Tài liệu đề thi đáp án tuyển chọn học sinh giỏi vật lý 9 (14)

Mà 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 10 câu, 01 trang) Câu 1 (1điểm). Một chiếc thuyền bơi từ bến A đến bến B ở cùng một bên bờ sông với vận tốc đối với nước là v1 = 3km/h. Cùng lúc đó một ca nô chạy từ bến B theo hướng đến bến A với vận tốc đối với nước là v2 = 10km/h.Trong thời gian thuyền đi từ A đến B thì ca nô kịp đi được 4 lần quãng đường đó và về đến B cùng một lúc với thuyền. Hãy xác định: a. Hướng và độ lớn vận tốc của nước sông. b. Nếu nước chảy nhanh hơn thì thời gian ca nô đi và về B (với quảng đường như câu a) có thay đổi không? Vì sao? Câu 2 (1điểm). Khi sửa chữa đáy một chiếc xà lan (cái thùng kim loại hình hộp chữ nhật), người ta dán vào dưới đáy một lớp chất dẻo bề dày a = 3cm. Sửa xong, độ cao phần nổi trên nước giảm một đoạn h= 1,8cm. Xác định khối lượng riêng của chất dẻo. Cho khối lượng riêng của nước là 1000kg/m 3. Câu 3 (1 điểm). Một bếp dầu dùng để đun sôi 1 lít nước ở 20°C trong một ấm nhôm có khối lượng 200g. Thấy sau 10 phút nước sôi (xem bếp dầu cung cấp nhiệt lượng một cách đều đặn). Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K. Hỏi nếu bỏ qua nhiệt lượng do ấm nhôm thu thì sau bao lâu nước sẽ sôi ? Câu 4 (1 điểm). Một ô tô chạy với vận tốc v = 36km/h thì công suất máy phải sinh ra là P = 30kW. Hiệu suất máy là H = 40%. Hãy tính lượng xăng cần thiết để xe đi được 100km. Cho biết khối lượng riêng của xăng D = 800kg/m3,năng suất tỏa nhiệt của xăng q = 4,6.107J/kg. Câu 5 (1 điểm). Giữa hai điểm M,N của một mạch điện có hiệu điện thế luôn luôn không đổi UMN = 24V, người ta mắc nối tiếp hai điện trở R1=45  ; R2 = 15  a/ Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở? b/ Tính hiệu điện thế giữa hai đầu của mỗi điện trở? c/ Người ta mắc thêm một điện trở R3 vào đoạn mạch nói trên sao cho cường độ dòng điện tăng gấp 2 lần so với lúc trước. Vẽ sơ đồ các mạch điện có thể mắc được. Trong mỗi trường hợp, tính giá trị của điện trở R3? Câu 6 (1 điểm). Sợi dây dẫn đồng chất, tiết diện đều, điện trở R = 10Ω, được uốn thành đường tròn kín.Tìm hai điểm nối A và B trên đường tròn sao cho điện trở của đoạn mạch AB bằng 1Ω. Câu 7 (1 điểm). Vật AB xác định (A nằm trên trục chính) đặt trước một thấu kính hội tụ và vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh thật lớn gấp 4 lần vật. Nếu đưa vật lại gần thấu kính thêm 4cm cũng như gần thêm 6cm sẽ cho ảnh có cùng độ lớn. a. Không dùng công thức thấu kính, hãy tính khoảng cách ban đầu của vật so với thấu kính và tiêu cự của thấu kính đó. b. Nghiêng vật AB (A cố định) về phía thấu kính sao cho đầu B cách trục chính 5cm và cách thấu kính 20cm. Hãy vẽ ảnh của AB? Ảnh này gấp mấy lần vật? Câu 8 (1 điểm). Một người có chiều cao h, đứng ngay dưới bóng đèn treo ở độ cao H(H>h). Nếu người đó bước đi đều với vận tốc v. Hãy xác định chuyển động của bóng của đỉnh đầu in trên đất. Câu 9 (1 điểm). Một học sinh đã dùng một thanh nam châm và một tấm xốp mỏng để xác định phương hướng. Hỏi học sinh đó đã dựa trên nguyên tắc nào và đã làm như thế nào? Câu 10 (1 điểm). Hãy nêu ra phương án xác định nhiệt dung riêng của một chất rắn bằng các dụng cụ sau: Vật được tạo bởi chất rắn có nhiệt dung riêng CR cần tìm. (Vật rắn không thấm nước). Nước đã biết nhiệt dung riêng Cn Nhiệt lượng kế đã biết nhiệt dung riêng Ck của chất làm nên nhiệt lượng kế. Nhiệt kế. Cân, bộ quả cân và dây buộc. Bình đun và bếp. - Mà 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 05 trang) Câu 1. (1điểm) Đáp án a)Gọi khoảng cách giữa hai bến sông là S = AB, giả sử nước chảy từ A đến B với vận tốc u ( u < 3km/h ) S - Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t1 = v1  u 2S 2S  - Thời gian chuyển động của ca nô là: t2 = v2  u v2  u S 2S 2S  Theo bài ra: t1 = t2  = v1  u v 2  u v 2  u 1 2 2 2   u 2  4v 2 u  4v1v 2  v 2  0 (1) Hay: = v1  u v2  u v2  u Giải phương trình (1) ta được: u  - 0,506 km/h Vậy nước sông chảy theo hướng BA với vận tốc gần bằng 0,506 km/h Điểm 0,5đ v u  v u 4.S .v 2S 2S   2S ( 2 2 2 )  2 22 2 v2  u v2  u v2  u v2  u 2 2 Khi nước chảy nhanh hơn (u tăng)  v - u giảm  t2 tăng (S, v2 không đổi) 0,5đ b)Thời gian ca nô đi và về: t2 = 2 (1điểm) 0,25đ Trước khi sửa: Gọi P là trọng lượng của xà lan, S là diện tích đáy của xà lan,x là độ cao phần chìm,D1 và D2 là khối lượng riêng của nước và của chất dẻo FA là lực đấy Ác si mét Xà lan là vật nổi ta có: P = FA = Vchìmd1 = S.x.10D1 Khi sửa xong : Gọi P’ là trọng lượng của khối chất dẻo  Độ cao phần chìm khi đó là : a + h + x  Ta có : P + P’= F’A = V’chimd1 = (a + h + x)S.10D1  S.x.10D1+ S.x.10D2 = (a + h + x)S.10D1  0,5 đ <=> a.D2 = (a + h) D1  0,25đ (a  h)D1 (3  1,8).102.103 D2 =   1600(kg / m3 ) 2  a 3 (1điểm) 4 (1điểm) 3.10 NhiÖt lîng cña níc vµ Êm nh«m thu vµo ®Ó t¨ng nhiÖt ®é tõ 200C ®Õn khi s«i : Qn = mncn (t2 - t1) = 1.4200.( 100 - 20 ) = 336000(J) Qa = maca (t2 - t1) = 0,2.880.( 100 - 20 ) = 336000(J) NhiÖt lîng tæng céng do Êm níc thu lµ : Q = 350080 Mét phót bÕp cung cÊp mét lîng nhiÖt lµ : Q1 ph = Q/t = 35008/10 = 35008 (J) Thêi gian ®un s«i níc lµ t’= Q/Q1= 336000/35008 =9ph 36gi©y Công sinh ra trên quãng đường s : A = P.t = P. s v 0, 5đ 0, 5đ 0,25đ Nhiệt lượng do xăng tỏa ra để sinh công đó: Q= A P.s  H H.v 0,25đ Mà Q = q.m = q.DV V= P.s 30000.100000   0,023(m3 ) 7 Hvq.D 0,4.10.4,6.10 .700 0,5đ V = 23dm3 = 23lit 5 (1điểm) Tóm tắt: UMN = 24V; R1=45  ; R2 = 15  ; a/ I1 = ? ; I2 = ? b/ U1 = ? ; U2 = ? c/ Thêm R3 để I tăng 2 lần. Vẽ sơ đồ và R3 = ? Giải a/ Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở: U MN 24 = =0,4  A  I1 = I 2 = I = R1 +R 2 45+15 b/ Hiệu điện thế giữa hai đầu của mỗi điện trở: U1 = I1.R1 = 0,4.45 = 18 ( V ) U2 = I2. R2 = 0,4.15 = 6 ( V ) c/ Điện trở tương đương của đoạn mạch: Rtđ = R1 + R2 = 45+15=60 (  ) Vì hiệu điện thế luôn luôn không đổi, nên muốn cường độ dòng điện tăng lên gấp 2 lần so với lúc trước thì điện trở tương đương cũng phải giảm đi một nửa. R 60 Ta có : R  = td = =30Ω   td 2 2 Vậy điện trở R3 có thể được mắc như sau: * Trường hợp 1: R2 nt ( R1 // R3) * Trường hợp 2: ( R1 nt R2 ) // R3 Không thể có trường hợp R1 nt (R2 // R3) bởi vì bản thân R1 đã lớn hơn 30 ) * Trường hợp 1: R2 nt ( R1 // R3) Điện trở R3 là: R’tđ = R2 + R1,3 => R1,3 =R’tđ – R2 = 30 – 15 = 15 (  ) 0,25đ 0,25đ 1 1 1 1 1 1 = +  = R1,3 R1 R 3 R 3 R1,3 R1  R3 = R 1.R1,3 R1 -R1,3 = 45.15 =22,5Ω  45-15  0,25đ * Trường hợp 2: ( R1 nt R2 ) // R3 Điện trở R3 là: R1,2 = R1 +R2 = 45 +15 =60 (  ) 1 1 1 1 1 1 = +  = R  R 1,2 R 3 R 3 R  R 1,2 td td  R3 = R 1,2 .R  60.30 td = =60Ω  R1,2 -R  60-30 td  0,25đ Đáp số: a/ I1 = I2 = 0,4A b/ U1 = 18 V ; U2 = 6 V c/ R3 = 22,5  ; R3 = 60  6 (1điểm) Gọi R1 là điện trở cung nhỏ => R2 = 10 – R1 R 1R 2 RAB = R  R 1 2 R1 (10  R1 )  1 => R21 -10 R1 + 10 = 0 10 Giải PT có R1 = 5 - 15 và R2 = 5 + 15 0, 5đ => Gọi α là góc ở tâm của cung nhỏ AB: R1 = R R     1 360  R1.36 = 40,60 360 R 7 (1điểm) 0, 5đ N B A F O A/ F/ B/ - Từ hình vẽ ta có: AOB ∆ONF/ ∆ A/B/F/ A / B / A / B / OA /  f    ON AB f A / OB /  4 A/ O A/ B /   4  A / O  4 AO AO AB 4.OA  f f  4  f  0,8.OA (1) Do cùng một vật đặt trước 1 TKHT không thể có 2 ảnh thật bằng nhau nên: - Khi OA1 = OA – 4, thấu kính cho ảnh thật - Khi OA2 = OA – 6, thấu kính cho ảnh ảo. I B1 A1 / B2 O F K B2 A/2 A1/ F/ A2 B1/ F O F/ / Trường hợp ảnh thật: A1/ B1/ F / A1/ F / B1/   Do ∆IOF ∆B 1A 1F  (*) A1 B1 OF / IF / Do ∆F/OB/1 ∆IB1B/1 F / B1/ OF / F / B1/ OF / f    /   / / / / B1 I OA1  f IB1 IB1  F B1 B1 I  OF / hay / / / F / B1/ f  (**) / OA1  f IF A1/ B1/ f  (2) A1 B1 OA1  f Trường hợp ảnh ảo: Ta có ∆KOF/ ∆B/2A/2F/ và ∆B/2KB2 ∆B/2F/O / A2 B2/ OF / f   Tương tự như trên ta có: (3 / A2 B2 OF  B2 K f  A2 O Mặt khác: A/1B/1 = A/2B/2 ; A1B1 = A2B2 = AB (4)  OA1 – f = f – OA2 Từ (2), (3), (4) (5) Mà OA1 = OA – 4; OA2 = OA – 6  OA – f = 5 (6) Từ (*) và (**)  0, 5đ Từ (1) và (6)  OA = 25cm, f = 20cm b)Theo kết quả câu a thì B nằm trên đường vuông góc với trục chính tại tiêu điểm (tiêu diện). - Bằng phép vẽ ( H.vẽ ) ta thấy ảnh B/ ở vô cùng (trên IA/ kéo dài) và ảnh A/ trên trục chính. Suy ra độ lớn ảnh A/B/ vô cùng lớn, mà AB xác định. I A/ B / Vì vậy tỷ số:  AB B N A F O A/ / F 0, 5đ 8 (1điểm) Các tia sáng phát ra từ bóng đèn bị chặn lại bới người tạo ra một khoảng tối trên mặt đất,đó là bóng của người đó.Xét trong khoảng thời gian t. Người dịch chuyển một đoạn BB’= v.t.Khi đó bóng của đỉnh đầu dịch chuyển được một đoạn x = BB” ∆B”A’B’ ∆B”A’B’ A' B ' B" B ' A' B ' h  " ' => B" B '  B" B ' x SB B B SB H h S Mà BB” = BB’ + BB”  x = vt + x H x v.H ' Vận tốc bóng của đỉnh đầu: v   t H h H 0, 5đ 0,5đ A’ A h B 9 (1điểm) 10 (1điểm) B’ B” Nguyên tắc là : Xung quanh Trái Đất có từ trường,từ trường của Trái Đất luôn làm cho kim nam châm định hướng Nam – Bắc. Cách làm: Đặt thanh nam châm lên tấm xốp rồi thả nhẹ chúng nổi trên mặt nước(dùng nước trong chậu để mặt nước yên tĩnh)sau một thời gian ngắn nam châm sẽ định hướng Nam – Bắc.(Hệ thống trên tương tự như chiếc la bàn) Ta có : mR cR (tR  t )  mk .Ck (t  tk )  mn .Cn (t  tn ) 0,5đ 0,5đ mR cR (tR  t )  (mk .Ck  mn .Cn )(t  tn ) ( vì tk  tn ) Trong đó : mn, Cn ;tn ;mk; Ck; tk; và mcl; Ccl; tcl;là khối lượng,nhiệt dung riêng,nhiệt độ ban đầu của nước,nhiệt lượng kế và của chất lỏng. (m .C  mn .Cn )(t  tn ) 0,5đ CR  k k (1) mR (t R  t ) Như vậy muốn xác định nhiệt dung riêng của chất rắn R ta có thể tiến hành các bước sau: Dùng cân để đo khối lượng mn,mk; mcl. Đổ nước vào nhiệt lượng kế. Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ ban đầu tk = tn Dùng dây buộc vật thả vào bình đun trong đã nước vừa đủ Dùng bếp để đun sôi nước ở bình. 0,5đ Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước đang sôi, đó chính là nhiệt độ ban đầu tR của vật Lưu ý: Lặp lại thí nghiệm ít nhất 3 lần nhằm tránh sai số khi đo để kết quả được chính xác.