Tài liệu đề thi đáp án tuyển chọn học sinh giỏi vật lý 9 (2)

Mà KÍ HIỆU ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ LỚP 9 – Năm học 2915-2016 MÔN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút ( Đề thi gồm 5 câu, 2 trang) [*****] Câu 1(2 điểm): Xe I xuất phát từ A đi đến B, trên nửa đoạn đường đầu đi với tốc độ không đổi v 1, nửa đoạn đường sau với tốc độ không đổi v2. Xe II xuất phát từ B đi về A, trong nửa thời gian đầu đi với tốc độ không đổi v1, nửa thời gian sau đi với tốc độ không đổi v2. Biết và v2 = 60 km/h. Nếu xe II xuất phát muộn hơn 30 phút so với xe I, thì xe II đến A và xe I đến B cùng một lúc. a) Tính tốc độ trung bình của mỗi xe trên đoạn đường AB. b) Nếu hai xe xuất phát cùng lúc thì chúng sẽ gặp nhau tại vị trí cách A một khoảng bằng bao nhiêu? Câu 2(2 điểm): Một thỏi nước đá có khối lượng m1= 200g ở -100C. a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để thỏi biến thành hơi hoàn toàn ở 1000C. Cho nhiệt dung riêng của nước đá và nước Cq= 1800J/kg.K, C2= 4200J/kg.K; nhiệt nóng chảy của nước đá ở 00C là λ = 3,4.105J/kg; nhiệt hóa hơi của nước ở 1000C là L=2,3.106J/kg. b) Nếu bỏ thỏi nước đá trên vào xô nhôm chứa nước ở 200C. Sau khi cân bằng nhiệt người ta thấy nước đá còn sót lại là 50g. Tính lượng nước đã có trong xô lúc đầu. Biết sô nhôm có khối lượng m2=100g và nhiệt dung riêng của nhôm là C3= 880J/kg.độ. Câu 3(2 điểm): Cho mạch điện như hình a, nguồn điện không đổi U = 18V.    R1 R1 = 8 , R2 = 2 , R3 = 4 . Ampe kế có điện trở không đáng kể. a) Điều chỉnh con chạy của biến trở R 4 để bi ến  trở R4 = 4 . Xác định chiều và cường độ dòng điện qua Ampe kế. b) Tính giá trị R4 khi biết Ampe kế chỉ 1,8A và dòng điện qua ampe kế có chiều từ N đến M. M R3 A A R2 N + U - R4 B Hình a Câu 4(2 điểm): a) Người ta dự định mắc 4 bóng đèn tròn ở 4 góc của một trần nhà hình vuông, mỗi cạnh 4m và một quạt trần ở đúng giữa trần nhà, quạt trần có sải cánh là 0,8m (khoảng cách từ trục đến đầu cánh), biết trần nhà cao 3,2m tính từ mặt sàn. Hãy tính toán thiết kế cách R1 quạt trần treo R3 M để khi quạt quay, không có điểm nào trên mặt sàn loang loáng. b) Trong mét phßng kho¶ng c¸ch hai bøc tưêng lµ l vµ chiÒu cao tưêng lµ h cã treo A gưmét ¬ng ph¼ng trªn mét bøc tưêng. Mét ngưêi ®øng c¸ch gư¬ng mét kho¶ngAb»ng d ®Ó nh×n gư¬ng. §é cao nhá nhÊt cña gư¬ng lµ bao nhiªu ®Ó ngưêi ®ã nh×n thÊy c¶ bøc tưêng sau R2 m×nh. R4 lưng N + U Hình a B Câu 5(2 điểm): Cho các dụng cụ sau: Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi; một điện trở R 0 đã biết trị số và một điện trở Rx chưa biết trị số; một vôn kế có điện trở Rv chưa xác định. Hãy trình bày phương án xác định trị số điện trở Rv và điện trở Rx. --------------Hết----------------- Mà KÍ HIỆU [*****] ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ LỚP 9 – Năm học 2915-2016 MÔN: VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm gồm 5 trang) Chú ý: - Thí sinh làm theo cách khác nếu đúng thì cho điểm tối đa ứng với điểm của câu đó trong biểu điểm. - Điểm bài thi là tổng điểm của các câu trong bài. Câu Đáp án Điểm a. (1 điểm) + Kí hiệu AB = S. Thời gian đi từ A đến B của xe I là: 0,25 điểm t1 = S.  v1 +v 2  S S + = 2.v1 2.v 2 2.v1.v 2 +Tốc độ trung bình trên quãng đường AB của xe I là: 0,25 điểm S 2v v v A = = 1 2 =30km/h t1 v1 +v 2 +Gọi thời gian đi từ B đến A của xe II là t2. Theo đề bài ta có S= t  v +v  t2 t v1 + 2 v 2 = 2 1 2 2 2 2 Tốc độ trung bình trên quãng đường BA của xe II là: vB = 1 (2 điểm) 0,25 điểm 0,25 điểm S v1 +v 2 = =40km/h t2 2 b. (1 điểm) S S - =0,5  h   S=60km v A vB +Theo bài ra ta có Khi hai xe xuất phát cùng một lúc thì quãng đường mỗi xe đi được trong thời gian t là: 0,25 điểm 0,25 điểm t  1,5h SA = 20t nếu t  1,5h (1) SA = 30+(t-1,5).60 nếu (2) SB = 20t nếu (3) t  0,75h t  0,75h SB = 15+(t-0,75).60 nếu Hai xe gặp nhau khi SA + SB=S=60 (4) 0,75  t  1,5h và chỉ xảy ra khi 1 . Sử dụng (1) và (4): 20t+15+(t-0,75)60 = 60 Giải phương trình ta có t=9/8 h và vị trí hai xe gặp nhau cách A là: SA=20.9/8 =22,5km. a.(1 điểm) 0,25 điểm 0,25 điểm (2 điểm) + Gọi Q Q 1 1 là nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng từ t =0 2 = m1.c1 (t 2 = -10 C C. -t 1 ) = 0,2.1800.10 = 3600(J) 0 Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn ở 0 Q 0,25điểm 0 0 2 đến t 1 = λ.m 1 = 3,4.10 .0,2= 68000(J) Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ t 0 = 100 C là:Q 84000(J) 3 = m1.c2 (t 3 -t 2 2 0 =0 C đến t 3 0 C là: 6 1 Q = L.m = 2,3.10 .0,2= 460000(J) Nhiệt lượng cần cung cấp tổng cộng để nước đá ở -100C biến thành 0 hơi hoàn toàn ở 100 1 0,25điểm ) = 0,2.4200.(100 - 0) = Nhiệt lượng nước thu vào để hóa hơi hoàn toàn ở 100 4 C là: 5 0,5điểm C là: 3 2 4 Q=Q +Q +Q +Q Q =3600+ 68000+84000+460000= 615600(J) b.(1 điểm) +Gọi m 0,25điểm x là lượng nước đá đã tan thành nước: x m = 200-50 = 150(g) Do nước đá không tan hết, nghĩa là nhiệt độ cuối cùng của hệ thống 0 là 0 C. Nhiệt lượng toàn khối nước đá thu vào để để tăng nhiệt độ đến 0 0 2 0,25điểm 1 C là:Q’= m1.c1 (t - t ) = 0,2.1800.10 = 3600(J) Nhiệt lượng mà khối nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn ở 0 0 5 x C là:Q’’= λ.m = 3,4.10 .0,15= 51000(J) Toàn bộ nhiệt lượng này là do nước( có khối lượng M) và sô nhôm 0 tỏa ra để giảm nhiệt độ từ 20 2 2 0 C xuống 0 0,25điểm C. 3 Q = (M.c +m c ).(20 - 0) Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q= Q’ + Q’’ hay: 0,25điểm (M.4200 + 0,1.880).20 = 3600+ 51000 = 54600 M = 0,629kg a.(điểm) R12  0,25 điểm R1.R 2 8.2   1, 6() R1  R 2 8  2 + R 34  R 3 .R 4 4.4   2() R1  R 2 4  4  Rtđ = R12 + R34 = 1,6 + 2 = 3,6( ) I= 0,25 điểm U 18   5(A) R td 3, 6  I = I12 = I34 = 5A  U12 = I R12 = 5.1,6 = 8(V) U12 = U1 =U2 = 8V U34 = I R34 = 5.2 = 10(V) 3 (2 điểm)  0,25 điểm U34 = U3 = U4 = 10V 0,25 điểm U3  2,5A R3 U1 8   1(A) R1 8 I1= ; I3 = Vì I1 < I3 nên dòng điện có chiều từ N đến M: IA = I3 - I1 = 1,5(A) b.(điểm)  + IA = 1,8A IA = I3 – I1 1,8  U3 U1  R 3 R1  1,8  U  U1 U1  4 8 Giải ra U1 = U2 = 7,2V  U3 = U4 = U – U1 = 18 - 7,2 = 10,8V I3  R4  4 (2 điểm) 0,25 điểm 0,25 điểm U3 10,8   2, 7(A) R3 4 IA= I3 - I4  0,25 điểm I4 = 1,8A 0,25 điểm U 4 10,8   6() I4 1,8 a.(1 điểm) 0,25 điểm + L S1 T R A H S3 O B I C D Để khi quạt quay, không một điểm nào trên sàn sáng loang loáng thì bóng của đầu mút cánh quạt chỉ in trên tường và tối đa là đến chân tường C,D vì nhà hình hộp vuông, ta chỉ xét trường hợp cho một bóng, còn lại là tương tự. √2 Gọi L là đường chéo của trần nhà thì L = 4 = 5,7 m Khoảng cách từ bóng đèn đến góc chân tường đối diện: √3,22 4√ 22 √ H 2 − L2 0,25 điểm S1D = = =6,5 m T là điểm treo quạt, O là tâm quay của quạt A,B là các đầu mút khi cánh quạt quay. Xét Δ S1IS3 ta có AB OI AB  OI   IT  S 1 S 3 IT S1 S 3 2 R. H 2 L 2 . 0,8.  5,7 3,2 2 0, 45 m 0,5 điểm Khoảng cách từ quạt đến điểm treo: OT = IT – OI = 1,6 – 0,45 = 1,15 m Vậy quạt phải treo cách trần nhà tối đa là 1,15 m. b.(1 điểm) + B' A B I N d H M K C' C D L Dựng B’C’ là ảnh của BC qua gương. Để người quan sát nhìn thấy cả bức tường sau gương thì mắt phải đồng thời nhìn thấy ảnh B’ và C’. Muốn vậy mắt M phải đón nhận được các tia phản xạ từ gương của tia tới xuất phát từ B và C. Gọi I,K lần lượt là giao điểm của B’M và C’M vơi AD. Do đó chiều cao nhỏ nhất của gương là đoạn IK. 0,5 điểm NKM : DKC ' (g  g)  Ta có NK NM d   KD DC ' L (1) NI NM d   IA AB' L NMI : AB'I(g  g)  (2) Từ (1) và (2), áp dụng tính chất dãy tỉ số bằng nhau ta có: 0,5 điểm NK NI NK  NI d IK d IK d d H         IK  KD IA KD  IA L KD  IA L AD L  d Ld IK  5 (2 điểm) Vậy chiều cao nhỏ nhất của gương là: a.( 1 điểm) Cở sở lý thuyết: Xét mạch điện như hình vẽ: + d H Ld _ Rx R 0 V 0,5 điểm Gọi U là hiệu điện thế 2 đầu đoạn mạch U1 là số chỉ của vôn kế. Mạch gốm (R1//R0) nt Rx, theo tính chất đoạn mạch nối tiếp ta Rv R0 Rv 0 Rv  R0 Rv R0 U1    Rv R0 U Rv 0  Rx  Rx Rv R0  Rv Rx  R0 Rx Rv  R0 có: Xét mạch điện khi mắc vôn kế song song Rx + _ R 0 Rx V Gọi U2 là số chỉ của vôn kế Mạch gồm R0 nt (Rv//Rx). Theo tính chất đoạn mạch nối tiếp ta có: (1) 0,5 điểm Rv Rx Rvx Rv  Rx Rv Rx U2    Rv Rx U R0  Rvx  R0 Rv R0  Rv Rx  R0 Rx Rv  Rx U1 R0  (3) U 2 Rx (2) 0,25 điểm Chia 2 vế của (1) và (2) => b) Cách tiến hành: + Dùng vôn kế đo hiệu điện thế 2 đầu đoạn mạch là U Mắc sơ đồ mạch điện như H1, đọc số chỉ của vôn kế là U1 Mắc sơ đồ mạch điện như H2, đọc số chỉ của vôn kế là U2 +Thay U1; U2; R0 vào (3) ta xác định được Rx Thay U1; U; R0; Rx vào (1) Giải phương trình ta tìm được Rv c) Biện luận sai số: Sai số do dụng cụ đo. Sai số do đọc kết quả và do tính toán, Sai số do điện trở của dây nối 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm --------------Hết----------------GIÁO VIÊN RA ĐỀ TỔ TRƯỞNG BAN GIÁM HIỆU