Tài liệu đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 9 năm 2016 2017 có đáp án

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 6 câu, 1 trang) Câu 1: (2 điểm) Một ô tô chuyển động trên đoạn đường tốt với vận tốc không đổi. Khi qua đoạn đường tốt, ô tô gặp hai đoạn đường có cùng chiều dài L = 38,5km chất lượng xấu. Khi đi trên đoạn đường xấu thứ nhất, vận tốc của ô tô giảm xuống k1 = 1,1 lần; trên đoạn đường xấu thứ hai giảm xuống k2 = 1,4 lần. Ô tô đi vào đoạn đường xấu thứ nhất ở thời điểm t1 = 8h rồi ra khỏi đoạn đường xấu thứ hai ở thời điểm t2 = 9h15 phút. a. Tính vận tốc của ô tô ở đoạn đường tốt. b. Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ ô tô vào thời gian. Gốc tọa độ và gốc thời gian tính tương ứng là vị trí và thời điểm ô tô bắt đầu đi vào đoạn đường xấu? Câu 2: (2 điểm) Một học sinh nghiên cứu sư làm lạnh của nước trong cốc đặt trên băng. Học sinh này nhận thấy nước trong cốc giảm nhiệt độ từ 910C đến 890C sau 3 phút và giảm từ 310C đến 290C sau 6 phút. Hỏi sau bao lâu nước trong cốc giảm nhiệt độ từ 110C đến 90C và từ 10C đến -10C. Cho rằng công suất tỏa nhiệt của nước trong cốc tỷ lệ với hiệu nhiệt độ giữa cốc và môi trường. Biết nhiệt dung riêng của nước và nước đá là 4200J/kg.K và 2100J/kg.K; nhiệt nóng chảy của nước là 336000J/kg. Bỏ qua nhiệt dung riêng của cốc Câu 3: (1điểm) Hao phí điện năng trên đường dây tải điện chiến tỉ lệ k1 = 6% công suất tiêu thụ. Cần thay đổi hiệu điện thế ở hai đầu trạm phát điện và điện trở ở nơi tiêu thụ như thế nào để công suất ở nơi tiêu thụ không đổi và công suất hao phí chiếm tỉ lệ k2 = 2% công suất tiêu thụ? Câu 4: (1 điểm) Bốn điện trở R1, R2, R3 và R4 được mắc như sơ đồ hình vẽ. Biết UAB = 9V, R1 = R2 = R3 = 3.R4 = 3Ω R1 C R4 A B R3 R2 D a. Nối D và B bằng một vôn kế có điện trở rất lớn. Tính cường độ dòng điện qua các điện trở và số chỉ của vôn kế b. Tháo vôn kế đi và nối D với B bằng một ampe kế có điện trở rất nhỏ. Tính hiệu điện thế trên các điện trở. Tìm số chỉ của ampe kế và chiề của dòng điện qua ampe kế Câu 5: (2 điểm) Ba điểmA, B, C đều nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ. Biết AB – 45cm. Khi đặt vật theo phương vuông góc với trục chính tại A hoặc B thì ảnh đều nằm ở C nhưng hai ảnh này có độ cao hơn kém nhau 2 lần. Xác định vị trí thấu kính, khoảng cách BC và tìm tiêu cự của thấu kính Câu 6: (2 điểm) Lập phương án xác định khối lượng riêng của một vật có hình dạng tùy ý. Dụng cụ được dung: thanh kim loại, thước đo, dây buộc, bình nước, giá đỡ (có điểm tựa cố định) MÃ KÍ HIỆU Câu Câu 1 (2 điểm) ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ LỚP 9 – Năm học: 2015 – 2016 MÔN: VẬT LÝ (Hướng dẫn chấm gồm … trang) Đáp án a. 0,5 điểm Gọi vận tốc trên đường tốt là v0 Điểm 0,5 điểm v0 v , v2  0 Vân tốc của ô tô trên hai đoạn đường xấu là v1  k1 k2 L L L ( k1  k 2 )   Ta có t2 – t1 = v v2 v0 L ( k1  k 2 ) 38,5.2,5  v0    77 (km / h) t 2  t1 1,25 b. 1,5 điểm Thời gian đi trên hai đoạn đường xấu lần lượt là L L.k1 38,5.1,2 t1     0,55 h v1 v0 77 L L.k 2 38,5.1,4 t 2     0,7 h v2 v0 77 Phương trình chuyển động của ô tô khi đi trên đoạn đường xấu 1 là: Với 0  t  0,55h v0 . t  70t (km) x1 = x0 + v1.t = k1 Phương trình chuyển động của ô tô khi đi trên đoạn đường xấu 2 là: Với 0,55  t  1,25h v0 . t  38,5  55t (km) x2 = x0 + v2.t = L + k2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tọa độ ô tô và thời gian x(km) 77,0 38,5 0 0,55 1,25 t(h) 0,5 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,5 điểm Câu 2 (2 điểm) Câu 3 (1 điểm) Gọi khối lượng nước trong cốc là m (kg) Nhiệt độ của môi trường là t0 Thời gian để giảm nhiệt độ là tx Nhiệt độn trung bình trong cốc nước là t Vì nhiệt độ của cốc nước luôn giảm nên ở mỗi trường hợp ta coi nước trong cốc có nhiệt độ bằng nhiệt độ trung bình của nước trong khoảng nhiệt độ đó Qtỏa = mc.  t = k (t – t0).tx Theo bài ra ta có: - Khi nước trong cốc giảm nhiệt độ từ 910C đến 890C sau 3 phút là: m.cn.(91 – 89) = k.(90 – t0).3 (1) - Khi nước trong cốc giảm nhiệt độ từ 310C đến 290C sau 6 phút là: m.cn.(31 – 29) = k.(30 – t0).6 (2) - Khi nước trong cốc giảm nhiệt độ từ 110C đến 90C sau t1 phút là: m.cn.(11 – 9) = k.(10 – t0).t1 (3) - Khi nước trong cốc giảm nhiệt độ từ 10C đến -10C sau t2 phút là: m.cn.(1 – 0) +  .m  m.cđ .  0  ( 1)  = k.(90 – t0).t2 (4) Giải hệ phương trình (1) và (2) m.cn.(91 – 89) = k.(90 – t0).3 m.cn.(31 – 29) = k.(30 – t0).6  t0 = -300C Thay t0 = -300C vào phương trình (1), (3) m.cn.(91 – 89) = k.(90 – (-30)).3 m.cn.(11 – 9) = k.(10 – (-30)).t1  t1 = 9 phút Thay t1 = 9 phút, t0 = -300C vào phương trình (4) m.cn.(1 – 0) +  .m  m.cđ .  0  ( 1)  = k.(90 – t0).t2  t2 = 489 phút = 8h 9 phút Vậy nhiệt độ của cốc nước giảm từ 110C đến 90C sau 9 phút và giảm từ 10C xuống -10C mất 489 phút hay 8h 9 phút Gọi r là điện trở đường dây. Lúc đầu điện trở nơi tiêu thụ là R1, công suất ở nơi tiêu thụ là U 12 . R1 P (1)  R1  r  2 Công suất hao phí là U12 . r U 12 . R1 k  r  k1. R1 P1 = k1P   R1  r  2 1  R1  r  2 Tương tự, khi điện trở nơi tiêu thụ là R2 ta có: Công suất nơi tiêu thụ là 2 U 2 . R2 P (3)  R2  r  2 Công suất hao phí là 2 2 U2 .r U 2 . R1  k2  r  k 2 . R2 (4) P2 = k2P  2 2  R2  r   R2  r  0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm Từ (3), (4) ta có k1.R1 = k2.R2  R2 k1  3 R1 k 2 0,5 điểm Từ (1), (2) ta có: U2 R . R  r  (1  k 2 ) k1  1 2  .  1,73 2 U1 (1  k1 ) k 2 R2 . R1  r  2 Câu 4 (1 điểm) a.0,5 điểm Do vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng điện qua vôn kế coi như không đáng kể Sơ đồ mạch điện   R2 nt R3  // R1  nt R4 R23 = R2 + R3 = 6Ω R1 .R23  2() R123 = R1  R23 RAB = R123 + R4 = 2+1 = 3 (Ω) 0,25 điểm Chiều dòng điện như hình vẽ (+) A I1 R1 C I2 R4 R3 R2 I V D U AB 9   3A I = I4 = R AB 3 Ta có: UAC = U1 = I. R123 = 3.2 = 6V UBC = U4 = I. R4 = 3.1 = 3V U1 6   2( A); R1 3 U AC 6 I 2  I3    1A R2  R3 3  3 Suy ra: I1 = UDC = U3 = I3.R = 1.3 = 3V Và UDB = UDC + UCB = 3 + 3 = 6V Vậy vôn kế chỉ 6V b. 0,5 điểm B (-) 0,25 điểm Do ampe kế có điệm trở rất nhỏ nên 2 điểm D và B coi như được nối bằng dây dẫn, mạch điện được vẽ lại như sơ đồ sau: R1 C R 4 I A(+) B(-) I3 0,25 điểm R3 I2 R2 R3 .R4  0,7  ; R134  R1  R34  3,75  R34 = R3  R4 Cường độ dòng điện qua R1 và R34 U AB 0,25 điểm I1 = I34 = R  2,4 A 134 Ta có: U1 = R1. I1 = 3.2,4= 7,2V U3 = U4 = I34.R34 = 1,8V U3  0,6 A R3 I3 = Ta có U2 = UAB = 9V U2 9   3A R2 3 Câu 5 (2 điểm) Cường độ dòng điện chạy qua R2 là: I2 = Tại nút D, IA = I2 + I3 = 3 + 0,6 = 3,6 A Vậy ampe kế chỉ 3,6A; chiều dòng điện qua ampe kế từ D đến B Ta có thể nhận xét: ảnh của vật tại A là thật còn ảnh của vật tại 0,5 điểm B là ảo, thấu kính đặt trong khoảng (A,B). Ta có: 1 1 1   f d d'  d’= df d  f Công thức tính số phóng đại ảnh qua thấu kính:k = f d  f Xét 2 trường hợp - Trường hợp 1: Ảnh khi đặt vật ở B gấp 2 lần khi đặt vật ở A và hai ảnh ngược chiều nhau (một ảnh thật, một ảnh ảo) nên: f f  2 (1) AB  d  f d  f Hai ảnh này ở cùng vị trí, chứng ( AB  d ) f df  ( 2) AB  d  f d  f Thay AB = 45cm và giải hệ, ta tìm được: d = f= 20cm; d’ = df d  f = 60cm nên BC = |d’| - (AB – d) = 60 – 15 = 45cm 2 AB = 30cm; 3 tỏ: 0,75 điểm - Trường hợp 2: Ảnh khi đặt vật ở A gấp 2 lần khi đặt vật ở B 0,75 điểm và ảnh ngược chiều nhau, ta có hệ: 2f f  (1' ) AB  d  f d  f ( AB  d ) f df  ( 2' ) AB  d  f d  f Từ (1’) và (2’) suy ra d = Câu 6 (2 điểm) 1 AB = 15cm < f, ảnh khi đặt ở vật A 3 là ảo và ở bên trái A, không đúng với giải thiết nên loại trường hợp này. - TH1: Vật chìm hoàn toàn trong nước. Tiến hành các bước sau: 0,5 điểm Xác định khối tâm C của thanh (điểm đặt trên giá đỡ mà thanh nằm cân bằng) Treo vật rồi dịch chuyển giá đỡ đến O để thanh cân bằng. Đo d 1 , d 2 (Hình a) Nhúng vật trong bình nước rồi dịch chuyển giá đỡ để thanh cân bằng. Đo d 3 , d 4 (Hình b). d1 O d2 C  mg  Mg Hình a d3 O d4 C  mg Hình b Gọi m là khối lượng của thanh, M là khối lượng của vật thì 10m d 2 = 10M d 1 M= m d2 (1) d1 Khi nhúng vật trong nước 10m d 4 = (10M - F A ) d 3 = 10 (  x   n )V d 3 (2). M Mặt khác:  x = (3). V Từ (1), (2), (3) tìm được:  x =  n d2d3 d 2 d 3  d1d 4 - TH2: Vật lơ lửng trong nước thì  x   n - TH3: Vật nổi trên mặt nước: Các thao tác giống như TH1, nhưng thực hiện các bước sau: “Cân” bình đầy nước: M 1 d 1  Md 2 (1) với M 1 là khối lượng bình đầy nước Thả vật vào bình đang đầy nước rồi nhấn chìm hoàn toàn vật trong nước, sau đó vớt vật ra. “Cân” bình nước đã vơi: ( M 1  m)d 3  Md 4 (2) với m là khối lượng nước tràn ra “Cân” vật md 5  Md 6 (3) Từ (1); (2); (3) ta được d6  x  n d5 ( d2 d4  ) d1 d 3 Báo cáo thí nghiệm: Lần đo d1 d2 1 2 3 Nguyên nhân sai số: - Cách đặt mặt chưa đúng - Vị trí đặt thước chưa chuẩn - Sai số trong các phép toán 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm d3 d4 x