Tài liệu đề thi đáp án tuyển chọn học sinh giỏi vật lý 9 (3)

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 10 câu, 02 trang) Câu 1: (1,0 điểm) Một người đi xe đạp đi nửa quãng đường đầu với vận tốc v 1 = 15km/h, đi nửa quãng đường còn lại với vận tốc v2 không đổi. Biết các đoạn đường mà người ấy đi là thẳng và vận tốc trung bình trên cả quãng đường là 10km/h. Hãy tính vận tốc v2. Câu 2: (1,0 điểm) Một người ra đi vào buổi sáng, khi kim giờ và kim phút chồng lên nhau và ở trong khoảng giữa số 7 và 8. khi người ấy quay về nhà thì trời đã ngả về chiều và nhìn thấy kim giờ, kim phút ngược chiều nhau. Nhìn kĩ hơn người đó thấy kim giờ nằm giữa số 1 và 2. Tính xem người ấy đã vắng mặt mấy giờ. Câu 3: (1,0 điểm) Bỏ một cục nước đá đang tan vào một nhiệt lượng kế chứa 1,5 kg nước ở 30 0C . Sau khi có cân bằng nhiệt người ta mang ra cân lại, khối lượng của nó chỉ còn lại 0,45 kg. Xác định khối lượng cục nước đá ban đầu. Biết c nước = 4200 J/kg.K . λ nước đá =3,4.105 j /kg ( 1kg nước đá nóng chảy hoàn toàn thành nước thì thu vào nhiệt lượng là 3,4.105 j ) (Bỏ qua sự mất nhiệt) Câu 4: (1,0 điểm) Một học sinh thả 1250g chì ở nhiệt độ 1200 C vào 400g nước ở nhiệt độ 300 C làm cho nước nóng lên tới 400C . a) Hỏi nhiệt độ của chì ngay khi có sự cân bằng nhiệt. b) Tính nhiệt lựơng nước thu vào. ( Cho Biết CNước= 4200J/kg.K ; CChì =130J /kg.K ) Câu 5: (1,0 điểm) Nếu ghép nối tiếp hai điện trở R 1 ,R 2 và nối với hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế U = 6 V thì mạch này tiêu thụ một công suất P các điện trở R 1 và R 2 mắc song song thì công suất tiêu thụ là P 2 1 = 6 W . Nếu = 27 W .Hãy tính R2 R1 A U C R3 B R4 D A Hình 1 điện trở R 1 ,R 2 Câu 6: (1,0 điểm) Cho mạch điện như hình 1: Các điện trở R 1, R2, R3, R4 và ampe kế là hữu hạn, hiệu điện thế giữa hai điểm A, B là không đổi. a. Chứng minh rằng: Nếu dòng điện qua am pe kế IA = 0 thì: R1 R3 R2 = R4 . b. Cho U = 6V, R1 = 3  , R2 = R3 = R4 = 6  . Điện trở am pe kế nhỏ không đáng kể. Xác định chiều dòng điện qua ampe kế và số chỉ của nó? Câu 7: (1,0 điểm) Hai gương phẳng đặt song song với nhau sao cho các mặt phản xạ hướng vào nhau. Giữa hai gương đặt một ngọn nến. a. Vẽ ảnh của ngọn nến được tạo thành bởi hệ gương. b. Xác định khoảng cách giữa hai gương biết rằng khoảng cách giữa các ảnh của ngọn nến tạo thành bởi lần phản xạ thứ hai trên các gương là 40 cm. Câu 8: (1,0 điểm) Cho gương phẳng hình vuông cạnh a đặt thẳng đứng trên sàn nhà, mặt hướng vào tường và song song với tường. Trên sàn nhà, sát chân tuờng, truớc gương có nguồn sáng điểm S. Khi gương dịch chuyển với vận tốc v vuông góc với tường ( sao cho gương luôn ở vị trí thẳng đứng và song song với tường ) thì ảnh S’’ của S và kích thước của vệt sáng thay đổi như thế nào ? Giải thích ? Tìm vận tốc của ảnh S’ ? Câu 9: (1,0 điểm) Nêu một phương án thực nghiệm xác định khối lượng và khối lượng riêng của vật kim loại. Dụng cụ gồm: Lực kế, bình nước. Câu 10: (1,0 điểm) Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở R0 đã biết giá trị, một biến trở con chạy R b có điện trở toàn phần lớn hơn R 0, hai công tắc điện K1 và K2, một số dây dẫn đủ dùng. Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn. ....................................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 04 trang) Câu Đáp án + Gọi s là chiều dài cả quãng đường. Ta có: Thời gian đi hết nửa quãng đường đầu là : t1 = s/2v1 (1) Thời gian đi hết nửa quãng đường sau là : t2 = s/2v2 (2) 1 Vận tốc trung bình trên cả quãng đường là : vtb = s/(t1 + t2) (1 điểm) = > t1 + t2 = s/vtb (3) + Từ (1), (2) và (3) => 1/v1 + 1/v2 = 2/vtb Thế số tính được v2 = 7,5(km/h) (nếu ghi thiếu hoặc sai đơn vị của v2 thì trừ 0,5 điểm) Vận tốc của kim phút là 1 vòng/ giờ. Vận tốc của kim giờ là 1 vòng/ 12 giờ. Coi kim giờ là đứng yên so với kim phút. Vận tốc của kim phút so với kim giờ là (1 – \f(1,12 ) = \f(11,12 vòng/giờ. Thời gian để kim giờ và kim phút gặp nhau giữa hai lần liên tiếp là: \f(11,12\f(1, = \f(12,11 (giờ) Khi đó kim giờ đi được 1 đoạn so với vị trí gặp trước là: \f(1,12 . \f(12,11 = \f(1,11 vòng. Khi đó kim phút đã đi được 1 vòng tính từ số 12. nên thời gian tương ứng là (1 + \f(1,11 ) giờ. 2 Khi gặp nhau ở giữa số 7 và số 8 thì kim phút đã đi được 7 vòng, nên (1 điểm) thời điểm đó là 7 + \f(7,11 giờ. Tương tự. giữa 2 lần hai kim đối nhau liên tiếp cũng có thời gian là \f(12,11 giờ. Chọn tại thời điểm 6h. kim phút và kim giờ đối nhau. Thì khi tới vị trí kim giờ nằm giữa số 1 và số 2. thì thời gian là 7 + \f(7,11 giờ. Chọn mốc thời gian là 12h. thì khi hai kim đối nhau mà kim giờ nằm giữa số 1 và số 2 thì thời điểm đó là (6 + 7 + \f(7,11 ) giờ. Vậy thời gian người đó vắng nhà là (13 + \f(7,11 ) – (7+ \f(7,11 ) = 6 giờ. Nhiệt độ của nước đá đang tan là 00C, vì sau khi có cân bằng nhiệt 3 hỗn hợp bao gồm cả nước và nước đá nên nhiệt độ của nó cũng là (1 điểm) 00C. Nhiệt lượng mà nước (350C) đã tỏa ra: Qtỏa = mc (t1 – t0) = 1,5.4200.30 = 189 000 J Điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm Gọi x là khối lượng nước đá đã bị nóng chảy. Nhiệt lượng mà nước đá 0,5 thu vào để nóng chảy là: Qthu = x.λ = 340000.x điểm Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa = Qthu => 340 000 x = 189 000: 340 000 = 0,55 kg Vậy khối lượng nước đá ban đầu là: 0,45 + 0,55 = 1,0 kg 4 (1 điểm) 0,5 điểm a) Nhiêt độ của chì ngay khi có sự cân bằng nhiệt là 400 C 0,5 điểm b) Nhiệt lượng do nước thu vào Q = m.c(t2 –t1) = 0,4.4200.10 = 16800 J 0,5 điểm 5 Khi các điện trở được ghép nối tiếp ta có : 2 (1 điểm) U 36  6 P1 6 1 +R 2 = R= R (1) 0,5 điểm R1 . R2 Khi các điện trở mắc song song thì ta có : R= R1  R2 R 1 .R 2 = 8 (2) I1 Giải hệ phương trình (1) v à (2) ta được R 1 Hoặc R 1 Ω A Ω 6 (1 điểm) I2 R1 C =4 Ω I3 Ω =2 A U 2 36  P 2 27 R3  R  R I4 R2  R4 2 2 =2 0,5 điểm =4 B D Gọi dòng điện qua các điện trở R 1, R2, R3, R4; và dòng điện qua R1, R2, R3, R4, am pe kế tương ứng là: I1, I2, I3, I4 và IA. Học sinh cũng có thể vẽ lại sơ đồ tương đương U U Theo bài ra IA = 0 nên I1 = I3 = R1  R 3 ; I2 = I4 = R 2  R 4 (1) 0,25  UAC = UAD Từ hình vẽ ta có UCD = UA = IARA = 0 điểm hay I1R1 = I2R2 (2) Từ (1) và (2) ta có: R1 R 3 R3 R 4 R1 R2 U.R1 U.R 2     R2  R 2 R4 R1  R3 R 2  R 4  R1  R 3 R 2  R 4  R1 Vì RA = 0 nên ta chập C với D. Khi đó: R1 // R2 R1R 2 3.6   2 R1  R 2 3  6 nên R = 0,25 điểm 12 R3 R 4 6.6   3 R3  R 4 6  6 R3 // R4 nên R34 = U R12 R12  R34 Hiệu điện thế trên R12: U12 = = 2,4V U12 2, 4   0,8A 3  cường độ dòng điện qua R1 là I1 = R1 Hiệu điện thế trên R34: U34 = U  U12 = 3,6V U 34 3,6   0,6A 6  cường độ dòng điện qua R3 là I3 = R3 Vì I3 < I1  dòng điện qua am pe kế có chiều từ C  D. Số chỉ của am pe kế là: IA = I1 - I3 = 0,8 - 0,6 = 0,2A 0,25 điểm 0,25 điểm 7 (1 điểm) a. Vẽ hình đúng b. Gọi d là khoảng cách giữa hai gương từ đó xác định được khoảng cách giữa S1’ và S2’ = 4d nên d = 10 cm G1 S1’ 0,5 điểm G2 S S1 S2 0,5 điểm S2’ d Giả sử gương đã dịch L chuyển từ H sang bên trái một đoạn nhỏ s đến H’. Khoảng cách từ S đến S' H' a H S gương lúc này là (s + s ) S (với s là khoảng cách từ S đến gương khi gương 0,25 điểm K S' s chưa dịch chuyển) 8 (1 điểm) - Khoảng cách từ S’’ đến S là: 0,25 điểm 2.(s + s ) = 2s + 2 s ( S’’ là ảnh của S qua gương sau khi gương dịch chuyển ) - Vì S’ cách S một khoảng 2s nên ảnh của điểm sáng S đã dịch chuyển một đoạn: S’S’’ = SS’’ - SS’ = 2s + 2 s - 2s = 2 s Trên cùng một thời gian, gương dịch chuyển s còn ảnh dịch chuyển 2 s mà vận tốc của gương là v nên vận tốc của ảnh là 2v , vận tốc của ảnh cùng chiều với vận tốc của gương 0,25 điểm Do ảnh S’ luôn đối xứng với vật sáng S nên khoảng cách từ S’ đến tường luôn gấp đôi khoảng cách từ gương đến tuờng. Tỉ lệ đồng dạng của hai tam giác S’LS và SKH luôn bằng 2:1, tức vệt sáng hình vuông trên tuờng luôn có cạnh bằng 2a không phụ thuộc vào vị trí của gương. 0,25 điểm 9 Treo một vật kim loại vào một lực kế. Trong không khí lực kế chỉ P 1 ; 0,5 (1 điểm) khi nhúng vật vào nước lực kế chỉ P2. điểm Tính khối lượng m = P1: 10 và tính FA = dn.V => thể tích vật V => khối lượng riêng của vật kim loại đó D2 = m: V 0,5 điểm - Bố trí mạch điện như hình vẽ (hoặc mô tả đúng cách mắc) - Bước 1: Chỉ đóng K1 , số chỉ am pe kế là I1 .Ta có: U = I1(RA + R0) 10 - Bước 2: Chỉ đóng K2 và dịch chuyển con (1 điểm) chạy để ampe kế chỉ I1. Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng R0. - Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 2 rồi đóng cả K 1 và K2, số chỉ ampe kế là I2. Ta có: U = I2(RA + R0/2) (2) - Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: RA  (2 I1  I 2 ) R0 2( I 2  I1 ) . + A K 1 K _ U R 0,25 điểm 0,5 điểm 2 R 0 b 0,25 điểm * Chú ý : Trong các bài tập trên nếu học sinh có cách giải khác đáp án nhưng vẫn đảm bảo chính xác về kiến thức và cho đáp số đúng thì vẫn cho đủ điểm ! Điểm bài thi là tổng số điểm từng phần , không làm tròn -------------Hết-------------