Tài liệu đề thi học sinh giỏi vật lí 9 có đáp án 13

Trêng THCS Yªn Phong §Ò thi häc sinh giái líp 9 M«n : VËt Lý N¨m häc: 2010-2011 C©u 1: Hai qu¶ cÇu cã träng lîng b»ng nhau ®îc treo vµo 1 thanh cøng cã träng lîng kh«ng ®¸ng kÓ vµ cã chiÒu dµi 100cm, thanh ®îc ®Æt trªn ®iÓm tùa O. Ban ®Çu thanh c©n b»ng. Khi nhóng 2 qu¶ cÇu trªn ngËp vµo níc th× thÊy ph¶i di chuyÓn ®iÓm tùa cña thanh ®i 4cm vÒ phÝa A th× thanh sÏ c©n b»ng trë l¹i. BiÕt träng lîng riªng cña qu¶ cÇu B lµ dB= 20000N/m3 , cña níc lµ dn= 10000N/ m3. X¸c ®Þnh träng lîng riªng cña qu¶ cÇu A. C©u 2: Mét ngêi vÒ quª b»ng xe m¸y xuÊt ph¸t lóc 5h30ph víi vËn tèc 35km/h. Ngêi ®ã dù ®Þnh tíi nöa ®êng sÏ nghØ 30ph vµ sÏ ®Õn quª lóc 10h. §i ®îc nöa ®êng, sau khi nghØ 30ph, ngêi ®ã ph¸t hiÖn ra xe háng vµ ph¶i söa xe mÊt 20ph n÷a. Hái ngêi ®ã ph¶i ®i tiÕp víi vËn tèc lµ bao nhiªu ®Ó ®Õn n¬i ®óng dù ®Þnh. §1 C©u 3: R1 Cã 2 bãng ®Ìn §1 (120V- 60W) vµ §2 (120V- 45W) §2 a, TÝnh ®iÖn trë vµ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña mçi ®Ìn b, M¾c 2 bãng ®Ìn trªn vµo hiÖu ®iÖn thÕ U= 240V Theo 2 s¬ ®å nh h×nh vÏ. TÝnh c¸c ®iÖn trë R1 vµ R2 U §1 ®Ó 2 ®Ìn s¸ng b×nh thêng §2 c, C¶ 2 s¬ ®å trªn nÕu ®Ìn §2 bÞ ch¸y th× ®é s¸ng cña R1 ®Ìn §1 sÏ thay ®æi nh thÕ nµo? U C©u 4: Mét b×nh c¸ch nhiÖt cã khèi lîng kh«ng ®¸ng kÓ. t0C Trong b×nh ®ùng 1kg níc ®¸ ë –200C . Sau ®ã, 100 B×nh ®îc cung cÊp nhiÖt lîng ®Òu ®Æn. NhiÖt ®é trong b×nh thay ®æi theo thêi gian ®un ®îc biÓu diÔn nh h×nh vÏ. C¨n cø vµo ®å thÞ h·y: a, M« t¶ qu¸ tr×nh biÕn ®æi tr¹ng th¸i cña níc theo thêi gian ®un. b, X¸c ®Þnh nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ biÕt 0 nhiÖt dung riªng cña níc ®¸ lµ: 2100J/ kg.K 2 18 c, X¸c ®Þnh nhiÖt dung riªng cña níc. -20 C©u 5: Mét ngêi cao 1,7m ®øng ®èi diÖn víi 1 g¬ng ph¼ng h×nh ch÷ nhËt, ®îc treo th¼ng ®øng. M¾t ngêi ®ã c¸ch ®Ønh ®Çu 16cm. a, MÐp díi cña g¬ng c¸ch mÆt ®Êt nhiÒu nhÊt lµ bao nhiªu mÐt ®Ó ngêi ®ã thÊy ¶nh cña ch©n m×nh trong g¬ng? b, MÐp trªn cña g¬ng c¸ch mÆt ®Êt Ýt nhÊt lµ bao nhiªu mÐt ®Ó ngêi ®ã thÊy ¶nh cña ®Ønh ®Çu m×nh trong g¬ng? c, TÝnh chiÒu cao tèi thiÓu cña g¬ng ®Ó ngêi nµy nh×n thÊy toµn bé ¶nh cña m×nh trong g¬ng? 1 S¬ ®å 1 S¬ ®å 2 38 t (ph) Híng dÉn chÊm A O’ O C©u 1 (4 ®iÓm). - Khi cha nhóng c¸c qu¶ cÇu vµo níc do PA = PB = P, träng lîng cña thanh kh«ng ®¸ng kÓ nªn A AB 100 OA = OB = = = 50cm. 2 2 Lóc nµy ®iÓm tùa O n»m ë trung ®iÓm cña thanh. - Khi nhóng ngËp c¶ 2 qu¶ cÇu vµo níc do ph¶I dÞch chuyÓn ®iÓm tùa vÒ A 4cm thanh míi c©n b»ng nªn: O’A = 46cm, cßn O’B = 54cm. P - Lùc ®Èy cña níc lªn qu¶ cÇu A vµ B lÇn lît lµ FA = dnVA = dn dA P FB = dnVB = dn dB - Hîp lùc t¸c dông lªn ®Çu A vµ B cña thanh lµ P – FA vµ P – FB - ¸p dông ®iÒu kiÖn c©n b»ng cña ®ßn bÈy ta cã: (P – FA)O’A = (P- FB)O’B P P <=> (P - dn )O’A = (P - dn )O’B dA dB d d <=> (1 - n )46 = (1 - n )54 dA dB 4 46.10 54.104 <=> 46  = 54  dA 2.104 46.104 <=> 46  27  dA => Träng lîng riªng cña qu¶ cÇu A lµ: 46.104  2,42.104 N/m3. dA = 19 C©u 2 (3 ®iÓm). Thêi gian ngêi ®ã dù ®Þnh ®i hÕt ®o¹n ®êng lµ t = 10h – 5,5h – 0,5h = 4h §é dµi qu·ng ®êng ngêi ®ã ph¶i ®i lµ s = vt = 35 . 4 = 140km §é dµi qu·ng ®êng cßn l¹i sau khi nghÜ vµ söa xe lµ s 140 s2   70km 2 2 Thêi gian ngêi ®ã ®i hÕt nöa ®o¹n ®êng sau lµ t 4 1 5 t2   20 ph    h 2 2 3 3 VËn tèc cÇn ®i ë nöa ®o¹n ®êng sau lµ s 70 v2  2  42km / h 5 t2 3 2 B B VËy ®Ó ®Õn quª ®óng nh dù ®Þnh, ë ®o¹n ®êng sau ngêi ®ã ph¶i ®i tiÕp víi vËn tèc lµ v2 = 42km/h. C©u 3 (5 ®iÓm) a. Cêng ®é dßng ®iÖn ®Þnh møc cña mçi bãng ®Ìn lÇn lît lµ P 60 0,5 A I§1 = 1  U1 120 P 45 0,375 A I§2 = 2  U 2 120 §iÖn trë cña mçi bãng lµ U 120 R§1  1  240 I §1 0,5 U 120 R§2  2  320 I §2 0,375 b. Theo s¬ ®å 1 m¹ch ®iÖn gåm (§1|| §2 ) nt R1 §Ó 2 ®Ìn s¸ng b×nh thêng th× cêng ®é dßng ®iÖn qua R1 lµ I1 = I§1 + I§2 = 0,5 + 0,375 = 0,875A vµ hiÖu ®iÖn thÕ ë 2 ®Çu R1 lµ U1 = U – U§1 = 240 – 120 = 120V gi¸ trÞ cña R1 ®Ó 2 ®Ìn s¸ng bt lµ U 120 R1  1  137 I1 0,875 Theo s¬ ®å 2 m¹ch ®iÖn gåm (§1|| R2 ) nt §2 §Ó ®Ìn 2 s¸ng b×nh thêng th× I = I§2 = 0,375A < I§1 cêng ®é dßng ®iÖn m¹ch chÝnh kh«ng thÓ nhá h¬n cêng ®é dßng ®iÖn m¹ch rÏ nªn kh«ng thÓ t×m ®îc gi¸ trÞ R2 nµo ®Ó c¶ 2 bãng ®Ìn ®Òu s¸ng b×nh thêng. c. Khi bãng ®Ìn §2 bÞ ch¸y th× - ë s¬ ®å 1 ®iÖn trë t¬ng ®¬ng cña m¹ch t¨ng lªn U kh«ng ®æi nªn dßng ®iÖn m¹ch chÝnh gi¶m xuèng do ®ã hiÖu ®iÖn thÓ gi÷a 2 ®Çu R 1 gi¶m nªn U§2 = 240 – U1 t¨ng lªn. Do ®ã ®Ìn §1 sÏ s¸ng h¬n b×nh thêng vµ cã thÓ ch¸y. - ë s¬ ®å 2 ®Ìn §2 bÞ ch¸y, m¹ch ®iÖn hë nªn ®Ìn §1 kh«ng s¸ng. C©u 4 (4 ®iÓm) a. M« t¶ qu¸ tr×nh biÕn ®æi trang th¸i cña níc theo thêi gian ®un - 2 phót ®Çu nhiÖt lîng cung cÊp ®Ó lµm t¨ng nhiÖt ®é cña níc ®¸ tõ -200C ®Õn 00C. - 16 phót tiÕp theo nhiÖt lîng cung cÊp ®Ó lµm níc ®¸ nãng ch¶y qu¸ tr×nh nµy nhiÖt ®é kh«ng ®æi lµ 00C. - 20 phót tiÕp theo ®un níc ®Ó lµm t¨ng nhiÖt ®é cña níc tõ 00C ®Õn 1000C. - Tõ phót 38 trë ®i níc chuyÓn thÓ thµnh h¬i. b. NhiÖt lîng cÇn cung cÊp ®Ó lµm níc ®¸ nãng lªn tõ -200C ®Õn 00C lµ Q1 = C1m(t2 – t1) = 2100 . 1 . {0 – (-20)} = 42000J Mçi phót nhËn ®îc nhiÖt lîng tõ nguån lµ Q 42000 q 1  21000 J t1 2 NhiÖt lîng nguån cung cÊp ®Ó lµm ®¸ nãng ch¶y hÕt ë 00C lµ Q2 q.t2 21000.16 336000 J NhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ 3 Q2 336000  336000 J m 1 c. NhiÖt lîng níc thu vµo ®Ó nãng lªn tõ 00C ®Õn 1000C lµ Q3 q.t3 21000.20 420000 J NhiÖt dung riªng cña níc lµ Q3 420000 C3   4200 J / kgK m(t3  t2 ) 1(100  0) C©u 5 (4®iÓm) Gäi CD lµ chiÒu cao cña ngêi ®øng tríc g¬ng D lµ ®Çu, C lµ ch©n, M lµ m¾t cña ngêi th×: a. §Ó m¾t thÊy ®îc ¶nh cña ch©n th× mÐp díi cña g¬ng c¸ch mÆt ®Êt nhiÒu nhÊt lµ ®o¹n IK XÐt tam gi¸c CC’M cã IK lµ ®êng trung b×nh cña tam gi¸c CM CD  MD 1,7  0,16 -> IK    0,77m 2 2 2 b. §Ó m¾t ngêi ®ã nh×n thÊy ¶nh cña ®Ønh ®Çu m×nh trong g¬ng th× mÐp trªn cña g¬ng c¸ch mÆt ®Êt Ýt nhÊt 1 ®o¹n lµ IL Trªn h×nh vÏ IL = IH + HL mµ IH = CM = CD – DM XÐt tam gi¸c MM’D ta cã HL lµ ®êng trung b×nh nªn MD 0,16 HL   0,08m 2 2 => IL = IH + HL = (CD – DM) + HL = 1,7 – 0,16 + 0,08 = 1,62m c. §Ó ngêi nµy nh×n thÊy toµn thÓ ¶nh cña m×nh trong g¬ng th× chiÒu cao ®ã tèi thiÓu cña g¬ng nµy lµ ®o¹n KL Trªn h×nh vÏ ta cã KL = IL – IK = 1,62 – 0,77 = 0,85m  4