Tài liệu đề thi đáp án tuyển chọn học sinh giỏi vật lý 9 (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 9 câu, 2 trang) Bài 1( 1điểm): Khi ca nô có vận tốc v1 = 10 m/s thì động cơ phải thực hiện công suất P 1 = 4 kw. Hỏi khi động cơ thực hiện công suất tối đa là P2 = 6 kw thì ca nô có thể đạt vận tốc v2 lớn nhất là bao nhiêu? Cho rằng lực tác dụng lên ca nô tỉ lệ với vận tốc của nó đối với nước. Bài 2 (1 điểm): Người ta dùng hệ thống ròng rọc để trục một vật cổ bằng đồng có trọng lượng P = 5340N từ đáy hồ sâu H = 10m lên (hình 1). Hãy tính: a)Lực kéo khi: - Tượng ở phía trên mặt nước. - Tượng chìm hoàn toàn dưới nước. b)Tính công tổng cộng của lực kéo tượng từ đáy hồ lên phía trên mặt nước h = 4m. Biết trọng lượng riêng của đồng và của nước lần lượt là 89000N/m3, 10000N/m3. Bỏ qua trọng lượng của các ròng rọc. Hình 1 Bài 3 (1 điểm): Có hai bình cách nhiệt, bình 1 chứa m1 = 2kg nước ở t1 = 200C, bình 2 chứa m2 = 4kg nước ở nhiệt độ t2 = 600C . Người ta rót một lượng nước m 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 t’1 = 21,950C : a) Tính lượng nước m và nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt trong bình 2 ( t’2 ) ? b) Nếu tiếp tục thực hiện như vậy một lần nữa, tìm nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt ở mỗi bình lúc này ? Bài 4 (2 điểm): Một ấm điện có 2 điện trở R 1 và R2 . Nếu R1 và R2 mắc nối tiếp với nhau thì thời gian đun sôi nước đựng trong ấm là 50 phút. Nếu R1 và R2 mắc song song với nhau thì thời gian đun sôi nước trong ấm lúc này là 12 phút. Bỏ qua sự mất nhiệt với môi trường và các điều kiện đun nước là như nhau, hỏi nếu dùng riêng từng điện trở thì thời gian đun sôi nước tương ứng là bao nhiêu ? Cho hiệu điện thế U là không đổi . Bài 5 (1 điểm): R1 R3 M Cho mạch điện như hình 2: U = 12V; R1 = 6; R2 = 6; R3 = 12; R4 = 6 a) Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở A B và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở? b) Nối M và N bằng một Vôn kế có điện trở rất lớn R2 R4 N thì Vôn kế chỉ bao nhiêu? Cực dương của Vôn kế phải mắc với điểm nào? c) Nối M và N bằng một Ampe kế có điện trở không đáng kể thì Ampe kế chỉ bao nhiêu? + U Hình 2 Bài 6 (1 điểm): Ở hình 3 có AB và CD là hai gương phẳng song song và quay mặt phản xạ vào nhau cách nhau 40 cm. Đặt điểm sáng S cách A một đoạn SA = 10 cm . SI // AB, cho SI = 40 cm Trình bày cách vẽ một tia sáng xuất phát từ S phản xạ trên AB ở M, phản xạ trên CD tại N và đi qua I. B I D A S C Hình 3 Bài 7 (1 điểm): Có hai thấu kính (L1) & (L2) được bố trí song song với nhau sao cho chúng có cùng một trục chính là đường thẳng xy . Người ta chiếu đến thấu kính (L 1) một chùm sáng song song và di chuyển thấu kính (L2) dọc theo trục chính sao cho chùm sáng khúc xạ sau khi qua thấu kính (L 2) vẫn là chùm sáng song song. Khi đổi một trong hai thấu kính trên bằng một TK khác loại có cùng tiêu cự và cũng làm như trên, người ta lần lượt đo được khoảng cách giữa 2 TK ở hai trường hợp này là   24 1 cm và  = 8 cm. Các thấu kính (L1) và (L2) có thể là các TK gì? Vẽ đường truyền của chùm sáng qua 2 2 TK trên ? Bài 8 (1 điểm): Có hai thanh kim loại có bề ngoài giống hệt nhau một là thanh sắt, một là thanh nam châm. a)Em hãy nêu các cách xác định đâu là thanh sắt đâu là thanh nam châm ? b)Em hãy nêu phương án chỉ dùng 2 thanh này để phân biệt ra đâu là thanh sắt đâu là thanh nam châm? Bài 9 (1 điểm): Cho những dụng cụ và vật liệu sau: lực kế, bình nước( nước đựng trong bình có khối lượng riêng D0). Em hãy trình bày cách xác định khối lượng riêng của một vật bằng kim loại có hình dạng bất kì? ………. Hết……. MÃ KÍ HIỆU ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ LỚP 9 – Năm học 2015 – 2016 MÔN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút ( Hướng dẫn chấm gồm 4 trang)) Chú ý: - Thí sinh làm cách khác nếu đúng thì cho điểm tối đa. - Điểm bài thi làm tròn đến chữ số thập phân thứ hai. Bài Đáp án Vì lực tác dụng lên ca nô tỉ lệ với vận tốc của nó. Gọi hệ số tỉ lệ là K Thì: F1 = Kv1 và F2 = K v1 2 Vậy: P1 = F1v1 = K v1 2 P2 = F2v2 = K v 2 . 1 P1 v12 v2P  2  v2  1 2 Nên: P2 v 2 P1 Thay số ta tìm được kết quả v2= 12,25 m/s. a) Dùng ròng rọc động được lợi hai lần về lực, nên lực kéo vật khi đã lên khỏi mặt P 5340  2670( N ) nước là: F   2 2 Khi tượng còn ở dưới nước, tể tích chiếm chỗ của nó là: P 5340 V   0, 06(m3 ) d 89000 2 3 4 - Lực đẩy Acsimet tác dụng lên tượng bằng: FA = V.d0 = 0,06. 10000 = 600(N) Do đó, lực do dây treo tác dụng lên ròng rọc động là: P 1 = P – FA = 5340 – 600 = 4740(N) Vậy lực kéo tượng khi nó còn chìm hoàn toàn dưới nước là: P 4740 F' 1   2370( N ) 2 2 b) Đường đi của lực đều bị thiệt hai lần, nên công tổng cộng của các lực kéo là: A = F1.2H + F.2h = 2370.2.10 + 2670.2.4 = 68760(N) a) Viết Pt toả nhiệt và Pt thu nhiệt ở mỗi lần trút để từ đó có : +Phương trình cân bằng nhiệt ở bình 2 : m.(t’2 - t1 ) = m2.( t2 - t’2 ) (1) + Phương trình cân bằng nhiệt ở bình 1 : m.( t’2 - t’1 ) = ( m1 - m )( t’1 - t1 ) (2) m 2 .t 2  m1 (t '1 t1 ) + Từ (1) & (2)  t ' 2  = 590C (3) . Thay (3) vào (2)  m m2 =100g b) Để ý tới nhiệt độ lúc này của hai bình, lí luận tương tự như trên ta có kết quả là : 58,120C và 23,760C * Gọi Q (J) là nhiệt lượng mà bếp cần cung cấp cho ấm để đun sôi nước thì Q luôn không đổi trong các trường hợp trên. Nếu ta gọi t1 ; t2 ; t3 và t4 theo thứ tự là thời gian bếp đun sôi nước tương ứng với khi dùng R 1, R2 nối tiếp; R1, R2 song song ; chỉ dùng R1 và chỉ dùng R2 thì theo định luật Jun-lenxơ ta có : Điểm 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 U 2 .t 3 U 2 .t 4 U 2 .t1 U 2 .t 2 U 2 .t     R1 .R2 R R1  R2 R1 R2 (1) R1  R2 * Ta tính R1 và R2 theo Q; U ; t1 và t2 : Q + Từ (1)  U 2 .t1 R1 + R 2 = Q U 2 .t 2 U 4 .t1 .t 2 .( R1  R2 )  Q Q2 Theo định lí Vi-et thì R1 và R2 phải là nghiệm số của phương trình : U 2 .t1 U 4 .t1 .t 2 R2 .R + = 0 (1) Q Q2 Thay t1 = 50 phút ; t2 = 12 phút vào PT (1) và giải ta có + Cũng từ (1)  R1 . R2 =  = 102 .  U4  Q2  = 0,5 10.U 2 Q U 2 .t1 10.U 2  U2 (t1  10).U 2 Q Q R1 = 30.   Q 2 2.Q và R2 = 20. U2 Q Q.R1 Q.R2 = 30 phút và t4 = = 20 phút . 2 U U2 Vậy nếu dùng riêng từng điện trở thì thời gian đun sôi nước trong ấm tương ứng là 30ph và 20 ph . 0,5 Ta có t3 = a) Tính được: I1 = I3 = 5 2 A; I2 = I4 = 1A; U1 = 4V; U3 = 8V; U2 = U4 = 6V 3 b) UAM = UAN + UNM => UNM = UAM – UAN = 4 – 6 = -2V hay UMN = 2V Vậy Vôn kế chỉ 2V và cực dương của Vôn kế mắc vào điểm M. c) Lập luận và tính được : I1 = 0,85V; I3 = 0,58A Do I1>I3 nên dòng I1 đến M một phần rẽ qua Ampe kế ( dòng I 1) một phần qua R3( dòng I3), ta có Ia = I1 – I3 = 0,85 – 0,58 = 0,27A Vậy Ampe kế chỉ 0,27A. 0,5 0,25 0,25 0,25 0,5 B I D K 6 M x 7 S’ I’ N H A S C y Trình bày cách vẽ ảnh của I qua CD và ảnh của S qua AB; nối các các ảnh này với nhau ta sẽ xác định được M và N. Chúng ta đã học qua 2 loại thấu kính, hãy xét hết các trường hợp : Cả hai là TK phân kì ; cả hai là thấu kính hội tụ ; TK (L 1) là TK hội tụ và TK (L 2) là TK phân kì ; TK (L1) là phân kì còn TK (L2) là hội tụ. Sẽ không thu được chùm sáng sau cùng là chùm sáng // nếu cả hai đều là thấu kính phân kì vì chùm tia khúc xạ sau khi ra khỏi thấu kính phân kì không bao giờ là chùm 0,5 0,25 sáng //. ( loại trường hợp này ) *Trường hợp cả hai TK đều là TK hội tụ thì ta thấy để cho chùm sáng cuối cùng khúc xạ qua (L2) là chùm sáng // thì các tia tới TK (L 2) phải đi qua tiêu điểm của TK này, mặt khác (L1) cũng là TK hội tụ và trùng trục chính với (L 2) do đó tiêu điểm ảnh của (L1) phải trùng với tiêu điểm vật của (L 2). ( chọn trường hợp này )  Đường truyền của các tia sáng được minh hoạ ở hình dưới (L1) 0,25 (L2) F1 x F’1=F2 F’2 y * Trường hợp TK (L1) là phân kì và TK (L2) là hội tụ :Lí luận tương tự như trên ta sẽ có tiêu điểm vật của hai thấu kính trên phải trùng nhau ( chọn trường hợp này ). Đường truyền các tia sáng được minh hoạ ở như hình dưới : (L2) (L1) 0,25 x F’1 F’2 Do tính chất thuận nghịch của đường truyền ánh sáng nên sẽ không có gì khác khi (L1) là TH hội tụ còn (L2) là phân kì. a)Các cách + dùng nam châm nhận biết.... + dùng thanh sắt khác để nhận biết.... + Dùng dây treo 2 thanh kim loại dựa vào sự định hướng của thanh kim loại khi ở trạng thái cân bằng để nhận biết..... 8 2 b) Đặt hai thanh kim loại hình chữ T Phần giữa của thanh nam châm có sức hút yếu nhất 1 Di thanh dưới dọc theo thanh trên nếu thanh dưới là nam châm thì lực hút mọi chỗ là như nhau Nếu thanh dưới là thanh sắt đến phần chính giữa của thanh trên lực hút giảm đi nhiều => cách nhận biết - Để xác định KLR của vật bằng kim loại ta cần biết m và V của nó. - Dùng lực kế xác định trọng lượng P1 của vật trong không khí và P2 trong nước. - Hiệu hai trọng lượng này bằng đúng lực đẩy Ác si mét FA= P1 – P2 - Mặt khác FA= V.d0 mà d0=10 D0 nên FA= V.10 D0 FA p  p2  1 => V  10D 0 10 D 0 m p Khối lượng riêng của vật D   1 V 10 V 9 0,25 0,5 0,5 0,5 D p1 p1  .D ( p1  p 2 ) ( p1  p 2 ) 0 10 10 D 0 Làm như thế ta xác định được KLR của vật D  0,5 p1 .D 0 p1  p 2 ………. Hết…….