Tài liệu đề thi học sinh giỏi vật lí 9 có đáp án 17

Trêng THCS Yªn ThÞnh §Ò thi M«n: VËt lý Thêi gian lµm bµi: 150 phót Hä vµ tªn ngêi ra ®Ò: TrÇn Do·n HuÖ C¸c thµnh viªn thÈm ®Þnh ®Ò: TrÞnh §×nh Th¸i §Ò bµi: Bµi 1 ( 5,5 ®iÓm ) Hai qu¶ cÇu ®Æc, thÓ tÝch mçi qu¶ lµ V = 200cm 3, ®îc nèi víi nhau b»ng mét sîi d©y m¶nh, nhÑ, kh«ng co d·n, th¶ trong níc ( H×nh 1 ) . Khèi lîng riªng cña qu¶ cÇu bªn trªn lµ D1 = 300 kg/m3, cßn khèi lîng riªng cña qu¶ cÇu bªn díi lµ D2 = 1200 kg/m3. H·y tÝnh : a. ThÓ tÝch phÇn nh« lªn khái mÆt níc cña qu¶ cÇu phÝa trªn khi hÖ vËt c©n b»ng ? b. Lùc c¨ng cña sîi d©y ? Cho khèi lîng riªng cña níc lµ Dn = 1000kg/ m3 . H×nh 1 Bµi 2 ( 4,0 ®iÓm ) Dïng mét bÕp dÇu ®Ó ®un s«i mét lîng níc cã khèi lîng m1 = 1 kg, ®ùng trong mét Êm b»ng nh«m cã khèi lîng m2 = 500g th× sau thêi gian t1 = 10 phót níc s«i . NÕu dïng bÕp dÇu trªn ®Ó ®un s«i mét lîng níc cã khèi lîng m3 ®ùng trong Êm trªn trong cïng ®iÒu kiÖn th× thÊy sau thêi gian 19 phót níc s«i . TÝnh khèi lîng níc m3 ? BiÕt nhiÖt dung riªng cña níc, nh«m lÇn lît lµ c1 = 4200J/kg.K ; c2 = 880J/kg.K vµ nhiÖt lîng do bÕp dÇu táa ra mét c¸ch ®Òu ®Æn . Bµi 3 ( 5,5 ®iÓm ) Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh 2 . BiÕt R1 = R3 = 30 ; R2 = 10 ; R4 lµ mét biÕn trë. HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm A vµ B lµ UAB = 18V kh«ng ®æi . Bá qua ®iÖn trë cña d©y nèi vµ cña ampe kÕ . R1 R2 C a. Cho R4 = 10 . TÝnh ®iÖn trë t¬ng ®¬ng cña ®o¹n m¹ch AB vµ cêng ®é dßng ®iÖn m¹ch chÝnh khi ®ã ? A b. Ph¶i ®iÒu chØnh biÕn trë cã ®iÖn trë b»ng B A bao nhiªu ®Ó ampe kÕ chØ 0,2A vµ dßng ®iÖn ch¹y qua ampe kÕ cã chiÒu tõ C ®Õn D ? H×nh 2 Bµi 4 ( 5,0 ®iÓm ) R3 D R4 Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh 3. BiÕt : R1 = 8 ; R2 = R3 = 4 ; R4 = 6 ; UAB = 6V kh«ng ®æi . §iÖn trë cña ampe kÕ , khãa K vµ c¸c d©y nèi kh«ng ®¸ng kÓ . 1. H·y tÝnh ®iÖn trë t¬ng ®¬ng cña ®o¹n m¹ch AB R4 vµ sè chØ cña ampe kÕ trong hai trêng hîp : R1 R2 C a. Khãa K më . D b. Khãa K ®ãng . K A 2. XÐt trêng hîp khi K ®ãng : Thay khãa K b»ng ®iÖn trë R5 . TÝnh R5 ®Ó cêng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua ®iÖn trë R2 b»ng kh«ng ? H×nh 3 A B R3 Híng dÉn chÊm bµi Néi dung a. ( 2,5® ) Mçi qu¶ cÇu chÞu t¸c dông cña 3 lùc : Träng lùc, lùc ®Èy acsimet, lùc c¨ng cña sîi d©y ( H×nh vÏ ) T T F1 P1 F2 P2 Bµi 1 5,5 ® Do hÖ vËt ®øng c©n b»ng nªn ta cã : P 1 + P 2 = F1 + F2 10D1V+ 10D2V = 10DnV1+ 10DnV ( V1 lµ thÓ tÝch phÇn ch×m cña qu¶ cÇu bªn trªn ë trong níc )  D1V+ D2V = DnV1+ DnV V ( D1  D2  Dn )  V1  Dn V (300  1200  1000) V 200 V1    100(cm3 ) 1000 2 2 Bµi 2 4,0 ® ThÓ tÝch phÇn nh« lªn khái mÆt níc cña qu¶ cÇu bªn trªn lµ :  V2 = V – V1 = 200 - 100 = 100 ( cm3 ) . b. ( 2,0 ® ) Do qu¶ cÇu díi ®øng c©n b»ng nªn ta cã : P2 = T + F2  T = P2 - F2  T = 10D2V – 10DnV  T = 10V( D2 – Dn )  T = 10. 200. 10-6( 1200 – 1000 ) = 0,4 ( N ) VËy lùc c¨ng cña sîi d©y lµ 0,4 N Gäi Q1 vµ Q2 lÇn lît lµ nhiÖt lîng mµ bÕp cung cÊp cho níc vµ Êm trong hai lÇn ®un , t lµ ®é t¨ng nhiÖt ®é cña níc. Ta cã: Q 1= ( m1c1 + m2c2 )t Q2 = ( m3c1 + m2c2 )t Do bÕp dÇu táa nhiÖt ®Òu ®Æn nªn thêi gian ®un cµng l©u th× nhiÖt lîng táa ra cµng lín . Do ®ã ta cã : Q1= kt1 ; Q2= kt2 ( k lµ hÖ sè tØ lÖ ; t1 vµ t2 lµ thêi gian ®un t¬ng øng ) Suy ra : kt1 = ( m1c1 + m2c2 )t (1) kt2 = ( m3 c1 + m2c2 )t (2) Chia tõng vÕ cña ( 2 ) cho ( 1 ) ta ®îc : t 2 m3 c1  m2 c 2  t1 m1c1  m2 c2 (m c  m c )t  m2 c2 t1 => m3  1 1 2 2 2 c1t1 Bµi 3 5,® §iÓm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 1,0 (3) thay sè vµo ( 3 ) ta t×m ®îc m3  2 ( kg ) VËy khèi lîng níc m3 ®ùng trong Êm lµ 2 kg . 0,5 0,5 a. ( 2,0®) Do ampe kÕ cã ®iÖn trë kh«ng ®¸ng kÓ nªn ta chËp C víi D M¹ch ®iÖn ®îc m¾c nh sau : ( R1 // R3 ) nt ( R2 // R4 ) V× R1 = R3 = 30  nªn R13 = 15 V× R2 = R4 = 10  nªn R24 = 5 VËy ®iÖn trë t¬ng ®¬ng cña m¹ch ®iÖn lµ: 1,0 0,5 RAB = R13 + R24 = 15 + 5 = 20 (  ) Cêng ®é dßng ®iÖn m¹ch chÝnh lµ : 0,5 U 18 I  AB  0,9( A) R AB 20 b. (2,5®) Gäi I lµ cêng ®é dßng ®iÖn ch¹y trong m¹ch chÝnh Do ampe kÕ cã ®iÖn trë kh«ng ®¸ng kÓ nªn ta chËp C víi D M¹ch ®iÖn ®îc m¾c nh sau : R2 I1 R 1 C ( R1 // R3 ) nt ( R2 // R4 ) Do R1 = R3 nªn I I 1 I I1 = I 3 = 2 R4 I I2 = R2  R4 A 2 IA A I I3 Cêng ®é dßng ®iÖn qua ampe kÕ lµ : 0,5 B R3 D I4 R4 I  I 2 R2  R4 I ( R2  R4 ) I (10  R4 )  = 0,2 ( A ) 2( R2  R4 ) 2(10  R4 ) R4 0,5 => IA = I1 – I2 = => IA = (1) 0,5 §iÖn trë cña m¹ch ®iÖn lµ : RAB = R1 R .R 10.R4  2 4 15  2 R2  R4 10  R4 Cêng ®é dßng ®iÖn m¹ch chÝnh lµ : 18(10  R4 ) U 18   I = R AB 15  10.R4 150  25R4 10  R4 0,5 (2) Thay ( 2 ) vµo ( 1 ) råi rót gän ta ®îc : 14R4 = 60 Bµi 4 5,0® => R4 = 0,5 30 (  )  4,3 (  ) 7 1. a. 2,0 ® Khi K më m¹ch ®iÖn nh h×nh vÏ sau : 1,0 R4 A R1 R2 D R3 A B C §iÖn trë t¬ng ®¬ng cña m¹ch ®iÖn lµ : ( R1  R2 ) R4 (8  4)6  R3   4 8 (  ) RAB = R1  R2  R4 846 0,5 Sè chØ cña ampe kÕ lµ : 0,5 IA = U AB 6  0,75( A) R AB 8 R2 R4 b. 2,5 ® Khi K ®ãng ®iÖn nh h×nh vÏ sau : A D A R1 R3 1,0 C B Do R2 = R3 = 4 , nªn RDC = 2 (  ) RADC =R4 + RDC = 6 + 2 = 8 (  ) = R1 1,0 VËy ®iÖn trë t¬ng ®¬ng cña m¹ch ®iÖn lµ : R1 8 = 4 (  ) 2 2 RDC 2 U AB  .6 1,5(V ) R4  RDC 62 RAB = UDC = Sè chØ cña ampe kÕ lµ : IA = 0,5 U DC 1,5  0,375( A) R3 4 2. 1,5 ® Khi thay khãa K b»ng ®iÖn trë R5 s¬ ®å m¹ch ®iÖn nh h×nh vÏ sau : DÔ dµng thÊy khi dßng ®iÖn qua R2 b»ng kh«ng th× m¹ch ®iÖn lµ m¹ch cÇu c©n b»ng nªn ta cã : R4 R1  R3 R5 6 8 16    R5  5,33() 4 R5 3 1,0 R4 R1 C R2 D R5 A B A R3 0,5 * Chó ý :Trong c¸c bµi tËp trªn nÕu häc sinh cã c¸ch gi¶i kh¸c ®¸p ¸n nhng vÉn ®¶m b¶o chÝnh x¸c vÒ kiÕn thøc vµ cho ®¸p sè ®óng th× vÉn cho ®ñ ®iÓm ! -------------HÕt-------------