Tài liệu đề thi đáp án tuyển chọn học sinh giỏi vật lý 9 (12)

MÃ KÍ HIỆU [*****] ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ LỚP 9 – Năm học 2015 – 2016 MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút (Đề thi gồm có 5 câu, 2 trang) Câu 1 : (2,0 điểm) Cho mạch điện như hình 1: D Đ Biết bóng đèn Đ: 6V - 3W, R1 = 4  , R2 là một biến trở Hiệu điện thế UMN = 10V(không đổi). a. Xác định R2 để đèn sáng bình thường? (điện trở bóng đèn không đổi) M R1 N A + H×nh 1 b. Xác định R2 để công suất tiêu thụ trên R2 là R2 cực đại ? Tìm giá trị cực đại đó? Câu 2 : (2,0 điểm) Người ta rải đều bột của một chất dễ cháy thành một dải hẹp dọc theo một đoạn thẳng từ A đến B và đồng thời châm lửa đốt từ hai vị trí D1, D2. Vị trí thứ nhất D1 cách A một đoạn cố định bằng 1/10 chiều dài của đoạn AB, vị trí thứ hai D 2 nằm giữa D1B và cách vị trí thứ nhất một đoạn l = 2,2m. Do có gió thổi theo chiều từ A đến B nên tốc độ cháy lan của ngọn lửa theo chiều gió nhanh gấp 7 lần theo chiều ngược lại. Toàn bộ dải bột sẽ bị cháy hết trong thời gian t 1= 60 giây. Nếu tăng l lên gấp đôi giá trị ban đầu thì thời gian cháy hết là t2 = 61 giây. Nếu giảm l xuống còn một nửa giá trị ban đầu thì thời gian cháy hết là t3 = 60 giây. a/ Khi l = 2,2 m đoạn nào cháy hết nhanh nhất? b/ Khi l tăng lên gấp đôi giá trị ban đầu, đoạn nào cháy hết nhanh nhất? c/ Tính chiều dài của đoạn AB? B M Câu 3 : (2,0 điểm) Một người cao AB = h = 1,6 m đứng trước gương M’ phẳng OM. (Hình 2 ). Khi gương đặt thẳng đứng người đó thấy dù đứng ở vị trí nào cũng nhìn thấy gót chân mình qua gương. Bỏ qua khoảng cách từ mắt tới đỉnh đầu . 0 A Hình 2 a/ Tìm chiều cao OM của gương? b/ Nếu người đó đứng cách gương một khoảng OA = a = 4m và gương nghiêng một góc MOM’=  thì người đó chỉ nhìn thấy ảnh của đầu mình qua gương . Tìm ? c/ Gương vẫn nghiêng một góc  như trên, muốn vừa đủ nhìn thấy gót chân mình qua gương người đó phải đứng ở vị trí thỏa mãn điều kiện nào? Khi đó khoảng cách giữa người và mép dưới O của gương là bao nhiêu? Câu 4: (2,0 điểm) Một bình hình trụ có bán kính đáy R 1 = 20cm được đặt thẳng đứng chứa nước ở nhiệt độ t 1 = 20 0 C. Người ta thả một quả cầu bằng nhôm có bán kính R 2 = 10cm ở nhiệt độ t 2 = 40 0 C vào bình thì khi cân bằng mực nước trong bình ngập chính giữa quả cầu. Cho khối lượng riêng của nước D 1 = 1000kg/m 3 và của nhôm D 2 = 2700kg/m 3 , nhiệt dung riêng của nước C 1 = 4200J/kg.K và của nhôm C 2 = 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 ? b. Đổ thêm dầu ở nhiệt độ t 3 = 15 0 C vào bình cho vừa đủ ngập quả cầu. Biết khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của dầu D 3 = 800kg/m 3 và C 3 = 2800J/kg.K. Xác định: Nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt? Tính áp lực của quả cầu lên đáy bình? Câu 5:( 2,0 điểm ) Trình bày phương án thí nghiệm xác định khối lượng riêng của một mẩu kim loại được đặt trong một trong hai cục chì, biết khối lượng chì trong hai cục là như nhau. Không được phép lấy mẩu kim loại ra khỏi cục chì. Cho các dụng cụ sau: Cân có quang treo và bộ quả cân, giá đỡ, dây treo, bình đựng nước không có độ chia, nước trong cốc đã biết khối lượng riêng Dn. ----------------Hết---------------- MÃ KÍ HIỆU [*****] ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ LỚP 9 – Năm học 2015 – 2016 MÔN: Vật lý (Hướng dẫn chấm gồm 4 trang) Chú ý : - Thí sinh làm theo cách khác , nếu đúng thì cho điểm tối đa - Điểm bài thi 10 điểm Câu Câu 1 Đáp án Điểm 0,25 Sơ đồ mạch: R1 nt (Rđ // R2). 2 2 2 (2,0điểm ) Từ CT: P = U  Rđ = U = 6 = 12(  ) Iđ = P = 3 = 0,5 (A) Rd P U 3 6 a. Để đèn sáng bình thường  Uđ = 6v, Iđ = 0,5(A). Vì Rđ // R2  RAN = 0,25 12.R 2 ; UAN = Uđ = 6v. 12  R 2  UMA = UMN – UAN = 10 – 6 = 4v Vì R1 nt (Rđ // R2)  R MA U MA 4 2 = = = R AN U AN 6 3  3RMA = 2RAN. 2.12.R 2 = 3.4  2.R2 = 12 + R2  R2 = 12  đèn sáng bình thường 12  R 2 12.R 2 12R 2 48  16R 2 b. Vì Rđ // R2  R2đ =  RMN = 4 + = 12  R 2 12  R 2 12  R 2 U MN 10(12  R 2 )  I MN= = . R td 48  16R 2 10(12  R 2 ) Vì R nt R2đ  IR = I2đ = IMN= 48  16R 2 120R 2  U2đ = IMN.R2đ = . 48  16R 2  U22 (120.R 2 ) 2 U2 Áp dụng công thức: P= P2 = = R 2 (48  16R 2 ) 2 .R 2 R 1202.R 2 = (48  16R 2 ) 2 1202 Chia cả tử và mẫu cho R2  P2 = 482 R2  162 R 2  2.48.16 0,25 0,25 0.25 0,25 0,25  482   482  2  16 R 2  2.48.16  min    162.R 2  min Để P2 max    R2   R2  0,25 Áp dụng bất đẳng thức côsi ta có: 482 482 2 2 + 16 .R2  2. .16 R 2 = 2.48.16 R2 R2  P2 Max = 120 2 = 4,6875 (W). 4.48.16  R2 = 3 Câu 2 - Đặt chiều dài AB là L, - Vận tốc cháy của ngọn lửa ngược chiều gió là v (2,0điểm )  khi đó vận tốc cháy theo chiều gió sẽ là 7v. - Các điểm đốt lửa sẽ chia AB làm 3 phần: A D1 D2 0,25 0,5 B + phần đầu phía A với chiều dài AD1 = L/10 sẽ cháy với vận tốc v. + phần giữa có chiều dài D 1D2 = x cháy với vận tốc 8v (do hai ngọn lửa cháy từ hai đầu lại với vận tốc tương ứng là v và 7v). 9  + phần cuối có chiều dài D2B =  L-x  cháy với vận tốc 7v.  10  Thời gian cháy hết đoạn AB là thời gian cháy lâu nhất của một trong ba đoạn trên đây. Ta xét các khả năng có thể: a) Trong trường hợp đầu khi x=l = 2,2m - Thời gian cháy lâu nhất không phải là ở đoạn giữa vì nếu như vậy thì khi tăng x đến giá trị 2l thì thời gian cháy cũng phải tăng gấp đôi, tức là t2=2t1  mâu thuẫn gt. - Thời gian cháy lâu nhất cũng không phải là đoạn phía đầu B vì nếu như vậy thì khi giảm x xuống đến l/2 thì thời gian cháy phải tăng lên  mâu thuẫn gt. -Vậy thời gian cháy lâu nhất là ở đoạn đầu và bằng t1: t1 = 0,25 0,25 L =60s (1) 10v b) Khi tăng x đến 2l, tương tự ta xét các khả năng: - Thời gian cháy lâu nhất không phải là phần đầu A vì đoạn này như cũ nên thời gian cháy trên đó không thay đổi. - Thời gian cháy lâu nhất cũng không phải là đầu B vì đoạn này được rút ngắn lại so với trường hợp trên. - Vậy thời gian cháy lâu nhất chỉ có thể là đoạn ở giữa và bằng t2: t2  0,5 2l  61 s (2) 8v Từ (1) và (2) ta tính được chiều dài của đoạn AB: L  150l  5, 4 m 61 0,25 Câu 3 a/ Vì đứng ở vị trí nào cũng nhìn thấy gót chân mình , chứng tỏ tia sáng đi từ chân A đến mép trên của gương luôn phản xạ vào mắt B của người (2,0 điểm) +/ Dựng ảnh A’B’ của AB qua gương theo tính chất đối xứng 0,25 0M  Sơ đồ tạo ảnh : AB ----> A’B’ +/ Nối A’ với B , cắt gương tại M . Nối M với A  đường truyền tia sáng AMB B  Chiều cao của gương 0M B’ M +/ 0M = 1/2 AB = 1,6/2 = 0,8 m ( tính chất đường trung bình ) 0,25 A A’ 0 b/ Để người chỉ nhìn thấy ảnh của đầu qua gương , chứng tỏ tia sáng đi 0,5 từ đầu đến mép dưới 0 của gương luôn phản xạ vào mắt B của người . B � � +/ Có AOB  BOM  900 � � M 'OM  BOM  900 � �  AOB  M 'OM   M 0,25 M’  tan  = AB/ A0 = 1,6/4 = 0,4   21,80 0 A B’ c/ Để đủ nhìn thấy gót chân người thì người đó phải tiến lại gần gương 0,5 sao cho tia sáng đi từ gót chân A đến gương tại 0 , sẽ phản xạ vào mắt B của người B +/ Đường truyền tia sáng A0B , pháp tuyến 0K � � � M +/ AOK  KOB  BOM  900 0,25 K M’ 0  � �   KOB  BOM  90 � AOK    �  AOB  2 Câu 4 (2 điểm) A 0 +/ tan 2 = AB/ A0  d = A0 = AB / tan 2 = 1,6 / tan 43,60 1,68 m a/ Nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt - Khối lượng của nước trong bình là: 2 m 1 = V 1 .D 1 = (  R 1 .R 2 - 1 4 . 2 3 A’ 0,5  R 3 ).D 1  10,467 (kg). 2 - Khối lượng của quả cầu là: m 2 = V 2 .D 2 = 4 3  R 3 .D 2 = 11,304 2 (kg). - Phương trình cân bằng nhiệt: c 1 m 1 ( t - t 1 ) = c 2 m 2 ( t 2 - t ) c1 m1t1  c 2 m2 t 2 Suy ra: t = = 23,7 0 c. c1 m1  c 2 m 2 0,5 b/- Thể tích của dầu và nước bằng nhau nên khối lượng của dầu là: 0,25 m1 D3 m3= = 8,37 (kg). D1 - Tương tự như trên, nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt là: tx= c1 m1t1  c 2 m2 t 2  c3 m3 t 3 c1 m1  c 2 m2  c 3 m3 0,5  21 0 c - Áp lực của quả cầu lên đáy bình là: F = P2- FA= 10.m2 Câu 5 1 4 . 2 3 0,25  R 3 ( D 1 + D 3 ).10  75,4(N) 2 a) Xác định khối lượng mẩu kim loại (2 điểm) Bước 1: Điều chỉnh cân thăng bằng 0,5 Bước 2: Cân khối lượng hai cục chì được giá trị : M1 , M2 Giả sử M2 > M1 Bước 3: Tính khối lượng kim loại là : m = M2 - M1 b) Xác định thể tích của miếng kim loại 0,75 Bước 1: Dùng dây treo cục chì khối lượng M1 ở phía dưới một đầu đòn cân, phía bên kia đặt các quả cân sao cho cân thăng bằng. Bước 2: Để cục chì ngập trong bình nước, điều chỉnh các quả cân sao cho cân thăng bằng như hình vẽ . Khi đó : trọng lượng các quả cân ở bên đĩa cân không treo cục chì là P1 trọng lượng các quả cân ở bên đĩa cân có treo cục chì là P0 Bước 3 : Ta có : p1 = p0 + pchì – Fa Fa = p0 + 10.M1 - Fa = p0 + 10.M1 - 10.Dn.V1  V1  p0  10.M1  p1 10.D n P1 Pchì + P0 Chú ý : Trong thực tế có thể P0 = 0 (N) - Làm tương tự với cục chì M2 ta có : V2  p'0  10.M 2  p 2 10.D n 0,5 Vậy thể tích của miếng kim loại V = V2 -V1 = = p'0  10.M 2  p 2 p0  10.M1  p1 10.D n 10.D n (p0 '  p0 )  10(M 2  M1 )  (p 2  p1 ) 10.D n Khối lượng riêng của kim loại D = m/V = (M 2  M1 )10.D n (p0 ' p0 )  10(M 2  M1 )  (p 2  p1 ) 0,25 Ban giám hiệu duyệt Ý kiến của Tổ/Nhóm Hải Phòng, ngày 14/1/2016 Giáo viên ra đề