5V. Tìm số chỉ của các vôn kế V2 và V4. R A+ V4 B- R R V3 R R V2 R V1 Hình 5 ------------------- Hết------------------Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ tên thí sinh: ....................................................................... SBD: ......................... Trang 5 ******************* SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2017 – 2018 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm gồm: 04 trang) * 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 0,5 điểm cho toàn bài Câu 1 (2đ) Ý 2 (2đ) 3 (2đ) 4 (2đ) a b Nội dung 100 100 41, 67 s Thời gian A đi hết đường chạy: tA= 4 6 t Thời gian B đi hết đường chạy: B (4 6) 200m � t B 40s 2 B đến trước, sớm hơn 1,67s A còn cách đích 1,67.6=10m Khoảng cách từ S đến gương sau 2 s: 3 2v Khoảng cách giữa S và S’ sau 2 s là d 2(3 2v) 4 Vận tốc của của S là v 0,5 m/s Do S và S’ chuyển động ngược chiều nên, tốc độ của S đối với S’ là v / 2v 1 m / s Gọi khối lượng nước đã rót là m, nhiệt độ bình 2 sau khi cân bằng nhiệt là t1. Sau khi rót lần 1 thì m.c.(80-t1)=2.c.(t1-20) (1) Sau khi rót lần 2 thì (4-m).c.(80-74)=m.c.(74-t1) (2) Từ (1) có: 80m mt1 2t1 40 Từ (2) có: 74m mt1 24 6m � 80m 40 (2 m) t1 và � 80m 24 m t1 Suy ra (80 m 40) m (2 m)(80 m 24) Vậy m 0,5kg Cách 1: Cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn kín. Khi đưa nam châm quay liên tục thì số đường sức từ luân phiên tăng giảm. Vậy dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều. Trụ quay Cách 2: Cho cuộn dây dẫn quay trong từ trường. Cuộn dây quay từ vị trí 1 sang 2 thì số đường 1 2 sức từ tăng. Khi từ vị trí 2 sang vị trí 1 thì số N S đường sức từ giảm. - Khi cuộn dây quay liên tục thì số đường sức từ luân phiên tăng giảm. Vậy dòng điện xuất hiện trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều. Điểm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 r u r Tác dụng vào thanh sắt có 3 lực: Trọng lực P , Lực đẩy Ác si mét FA , lực hút của thành r nam châm F 0,5 Khi thanh sắt cân bằng: F FA P 0,5 Suy ra : F P FA (d t d d ) V 0, 71N Trang 6 ******************* 5(2đ) a) U Cường độ dòng điện qua bếp I R r d 2 �U � P R� � �rd R � Thay số: 11R2-122R+11=0 Có hai nghiệm R=11 ; R= 0,25 0,25 1 11 1 loại vì nếu thế, hiệu điện thế ở bếp điện U= pR 10V ) 11 Vậy điện trở của bếp điện R=11 (R= b) Q=P.t=1980 kJ 6 (2đ) 0,25 0,25 0,5 - Mạch điện cấu trúc: R0ntR1nt(R2//Rb) + R0,1 = R0+R1=2+R1 R 2 .R b 12R b 24 12R1 (14 R 1 ).R b � Rtđ = R0,1 + R2,b = + R2,b = = R2 Rb 12 R b 12 R b U.(12 R b ) - Cường độ mạch chính: Itm = = I1. (*) 12(R 1 2) (14 R 1 ).R b U.12.R b Hiệu điện thế hai đầu biến trở: Ub = U2b = Itm.R2b = 12(R1 2) (14 R 1 ).R b Vậy Công suất trên biến trở: P 0,5 U 2 .122.R b (12.(R1 2) (14 R 1 ).R b ) 2 0,25 0,25 0,25 Áp dụng bất đẳng thức côsi ta có: U 2 .122.R b U 2 .3 P� 4.12.(R1 2).(14 R1 ).R b (R1 2).(14 R 1 ) 12(R 1 2) U 2 .3 Khi Rb= (**) 14 R 1 (R1 2).(14 R1 ) U.24.(R1 8) U.(R 1 8) Thay (**) vào (*) ta có: I1= = 2.12(R 1 2).(14 R 1 ) (R1 2).(14 R 1 ) 24(R1 8).R 1 12, 6 V - Ta có U1=Uv= I1.R1 => (R1 2).(14 R 1 ) Giải ra được: R1 = 6 , thay vào (**) ta có Rb = 4,8 và Pmax 10,8 (W) Khi nhiệt độ của dây dẫn ổn định thì công suất điện của dây dẫn bằng công suất tỏa nhiệt ra môi trường: I 2 R k (t t0 ) Vậy Pmax 7 (2đ) 0,25 0,5 0,5 0,25 Trang 7 ******************* 2 Khi dây có nhiệt độ t1 ta có RI1 k(t1 t 0 ) (1) 2 Khi dây có nhiệt độ t 2 ta có RI 2 k(t 2 t 0 ) (2) 2 Khi dây có nhiệt độ t 3 ta có RI3 k(t 3 t 0 ) o (3) 0,25 0,25 0,25 0,5 0 Lấy (1) chia cho (2) suy ra t =20 C 3 0 0,5 Lấy (2) chia cho (3) suy ra t =580 C Trang 8 ******************* 8 (2đ) Để thỏa mãn điều kiện khi K mở thì cả 3 bóng đèn sáng và Khi K đóng thì chỉ đèn 6V sáng, các linh kiện được mắc theo hai sơ đồ như hình sau: 0,25 A 1V 1V Hình 1 6V B A 6V 1V B Hình 2 0,25 Với điều kiện các đèn chỉ sáng khi hiệu điến thế giữa hai đầu bóng đèn phải lớn hơn hoặc bằng 2/3 hiệu điện thế định mức mỗi bóng đèn, ta xét xem sơ đồ nào thỏa mãn Trang 9 ******************* U2 10 . P 62 24 Điện trở của bóng đèn 6V là: R 2 1,5 Ở sơ đồ 1, khi K mở, hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 6V là U 6 2 U AB .R 2 .24 3, 27 6V nên bòng 6V-1,5W không sáng. R AB 10 10 24 3 Sơ đồ này không thỏa mãn. Sơ đồ 2, Khi K mở thì hiệu điện thế giữa hai đầu các bóng đèn là: 6 .5 1, 03V 1V Bóng 1V-0,1W U1 5 24 6 2 .24 4,96V 6V Bóng 6V-1,5W U 2 5 24 3 Vậy sơ đồ 2 thỏa mãn các yêu cầu của đề bài. Điện trở của bóng đèn 1V: R 1 9 (2đ) a b Vôn kế có điện trở rất lớn nên U0=UV=30V U0 6 Thay vôn kế bằng ampe kế: R 0 IA Đặt RMC=x suy ra RCN=R-x (0 |
