Tài liệu đề thi học sinh giỏi vật lí 9 có đáp án 14

Trêng THCS Yªn L¹c §Ò Thi m«n: VËt lÝ Thêi gian lµm bµi: 150 phót Hä vµ tªn ngêi ra ®Ò: Lu H÷u ThuÊn §Ò bµi C©u 1 (4 ®iÓm) §o¹n ®êng tõ A ®Õn B dµi 300km. Xe thø nhÊt khëi hµnh tõ A lóc 8 giê s¸ng ®Ó ®i A C B vÒ B víi vËn tèc v1 = 40km/h. Hai giê sau xe thø hai cñng ®i tõ A vÒ B víi vËn tèc v2. Lóc 12 giê, mét xe thø ba khëi hµnh tõ B ®Ó vÒ A víi vËn tèc v3 = 0,5v2. a) TÝnh ®é lín cña v2 vµ v3 ®Ó ba xe gÆp nhau t¹i C b) Lóc gÆp nhau ®ång hå chØ mÊy giê? C c¸ch A bao xa? C©u 2 (5 ®iÓm) Cã mét côc s¾t khèi lîng 100g ®îc nung nãng ®Õn nhiÖt ®é 5000C vµ 1kg níc ®ang ë nhiÖt ®é 200C. a) Th¶ cho côc s¾t ch×m h¼n rÊt nhanh vµo níc. TÝnh nhiÖt ®é cña hÖ thèng khi ®· cã c©n b»ng. b) NÕu côc s¾t ®îc th¶ tõ tõ vµo níc th× nhiÖt ®é cña hÖ thèng khi ®· c©n b»ng ®o ®îc lµ 240C. Khèi lîng cña hÖ thèng (níc + s¾t) lóc nµy lµ bao nhiªu? V× sao? Cho biÕt: NhiÖt dung riªng cña s¾t lµ c1 = 460J/kg.®é; cña níc lµ c2=4,18.103J/kg.®é; NhiÖt ho¸ h¬i cña níc L = 2,256.106J/kg. C©u 3 (5 ®iÓm) Cho m¹ch ®iÖn cã s¬ ®å nh h×nh vÏ. §1 §2 BiÕt R1 = 4  ; R2 = 18  C¸c bãng ®Ìn lo¹i: §1(3V-1,5W) vµ §2(9V-6,75W) ®ang 11 A B R1 B B s¸ng b×nh thêng. B B a) H·y x¸c ®Þnh ®iÖn trë cña c¸c bãng ®Ìn §1 vµ §2. B B b) TÝnh hiÖu ®iÖn thÕ UAB cña m¹ch vµ sè chØ cña ampe kÕ c) Ho¸n vÞ vÞ trÝ cña ampe kÕ A vµ ®Ìn §1 cho nhau th× lóc nµy c¸c ®Ìn cã s¸ng b×nh thêng kh«ng? V× sao? Ampe kÕ chØ bao nhiªu?(Bá qua ®iÖn trë cña ampe kÕ, cña d©y nèi vµ sù thay ®æi ®iÖn trë cña bãng ®Ìn theo nhiÖt ®é) C©u 4 (3 ®iÓm) Hai g¬ng ph¼ng G1 vµ G2 ®Æt nghiªng víi nhau gãc  = 1200, mÆt ph¶n x¹ quay vµo nhau. Mét ®iÓm s¸ng S ®Æt trong kho¶ng gi÷a hai g¬ng vµ c¸ch giao tuyÕn cña chóng mét kho¶ng R = 10cm. TÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a hai ¶nh ¶o ®Çu tiªn cña ®iÓm s¸ng S qua c¸c g¬ng G1 vµ G2. C©u 5 ( 3 ®iÓm ) Cho hÖ nh h×nh vÏ: A O B Thanh AB cã khèi lîng kh«ng ®¸ng kÓ, ë hai ®Çu cã treo 2 qu¶ cÇu b»ng nh«m cã PB PA träng lîng PA,PB. Thanh ®îc treo n»m ngang b»ng mét sîi d©y t¹i ®iÓm O h¬i lÖch vÒ phÝa A. NÕu nhóng 2 qu¶ cÇu nµy vµo níc th× thanh cßn c©n b»ng kh«ng? T¹i sao? §¸p ¸n vµ biÓu ®iÓm: C©u 1:(4®) Lóc 12h xe thø nhÊt ®i ®îc qu¶ng ®êng lµ: (12 - 8).V1 = 4.40 =160km (0,25®) Gäi thêi gian xe thø 3 ®i lµ t1 Qu¶ng ®êng xe thø nhÊt ®i lµ: S1 = 160 + V1t1 = 160 + 40t1 (0,25®) Qu¶ng ®êng xe thø 2 ®i lµ: S2 = 2V2 + V2t1 (0,25®) Qu¶ng ®êng xe thø 3 ®i lµ: S3 = V3t1 (0,25®) Theo bµi ra ta cã: S1 = S2 vµ S1 + S3 = 300  160 + 40t1 = 2V2 + V2t1 vµ 160 + 40t1 + V3t1 = 300  t1 = (80 - 2V3):(V3 - 20) vµ t1 = 140 :(40 + V3)  V32 + 70V3 - 3000 = 0 (1®)  V3 = -100(lo¹i), V3 = 30km/h, V2 = 60km/h (0,5®) Thêi gian xe thø 3 ®i lµ: t1 = 140:(40 + 30) = 2h (0,5®) V× xe thø 3 xuÊt ph¸t lóc 12h vµ thêi gian xe ®i lµ 2h, nªn 3 xe gÆp nhau t¹i C lóc 14h. (0,5®) C c¸ch A mét kho¶ng : 160 + 40.2 = 240km( 0,5®) C©u 2:(5®) a)(2,25®) NhiÖt lîng côc s¾t to¶ ra ®Ó h¹ nhiÖt ®é tõ 5000C xuèng 1000C lµ: Q = m1c1(t1 - t0) = 0,1.460.(500 - 100) = 18 400J (0,25®) NhiÖt lîng níc thu vµo ®Ó t¨ng nhiÖt ®é tõ 200C lªn 1000C lµ: Q' = m2c2(t0 - t2) = 1.4180.(100 - 20) = 334 400J (0,25®) V× Q < Q' nªn nhiÖt ®é c©n b»ng cña hÖ thèng nhá h¬n 1000C (0,25®) Gäi nhiÖt ®é c©n b»ng cña hÖ thèng lµ t0C NhiÖt lîng côc s¾t to¶ ra lµ: Q1 = m1c1(t1 - t) (0,25®) NhiÖt lîng níc thu vµo lµ: Q2 = m2c2(t - t2) (0,25®) Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: Q1 = Q2  m1c1(t1 - t) = m2c2(t - t2) (0,25®)  t = ( m1c1t1 + m2c2t2):(m1c1 + m2c2) (0,25®) = (0,1.460.500 + 1.4180.20):(0,1.460 +1.4180)  22,20C (0,5®) b)(2,75®) Khi th¶ côc s¾t tõ tõ vµo níc th× cã mét phÇn níc bÞ ho¸ h¬i ë 1000C (0,25®) Gäi khèi lîng níc bÞ ho¸ h¬i lµ m3 kg NhiÖt lîng lîng níc m3 thu vµo ®Ó t¨ng nhiÖt ®é tõ t2 ®Õn 1000C vµ ho¸ h¬i hoµn toµn ë 1000C: Q3 = m3c2(t0 - t2) + m3L (0,5®) NhiÖt lîng níc cßn l¹i thu vµo ®Ó t¨ng nhiÖt ®é tõ t2 ®Õn t' Q4 = (m2 - m3).c2.(t' - t2) (0,25®) NhiÖt lîng côc s¾t to¶ ra ®Ó h¹ nhiÖt ®é tõ t1 xuèng t' lµ: Q5 = m1c1(t1 - t') (0,25®) Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: Q3 + Q4 = Q5  m3c2(t0 - t2) + m3L + (m2 - m3).c2.(t' - t2) = m1c1(t1 - t') (0,25®) , , ,  m3 =  m1c1  t1  t   m2c2  t  t 2   :  c2  t0  t   L  (0,25®) =  0,1.460.  500  24   1.4180  24  20   :  4180.  100  24   2256000  o, 002kg (0,5®) Khèi lîng níc céng víi s¾t: m1 + m2 - m3 = 0,1 + 1 - 0,002 = 1,098kg (0,5®) C©u 3:(5®) a)(1®) U12dm 32 U 22dm 92   6   12 R®1 = P ; R®2 = P (1®) 1,5 6, 75 1dm 2 dm b)(1,5®) U = Udm1 + Udm2 = 3 + 9 = 12V U1 3 Cêng ®é dßng ®iÖn qua ®Ìn 1: Id1 = I®m1= R  6 0,5 A d1 (0,5®) (0,25®) U2 9 Cêng ®é dßng ®iÖn qua ®Ìn 2: Id2 = I®m2= R 12 0, 75 A d2 Ia = Id2 - Id1 = 0,75 - 0,5 = 0,25A c)(2,5®) U AB 12 I®2 = R 12 1A d2 RR 4.6 1 d1 R1®1 = R  R  4  6 2, 4 1 d1 (0,25®) (0,5®) (0,25®) (0,25®) R12d1 = R1d1 + R2 = 2,4 + 18 = 20,4  (0,25®) U AB 12 I1®1 = R  20, 4 0,59 A (0,25®) 12 d 1 U1®1 = I1®1.R1®1 = 0,59.2,4 1, 4V (0,25®) U d 1 1, 4 I®1 = R  6 0, 24 A (0,25®) d1 V× Id1= 0,24AI®m2, nªn ®Ìn 2 s¸ng h¬n b×nh thêng (0,25®) Ia = I®1 + I®2 = 2 + 2,4 = 2,24A (0,5®) C©u 4:(3®) G2 Tam gi¸c OS1S cã ®êng cao OH1 võa lµ trung S2 tuyÕn, nªn nã lµ tam gi¸c c©n H2  OS1 = OS = R = 10cm,  O3 =  O1 (1) (0,5®) O 4 2 H Tam gi¸c OS2S cã ®êng cao OH2 võa lµ trung tuyÕn 3 1 S nªn nã lµ tam gi¸c c©n S1 H1  OS2 = OS = R = 10cm,  O4 =  O2 (2) (0,5®) Tõ (1) vµ (2) suy ra OS1 = OS2 = 10cm, G1  O3 +  O4 =  O1 +  O2 = 1200 (0,5®)  tam gi¸c S1OS2 lµ tam gi¸c c©n vµ  S1OS2 = 1200 (0,5®) KÎ OH  S1S2 t¹i H, suy ra S1S2 = 2HS1 = 2OS1.Sin  HOS1 = 2. 10.Sin600 = 2.10. 3 /2 = 10 3 cm (1®) C©u 5:(3®) §Æt OA = lA, OB = lB. V× lA < lB nªn PA>PB (0,25®) Khi cha nhóng vµo níc thanh AB c©n b»ng n»m ngang nªn ta cã: PA:PB = lB:lA (0,5®) PA d .VA VA lB Víi P = d.V  P  d .V V l (0,5®) B B B A Khi nhóng qu¶ cÇu A vµ B vµo níc c¸c qu¶ cÇu chÞu lùc ®Èy Acsimet Qu¶ cÇu A: FA = dn.VA Qu¶ cÇu B: FB = dn.VB Lùc kÐo thanh ë mçi ®Çu lµ: §Çu A: F1 = PA - FA = VA(d - dn) §Çu B: F2 = PB - FB = VB(d - dn) F1 VA lB PA LËp tØ sè F V l  P 2 B A B KÕt qu¶ trªn cho thÊy thanh vÉn c©n b»ng n»m ngang (0,25®) (0,25®) (0,25®) (0,25®) (0,5®) (0,25®)