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 LÍ Thời gian làm bài: 150 phút ( Đề thi gồm 5 câu 01 trang ) Câu 1. (2,0 điểm). Hai ô tô đồng thời xuất phát từ A đi đến B cách A một khoảng L. Ô tô thứ nhất đi nửa quãng đường đầu với tốc độ không đổi v 1 và đi nửa quãng đường sau với tốc độ không đổi v 2. Ô tô thứ hai đi nửa thời gian đầu với tốc độ không đổi v1 và đi nửa thời gian sau với tốc độ không đổi v2. a. Hỏi ô tô nào đi đến B trước và đến trước ôtô còn lại bao lâu? b. Tìm khoảng cách giữa hai ô tô khi một ô tô vừa đến B. Câu 2 (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? Áp lực của quả cầu lên đáy bình? Câu 3 (2,0 điểm) a. Một vật sáng dạng đoạn thẳng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự bằng 40 cm, A ở trên trục chính. Dịch chuyển AB dọc theo trục chính sao cho AB luôn vuông góc với trục chính. Khi khoảng cách giữa AB và ảnh thật A ’B’ của nó qua thấu kính là nhỏ nhất thì vật cách thấu kính một khoảng bao nhiêu? Ảnh lúc đó cao gấp bao nhiêu lần vật? b. Cho hai thấu kính hội tụ L 1, L2 có trục chính trùng nhau, cách nhau 40 cm. Vật AB được đặt vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính, trước L 1 (theo thứ tự AB  L1  L2 ). Khi AB dịch chuyển dọc theo trục chính (AB luôn vuông góc với trục chính) thì ảnh A ’B’ của nó tạo bởi hệ hai thấu kính có độ cao không đổi và gấp 3 lần độ cao của vật AB. Tìm tiêu cự của hai thấu kính. Câu 4 (2,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Giữa hai điểm M và N duy trì một hiệu điện thế không đổi. R1 = R2 = 12  ; R3 = R4 = 24  . Ampe kế có điện trở không đáng kể. a, Số chỉ của ampe kế là 0,35 A. Tính UMN. b, Nếu hoán vị hai điện trở R 2 và R4 thì số chỉ của ampe kế là bao nhiêu ? A M R P R R 1 3 N 2 R 4 Q Câu 5 (2,0 điểm) Một quả cân được làm bởi hợp kim của đồng và nhôm. Quả cân không bị rỗng bên trong. Hãy nêu một phương án thực nghiệm để xác định tỉ lệ khối lượng đồng và nhôm trong quả cân đó. Các dụng cụ được sử dụng : - Một lực kế lò xo có giới hạn đo lớn hơn trọng lượng quả cân. - Một bình chứa nước, không có vạch chia độ, có thể bỏ lọt quả cân vào bình mà nước không bị tràn ra ngoài. Xem rằng ta đã biết khối lượng riêng của nước, đồng và nhôm. .................................. 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 5 trang ) [*****] Chú ý: - Thí sinh làm theo cách khác nếu đúng thì vẫn cho điểm tối đa. - Điểm bài thi là tổng số điểm của toàn bài. Câu Câu 1 (2,0 điểm) Đáp án Điểm a. (1.0 điểm) Thời gian để ô tô thứ nhất đi từ A đến B là: t1  v v L L  L 1 2 2v1 2v2 2v1v2 0,5 điểm Thời gian để ô tô thứ hai đi từ A đến B là: t2 t 2L v1  2 v2  L  t 2  2 2 v1  v2 L(v1  v2 ) 2 0 Ta có: t1  t2  2v1v2 (v1  v2 ) Vậy t1  t2 hay ô tô thứ hai đến B trước và đến trước một khoảng thời gian: t  t1  t 2  L(v1  v2 ) 2 2v1v2 (v1  v2 ) 0,5 điểm b. (1.0 điểm) Có thể xảy ra các trường hợp sau khi xe thứ hai đã đến B: - Xe thứ nhất đang đi trên nửa quãng đường đầu của quãng đường AB, khi đó khoảng cách giữa hai xe là: S  L  v1t2  L  v1 2L v v L 2 1 v1  v2 v1  v2 Trường hợp này xảy ra khi S  0,25 điểm L  v2  3v1 2 0,25 điểm - Xe thứ nhất đang đi trên nửa quãng đường sau của quãng đường AB, khi đó khoảng cách giữa hai xe là: S  t.v2  L Trường hợp này xảy ra khi S  L hay v2  3v1 2 (v1  v2 )2 2v1 (v1  v2 ) 0,25 điểm - Xe ô tô thứ nhất đến điểm chính giữa của quãng đường AB, khi đó khoảng cách giữa hai xe là: S  này xảy ra khi v2  3v1 L . Trường hợp 2 0,25 điểm a. (1.0 điểm) 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  R 3 ).D 1  10,467 2 0,25 điểm (kg). Câu 2 (2,0 điểm) - Khối lượng của quả cầu là: m 2 = V 2 .D 2 = 4 3  R 3 .D 2 0,25 điểm 2 = 11,304 (kg). Phương trình cân bằng nhiệt: c 1 m 1 ( t - t 1 ) = c 2 m 2 ( t 2 - t ) Suy ra: t = c1 m1t1  c 2 m 2 t 2 = 23,7 0 C. c1 m1  c 2 m2 0,25 điểm 0,25 điểm b.(1.0 điểm) - Thể tích của dầu và nước bằng nhau nên khối lượng của dầu là: m 3 = m1 D3 = 8,37 (kg). D1 0,25 điểm - 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  21 0 C 0,25 điểm - Áp lực của quả cầu lên đáy bình là: F = P2- FA= 10.m2 - 1 4 . 2 3  R 3 ( D 1 + D 3 ).10  2 0,25 điểm 75,4(N) a. (1.0 điểm) B I F’ Câu 3 ( 2.0 điểm) A F A’ O B’ 0,25 điểm Tacó: OAB ~ OA’B’  F’OI ~ F’A’B’  (1) ' A' B ' A' F A' B '   OI OF ' AB (2) OA' A' F ' OA'  OF' OA.OF'    OA'  OA OF' OF' OA  OF' OA.OF' Đặt AA’ = L, suy ra L  OA  OA'  OA  OA  OF'  OA2  L.OA  L.OF'  0 Từ (1) và (2)  0.25 điểm (3) (4) (5) 0.25 điểm Để có vị trí đặt vật, tức là phương trình (5) phải có nghiệm, suy ra: ۳ 0 L2 4 L.OF' 0 L 4.OF' Vậy khoảng cách nhỏ nhất giữa vật và ảnh thật của nó: Lmin = 4.OF’ = 4f Khi Lmin thì phương trình (5) có nghiệm kép: L  2.OF'  80 cm 2 OA'  Lmin  OA  80 cm OA  Thay OA và OA’ vào (1) ta có: A' B ' OA'   1 . Vậy ảnh cao bằng vật. AB OA 0.25 điểm b. (1.0 điểm) Khi tịnh tiến vật trước L1 thì tia tới từ B song song với trục chính không thay đổi nên tia ló ra khỏi hệ của tia này cũng không đổi, ảnh B’ của B nằm trên tia ló này. Để ảnh A’B’ có chiều cao không đổi với mọi vị trí của vật AB thì tia ló khỏi hệ của tia trên phải là tia song song với trục chính. Điều này xảy ra khi hai tiêu điểm chính của hai 0.25 điểm thấu kính trùng nhau ( F1'  F2 ) B I F’1 A O1 O2 F2 A’ 0.25 điểm J Khi đó: O1F1’ + O2F2 = O1O2 = 40 cm ' Mặt khác: B ’ (1) ' O2 F2 O2 J A B    3  O2 F2  3.O1 F1' O1 F1' O1 I AB (2) 0.25 điểm Từ (1) và (2) suy ra: f1 = O1F1’ = 10 cm, f2 = O2F2 = 30 cm 0.25 điểm a. (1.0 điểm) Do RA = 0 nên UMP = IARA = 0  I3 = U PN U MN = . R3 24 - Ta có : (R1//R2) nt R4.  Câu 4 ( 2.0 điểm) R td = R 1R 2 + R 4 = 30 (  ). R1 + R 2 0.25 điểm  U MN U MN I4= = . R td 30 - Vì R1 = R2 nên I1 = I2 = Mà IA = I3 + I2 = U I4 = MN . 2 60 0.25 điểm U MN U MN  = 0,35  UMN = 6 (V). 24 60 0.25 điểm b. (1.0 điểm) Hoán vị R2 và R4 thì R  = td R 1R 4 + R 2  20 (  ). R1 + R 4 U MN  0,3 (A) R 'td 0,3  I4 = R1. = 0,1 (A). 36 I1 I I +I I 0,3 = 4 = 1 4 = 2 = UMQ = R4I 4 = R1I 1  . R4 R1 R 4 + R1 36 36 U '  I A = I 4 + I3 = I 4 + MN = 0,35 (A) = IA R3  I2 = 0.25 điểm 0.25 điểm 0.25 điểm 0.25 điểm - Móc quả cân vào lực kế, lực kế chỉ giá trị P: P = mg = (m1 + m2)g (1) 0.25 điểm với m1 và m2 là khối lượng của đồng và nhôm trong quả cân. r - Thả quả cân vào nước, nó chịu thêm lực đẩy Acsimet F hướng lên, nên lực kế chỉ giá trị P’: P’ = P - F = P - VDg (2), với D là khối lượng riêng của nước. 0.5 điểm Từ (2)  Câu 5 (2.0 điểm) P P' g g V1 + V2 = V = D Từ (1)  m1 + m2 = V1D1 + V2D2 = (3) P g Trong đó D1, D2, V1, V2 là khối lượng riêng và thể tích của đồng và nhôm trong quả cân. 0.25 điểm (4) 0.25 điểm Giải hệ phương trình (3) và (4) ta được : V1 = (D - D 2 )P + D 2 P' (D - D1 )P + D1P' và V2 = . D(D1 - D 2 )g D(D 2 - D1 )g - Vậy tỉ số : 0.5 điểm m1 VD D (D - D 2 )P + D 2 P' = 1 1 =- 1( ) m2 V2 D 2 D 2 (D - D1 )P + D1P' P P' F M M P P 0.25 điểm ------------------------Hết------------------- UBND QUẬN LÊ CHÂN TRƯỜNG THCS TÔ HIỆU XÁC NHẬN CỦA NHÀ TRƯỜNG GIÁO VIÊN RA ĐỀ Nguyễn Thị Thanh Tâm TỔ/NHÓM TRƯỞNG Trần Hữu Dũng BAN GIÁM HIỆU