Tài liệu đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 9

Phßng GD & ®µo t¹o Quúnh Phô §Ò thi Häc Sinh giái Trêng THCS an th¸i M«n vËt lý 9 (Thêi gian lµm bµi: 150 phót) Bài 1: (4 điểm) Một nhiệt lượng kế có chứa 1kg nước ở nhiệt độ 25 0C. Người ta thả vào đó một hợp kim nhôm và thiếc có khối lượng 1200g đã được đun nóng tới 95 0C. Nhiệt độ sau khi cân bằng nhiệt là 350C. Tính khối lượng của nhôm và của thiếc có trong hợp kim trên. Biết nhiệt dung riêng của nước, nhôm và thiếc lần lượt là C n=4200J/kg.K, Cnh=880J/kg.K và Ct=230J/kg.k. Cho rằng phần nhiệt lượng do nhiệt lượng kế hấp thụ bằng 25% nhiệt lượng do nước hấp thụ. Bỏ qua phần nhiệt lượng trao đổi với không khí. Bài 2: (5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên. R1=R2=R3=3Ω, R4=1Ω, UAB=18V A  R1 M R4   R3 R2 a) Mắc vào hai đầu N và B một vôn kế có điện trở rất B  N V lớn. Tìm số chỉ của vôn kế. b) Thay vôn kế trên bằng một ampe kế có điện trở rất bé. Xác định số chỉ của ampe kế và chiều dòng điện chạy qua ampe kế. Bài 3: (4 điểm) Cho các dụng cụ điện sau: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U=12V, hai bóng đèn Đ1(6V-0,4A) và Đ2(6V-0,1A) và một biến trở Rx. a) Có thể mắc chúng thành mạch điện như thế nào để hai đèn đều sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện và tính điện trở của biến trở Rx ứng với mỗi cách mắc. b) Tính công suất tiêu thụ của biến trở ứng với mỗi sơ đồ, từ đó suy ra nên dùng sơ đồ nào?Vì sao? Bài 4: (3 điểm) Có hai bóng đèn Đ1 (6V-2,4W); Đ2 (6V-3,6W) một nguồn hiệu điện thế không đổi U=12V : một biến trở (50  - 3A) và các dây dẫn có điện trở không đáng kể .Hãy vẽ các cách mắc để hai đèn sáng bình thường .chỉ ra cách mắc có hiệu suất lớn nhất và tính Rb lúc đó . Bài 5: (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ ở dưới R2 B D đây : R1 Nếu đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế UAB=120 V R2 R3 C A thì cường độ dòng điện qua R3 là I3= 2A và hiệu điện thế đo được ở hai đầu C và D là UCD=30V . Nếu ngược lại ,đặt vào hai đầu C và D một hiệu điện thế U/CD= 120V thì hiệu điện thế đo được ở hai đầu A và B là U/AB= 20V . Tính các điện trở R1, R2 ; R3: ĐÁP ÁN BIỂU ĐIỂMCHẤMM Đ HIẤI ẤỌCCH ININẤ GỈI Môn thi: Vật 9 - Năm học: 2011-2012 Bài Yêu cầu nội dung Bài 1 Nhiệt lượng do nhôm và thiếc tỏa ra: Điểm 0,75đ Qtỏa= Qnh +Qt =Cnh.mnh.(tnh-t) +Ct.mt.(tt-t)= (Cnh.mnh+Ct.mt).(tnh-t); (tnh = tt) Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước hấp thụ: 0,50đ Qthu =Qnlk + Qn =0,25. Qn+ Qn =1,25. mn.Cn.(t – tn) Khi cân bằng nhiệt: Qtỏa= Qthu <=> (Cnh.mnh+ Ct.mt).(tnh-t)= 1,25. mn.Cn.(t – tn) (4 đ) 1,00đ 1, 25. m n .Cn .  t – t n  t nh  t <=> Cnh .m nh  Ct .m t  1, 25. 1.4200.  35 – 25 = 875 95  35 <=> 880.m nh  230.m t  Với mt=1,2 - mnh => 880.m nh  230.(1,2-m nh ) 875 599 0,922kg 922 g => mnh= 650 A 0,50đ R1 R4 M  R3 R2  B  N => mt=1,2 - mnh=1,2 – 0,922=0,278(kg)=278g Bài 2 a) Do điện trở của vôn kế rất lớn nên không có dòng điện qua nó, ta có (5.0 0,75đ 0,50đ thể tháo vôn kế ra mà không ảnh hưởng đến mạch điện. 0.50đ đ) Mạch điện có ( R1//( R2 nt R3)) nt R4 R1R 23 3(3+3) 2 R123= R +R = 3+3+3 1 23 Rtđ= R123+R4=2+1=3  0.50đ Cường độ dòng điện trong mạch: U AB 18 I=I4= R  3 6A tñ 0.25đ Hiệu điện thế: 0.50đ UMB=I4.R4=6.1=6V UAM=I. R123=6.2=12V Cường độ dòng điện qua R2 và R3: U 12 23 I2=I3=I23= R 3  3 2A 23 Hiệu điện thế: UNM=I3.R3=2.3=6V 0.50đ Số chỉ của vôn kế: UV= UNM+ UMB=6+6=12V b) Chọn chiều dòng điện như hình 1. Do ampe kế có điện trở rất bé, chiều dài của dây dẫn không ảnh hưởng đến mạch điện. Do đó VN=VB nên ta chập điểm N và B lại với nhau như hình 2. R1 A R4 M  R3 R2  N  B A A Hình 1 R1 M  R4 R3 B N 0.50đ R2 Hình 2 Mạch điện có ( R1 nt( R3 // R4)) // R2 R134= R1  R3 R4 3.1 15 3   3, 75 R3 +R 4 3+1 4 0.50đ Cường độ dòng điện trong mạch: U AB 18 I1=I134= R 3, 75 4,8A 134 U AB 18 I2= R  3 6A 2 0.25đ Hiệu điện thế: 0.50đ UAM=I1R1=4,8.3=14,4V 0.25đ UMB=UAB-UAM=18-14,4=3,6V Cường độ dòng điện qua R3 là: 0.25đ U3 3, 6 I3= R  3 1, 2A 3 Số chỉ của ampe kế: 0.25đ IA=I2+I3=6+1,2=7,2A Chiều dòng điện qua ampe kế đi từ N đến B. U 0.25đ 6 ñm1 Điện trở của đèn 1: R1= I  0, 4 15 ñm1 0.25đ U ñm2 6 Điện trở của đèn 2: R2= I  0,1 10 ñm2 a) Có thể mắc theo hai sơ đồ sau: CHách 1: Cách mắc chia thế gồm (R1//R2) nt Rx như hình vẽ dưới R1 A 0.50đ Rx  B R2 Vì các đèn sáng bình thường nên U1=U2=6V; I1=0,4A; I2=0,1A Bài 3 Ta thấy: (4.0 UAB=U12+Ux=> Ux=UAB-U12=12-6=6V đ) 0.75đ IAB=Ix=I1+I2=0,4+0,1= 0,5A Ux 6 Điện trở của biến trở: Rx= I  0,5 12 x CHách 2: Cách mắc chia dòng:gồm R1 nt ( R2//R’x ) A R1 R2  B 0.50đ R 'x Vì các đèn sáng bình thường nên: U1=U2=6V; I1=0,4A; I2=0,1A Ta thấy: UAB=U1+U’2x=> U’x= U’2x =UAB-U1=12-6=6V 0.75đ Mặt khác: IAB=I1=I’x+I2=> I’x = I1 - I2= 0,3A U 'x 6 Điện trở của biến trở: Rx= '  20 I x 0,3 b) Công suất tiêu thụ của biến trở: 0.25đ U 2x 36 Ở sơ đồ 1: Px=  3W R x 12 ’ Ở sơ đồ 2: P x= (U 'x )2 Rx  36 1,8W 20 0.25đ Ta thấy: Px> P’x . Vì công suất tiêu thụ trên biến trở là vô ích nên ta chọn sơ đồ 2. 0.50đ 0.25đ Bài 4 */Tính cường độ dòng điện định mức mỗi bóng : (3đ) Từ công thức P=UI=> I=P/U+ Đ1 Rb thay vào ta có : P 0,5 2, 4 1 I1đm= U  6 0, 4 A 1 P 3, 6 Hình a, Đ2 _ + 2 I2đm= U  6 0, 6 A 2 Rb Đ1 Đ2 Từ đó ta suy ra có hai cách mắc như hình vẽ : 1,0 Hình b, */ Trong hai sơ đồ trên thì điều chỉnh biến trở để cho hai đèn sáng bình thường nên suy ra hiệu điện hai đầu mỗi đèn trong hai sơ đồ đều phải bằng 6V nên suy ra công suất tỏa ra trên mỗi bóng trong từng sơ đồ cũng bằng công suất định mức mỗ bóng vì vậy trong cả hai sơ đồ công suất có ích đều bằng nhau và bằng 2,4+3,6= 6W Ta cũng suy ra hiệu điện thế ở hai đầu biến trở trong hai sơ đồ cũng đều bằng 6V nên hiệu điện thế hai đầu biến trở trong mỗi sơ đồ cũng bằng 6V Mà cường độ dòng điện qua biến trở ở sơ đồ a, là Ib= IĐ1+IĐ2 = 0,4+0,6=1A 1,0 Lớn hơn cường độ dòng điện qua biến trở ở sơ đồ b, là :I/b=IĐ2-IĐ1= 0,2A Do vậy công suát hao phí ở sơ đồ a, lớn hơn ở sơ đồ b, hay hiệu suất ở 0,5 sơ đồ b, lớn hơn ở sơ đồ a, Vậy điện trở của biến trở ở cách mắc có hiệu suất cao hơn là : U 6 1 Rb= I /  0, 2 =30  b */Khi đặt vào hai điểm A, B một hiệu điện thế UAB=120V Thì mạch điện được mắc : R1//((R2//R3)nt R2) Vì UCD=30V => hiệu điện thế hai R3 là U3= 30V Bài 5 (4đ) R1 A D C R2 0,5 đầu R3 Vây điện trở R3 là : U3 B R2 30 R3= I = =15  2 3 0,5 0,5 Hiệu đện hai đầu D và B là : UDB= UAB- U3= 120-30=90V 0,5 Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch DB là U3 30 IDB= I3+ R = 2+ R 2 2 0,5 Vậy ta có UDB= IDBR2 thay vào ta có : 0,25 30 90= (2+ R )R2 => R2=30  2 0,5 */ Khi đặt vào hai điểm C, D một hiệu điện thế U/CD=120V Mạch điện được mắc : R3//R2//(R2ntR1) R3 Ta có : R2 C / CD D / UCB= U -U AB= 12020=100V R1 R2 A B Suy ra cường độ dòng điện chạy qua R1là : U 0,5 100 10 CB I1= R  30  3 A 2 Vậy điện trở R1có giá trị là : 20 U / AB R1= = 10 = 6  I1 3 Lưu ý: + Mọi cách giải khác nếu đúng,chi tiết, đủ bước, đều cho điểm tối đa. 0,25