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

MÃ KÍ HIỆU ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ Lớp 9 - Năm học 2015 -2016 MÔN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút (Đề thi gồm 05 câu, 01 trang) Câu 1. (2,0 điểm) Mai đi bộ từ C đến B với vận tốc v 1= 5km/h. Sau khi đi được 2 giờ, Mai dừng lại nghỉ 30 phút rồi đi tiếp về B. Bình đi xe đạp từ A cũng đi về phía B (C nằm giữa AB và AC>CB) với vận tốc v2=15km/h nhưng khởi hành sau Mai 1 giờ. a) Tính quãng đường AC và AB, biết rằng cả Mai và Bình đến B cùng một lúc và khi Mai bắt 3 đầu dừng lại nghỉ thì Bình đã đi được quãng đường AC. 4 b) Để Bình gặp Mai tại chỗ nghỉ thì Bình phải đi xe đạp với vận tốc là bao nhiêu? Câu 2. (2,0 điểm) Có hai bình cách nhiệt, bình 1 chứa m 1 = 2 kg nước ở t 1 = 20oC, bình 2 chứa m2 = 4 kg nước ở t2 = 60oC. Người ta rót một lượng nước từ bình 1 sang bình 2, sau khi cân bằng nhiệt, người ta lại rót một lượng nước như vậy từ bình 2 sang bình 1. Nhiệt độ cân bằng ở bình 1 lúc này là t1 = 21,95oC. ' a) Tính lượng nước m trong mỗi lần rót và nhiệt độ cân bằng t 2 của bình 2. b) Nếu tiếp tục thực hiện như vậy lần thứ hai, hãy tìm nhiệt độ cân bằng của mỗi bình. Câu 3. (2,0 điểm) D Cho mạch điện như hình vẽ bên. Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B của đoạn R1 R2 + mạch không đổi, UAB = 7V. Các điện trở có giá trị A R1= 3  , R2= 6  . MN là một dây dẫn có tiết diện A B đều S = 0,1mm2 và dài l = 1,5 mét làm bằng chất có C -6 điện trở suất  =0,4.10 .m . Ampe kế và các dây nối có điện trở nhỏ không đáng kể. M N a) Tính điện trở của dây dẫn MN. 1 b) Dịch chuyển con chạy C đến vị trí sao cho chiều dài MC = CN. Tìm số chỉ của ampe kế. 2 1 c) Xác định vị trí của con chạy C để số chỉ của ampe kế là A . 3 Câu 4. (2,0 điểm) Một hộp đen có bề dày a = 12cm trong đó có a đựng hai thấu kính đặt đối diện nhau (Coi các thấu kính đặt sát thành hộp). Chiếu tới bằng một chùm tia 2d d sáng song song có bề rộng d, chùm tia sáng ló ra khỏi hộp cũng là chùm sáng song song có bề rộng 2d. Xác định loại thấu kính và tiêu cự của mỗi thấu kính đặt trong hộp. Câu 5. (2,0 điểm) a) Hãy chỉ ra phương án xác định nhiệt dung riêng của một chất lỏng bằng các dụng cụ: Nước (đã biết nhiệt dung riêng Cn), nhiệt lượng kế (đã biết nhiệt dung riêng C k), nhiệt kế, cân, bộ quả cân, bình đun và bếp điện. Biết rằng chất lỏng không gây ra tác dụng hóa học nào khác trong suốt thời gian thí nghiệm. b) Cho các dụng cụ: 1 điện trở R o (đã biết giá trị); 1 ampe kế một chiều có GHĐ 1A; Nguồn điện là 1 pin khô 3V, các dây nối đủ dùng. Hãy chỉ ra phương án xác định giá trị của một điện trở R trong trường hợp hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện được coi là không đổi và ampe kế có điện trở khác không. ______Hết______ MÃ KÍ HIỆU ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ Lớp 9 - Năm học 2015 -2016 MÔN: VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm gồm 04 trang) Chú ý: - Thí sinh làm bài theo cách khác đúng thì cho đủ điểm của câu đó theo biểu điểm. - Học sinh làm đúng đến ý nào thì chấm điểm đến đó theo đúng biểu điểm. - Nếu trong một câu học sinh làm phần trên sai, phần dưới đúng thì không chấm điểm của cả câu đó. - Điểm của bài thi là tổng điểm các câu làm đúng và không được làm tròn. - Nếu học sinh ghi sai đơn vị thì trừ cả bài một lần, điểm trừ là 0,25 điểm. Câu Đáp án Điểm A D C F E B a. (1 điểm) - Sau t1=2h, Mai đi đến E, quãng đường CE = v1t1= 5.2 =10 (km) - Bình khởi hành sau Mai 1h nên khi Mai bắt đầu dừng lại thì Bình đi được 1h và đến D, quãng đường AD = v2t2 =15.1 = 15 (km) 3 4 4 - Vì AD = AC  AC= AD = .15 = 20 (km) 4 3 3 - Mai nghỉ 30 phút thì Bình đi thêm được quãng đường DF, DF = v2t3 =15.0,5 = 7,5 (km) - Ở quãng đường còn lại, Mai đi bộ quãng đường EB, Bình đi xe đạp quãng đường FB với cùng thời gian t. EB FB EB FB CB  CE CB  (DF  DC)      t= v1 v2 5 15 5 15 1 CB  10 CB  (7,5  5) (2,0 điểm)  CB = 13,75 (km)   5 15 AB = AC + CB = 20 + 13,75 = 33,75 (km) b. (1 điểm) DC = AC – AD = 20 – 15 = 5(km) - Nếu Bình gặp Mai khi Mai bắt đầu dừng lại thì Bình phải đi hết quãng đường AE trong thời gian 1 giờ, khi đó vận tốc của Bình là AE AC  CE 20  10 v'2     30(km / h) t t 1 - Nếu Bình gặp Mai khi Mai vừa nghỉ hết 30 phút thì Bình phải đi hết quãng đường AE trong thời gian 1,5 giờ, khi đó vận tốc của Bình là AE 30 v''2    20(km / h) t ' 1,5  Để Bình gặp được Mai khi Mai đang dừng lại nghỉ thì Bình phải đi xe đạp với vận tốc v2 sao cho: 20 km/h  v2  30 km/h. 2 a. (1 điểm) (2,0 điểm) - Sau khi rót lượng nước m từ bình 1 sang bình 2, nhiệt độ cân bằng của ' bình 2 là t 2 , khi đó: ' ' ' ' mc( t 2 - t1) = m2c(t2 - t 2 )  m( t 2 - t1) = m2(t2 - t 2 ) (1) 0,2 0,2 0,5 0,1 0,4 0,4 0,2 0,2 - Sau khi rót lượng nước m từ bình 2 sang bình 1 (Khối lượng nước trong ' bình 1 bây giờ chỉ còn lại là m1 – m) , nhiệt độ cân bằng của bình 1 là t1 , ' ' ' tương tự như trên ta có: m( t 2 - t1 ) = (m1 – m) ( t1 - t1 ) '  m( t '2 - t1 ) = m1 ( t1 - t1 ) (2) 0,2 ' ' ' Từ (1) và (2)  m2(t2 - t 2 ) = m1 ( t1 - t1 )  t 2  Thay (3) vào (2), được m  ' m 2 t 2  m1 (t1  t1 ) m2 ' m1m 2 (t1  t1 ) ' m 2 (t 2  t1 )  m1 (t1  t1 ) (3) (4) 0,2 0,2 ' Thay số, tìm được m = 0,1 kg và t 2  59oC b. (1 điểm) ' ' - Bình 1 bây giờ có nhiệt độ là t1 = 21,950C, bình 2 có nhiệt độ t 2  59oC nên sau khi rót lượng nước m kg từ bình 1 sang bình 2 ta có phương trình: mt '  m 2 t '2 '' '' ' ' '' m( t 2 - t1 ) = m2( t 2 - t 2 )  t 2  1 m  m2 0,2 '' Thay số tìm được t 2 = 58,12oC - Sau khi rót lượng nước m từ bình 2 sang bình 1 (Khối lượng nước trong '' bình 1 bây giờ còn lại là m1 – m) , nhiệt độ cân bằng của bình 1 là t1 , ta có: 0,2 '' '' '' '' '' m( t 2 - t1 ) = (m1 – m) ( t1 - t1 )  t1  ' mt ''2  (m1  m)t1 m1 '' Thay số tìm được t1 = 23,76oC 3 a. (0,5 điểm) (2,0 điểm) .l 0, 4.10 6.1,5   6() RMN= S 0,1.106 b. (0,5 điểm) 1 1 MC = CN  RMC= RCN. 2 2 Mà RMN =RMC + RCN  6 = RMC +2. RMC  RMC = 2 (  ); RCN= 4  R1 2 R 4 R1 R   1 và 2   1   2  Mạch cầu cân bằng Ta có : R MC 2 R CN 4 R MC R CN  Ampe kế chỉ số 0. c. (1 điểm) Vì điện trở ampe kế và các dây nối không đáng kể nên D  C, mạch điện được mắc: (R1//RMC)nt(R2//RCN). Gọi điện trở đoạn MC = x R 1x R 2 (6  x) 6(6  x) 6(6  x) 3.x   R1C= = ; RC2= R1  x 3  x R 2  (6  x) 6  (6  x) 12  x 3.x 6(6  x) 9( x 2  6x  12) RAB = R1C + RC2 = + = 3  x 12  x (3  x)(12  x) 7(3  x)(12  x) U CĐDĐ trong mạch chính I = AB  9( x 2  6x  12) R 7(3  x)(12  x) 7x(12  x) x x I1 = I. = . = 2 9( x  6x  12) 3  x 9( x 2  6x  12) 3 x 7(3  x)(12  x) 6  x 7(3  x)(6  x) 6x I2 = I. = . = 2 2 12  x 9( x  6x  12) 12  x 9( x  6x  12) * Nếu I1 > I2 thì dòng điện qua ampe kế có chiều từ C đến D, khi đó : 1 7(x  2)  x2 + 15x – 54 = 0, giải phương trình được Ia= I1 - I2  = 2 3 x  6x  12 x1= 3 và x2= - 18 < 0 nên loại. Vậy x = 3  0,3 0,3 0,2 0,5 0,25 0,25 0,2 0,3 0,2 * Nếu I1 < I2 thì dòng điện qua ampe kế có chiều từ D đến C, khi đó : 1 7(x  2)  x2 -27x +30 = 0, giải phương trình được x1 -Ia= I1 - I2  - = 2 3 x  6x  12  25,84 > 6 nên loại và x2  1,16. Vậy x  1,16  Kết luận: Vậy con chạy C ở vị trí sao cho RMC  1,16  hoặc RMC = 3  thì 1 ampe kế chỉ A. 3 * Trường hợp 1: Cả hai thấu kính là thấu kính hội tụ. (1 điểm) - Đường đi của tia sáng như hình vẽ (F1  F2) I1 O1 J1 F1 F2 J2 O1 J1 0,5 0,2 0,3 I2 I1 O2 J2 F1O1 I1J1 F1O1 d 1     O2F2 = 2.O1F1 (1)  F2 O 2 I 2 J 2 F2 O 2 2d 2 Lại có O1F1 + O1O2 = F2O2  O1F1 + 12 = F2O2 (2) Từ (1) và (2)  O1F1 = 12 (cm) và O2F2 = 24 (cm) 5 a. (1 điểm) (2,0 điểm) - Dùng cân đo khối lượng mk của nhiệt lượng kế. - Đổ chất lỏng cần xác định nhiệt dung riêng C vào nhiệt lượng kế, dùng cân xác định khối lượng m1 của chất lỏng này. - Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ ban đầu của chất lỏng là t1. - Đun nước đến nhiệt độ t 2 rồi đổ vào nhiệt lượng kế có chứa chất lỏng ở nhiệt độ t1. - Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp nước và chất lỏng trong nhiệt lượng kế. - Cân cả nhiệt lượng kế, hỗn hợp nước và chất lỏng trong nhiệt lượng kế để xác định khối lượng m2 của nước vừa đổ vào. Khi có cân bằng nhiệt, ta có : m2cn(t2 - t) = (mkck + mncn) (t - t1) m c (t  t)  m k c k (t  t1 )  c n n 2 m1 (t  t1 ) b. (1 điểm) - Mắc ampe kế nối tiếp với điện trở R o vào hai cực của nguồn điện. Đọc CĐDĐ qua ampe kế là I1. F1I1J1 ∽ F2 I 2 J 2  0,3 O2 F1O1 I1J1 F1O1 d 1     O2F2 = 2.O1F1 (1)  F2 O 2 I 2 J 2 F2 O 2 2d 2 Lại có O1F1 + O2F2 = 12 (2) Từ (1) và (2)  O1F1 = 4 (cm) và O2F2 = 8 (cm) 4 * Trường hợp 2: Một thấu kính hội tụ, một thấu kính phân kỳ. (1 điểm) (2,0 điểm) - Đường đi của tia sáng như hình vẽ (F1  F2) F2 0,1 I2 F1I1J1 ∽ F2 I 2 J 2  F1 0,2 0,5 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 - Mắc ampe kế nối tiếp với điện trở R vào hai cực của nguồn điện. Đọc CĐDĐ qua ampe kế là I2. - Mắc ampe kế nối tiếp với cả điện trở R o và R vào hai cực của nguồn điện. Đọc CĐDĐ qua ampe kế là I.  (R o  R a ) I1  (R  R a ) I 2 (1) Ta có :  (2)  (R  R a ) I 2  (R o  R  R a ) I R oI RI và Ro + Ra = (*) I2  I I1  I R o (I1  I) Thay (*) vào ( 1) ta được : R = I2  I _______Hết_______ 0,2 0,2 0,2 Từ (1) và (2)  R + Ra = 0,2