Tài liệu đề thi học sinh giỏi vật lí 9 có đáp án 19

TRƯỜNG THCS ĐỊNH TƯỜNG Môn thi: Vật lý 9 Thời gian: 150 phút( không kể thời gian giao đề) Người ra đề: Nguyễn Đình Hiếu. Thẩm định đề: Trịnh Thị Tới; Phạm Văn Huấn. Câu 1: Trên quãng đường từ Thanh Hoá đến Vinh có hai xe Buýt khởi hành cách nhau trong khoảng thời gian ∆t1 = 20 phút, chuyển động đều với vận tốc như nhau V 1 = V2 = 60 km/h. Một ô tô thứ ba chuyển động từ Vinh về Thanh Hoá lần lượt gặp hai xe Buýt trong khoảng thời gian ∆t 2 = 12 phút. Xác định vận tốc của xe thứ ba. Câu 2: Một khối nước đá dạng hình trụ cao 15 cm có khối lượng m1 = 0,45 kg ở nhiệt độ - 50 C, bên trong có một viên bi sắt có khối lượng m 2 = 19,5 gam được thả vào một bình đựng nước cho khối nước đá nằm thẳng đứng. a. Tính công tối thiểu để có thể nhấc khối nước đá rời khỏi mặt nước? b. Cần cung cấp cho khối nước đá một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để khối nước đá chứa viên bi bắt đầu chìm vào nước? Cho biết: Trọng lượng riêng của nước, sắt và nước đá lần lượt là d1 = 10000 N/m3, d2 = 78000 N/m3, d3 = 9000 N/m3, nhiệt dung riêng của nước đá là 2100 J/kg.k, nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,4.105 J/kg, nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/kg.k. Câu 3: Một nguồn điện không đổi có hiệu điện thế U = 30V và một điện trở r = 6 (Hình vẽ) r A U B Dùng nguồn trên để thắp sáng đồng thời 3 bóng đèn Đ1, Đ2, Đ3. Người ta nhận thấy rằng: để cả 3 bóng đèn đều sáng bình thường thì có thể tìm được 2 cách mắc: Cách 1: (Đ1// Đ2) nt Đ3 rồi đặt vào 2 điểm A và B. Cách 2: (Đ1 nt Đ2) // Đ3 rồi đặt vào 2 điểm A và B. a) Vẽ sơ đồ của 2 cách mắc trên. Tính hiệu điện thế và công suất định mức của các đèn.(Bỏ qua điện trở dây nối) b) Nên chọn cách mắc nào trong 2 cách mắc trên. Vì sao? Câu 4: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. R1 R3 A C Khi mắc hiệu điện thế U = 4 V vào hai điểm C,D và mắc vôn kế vào hai điểm A,B thì vôn kế chỉ 1V, thay vôn kế bằng ampe kế thì R2 ampe kế chỉ 50 mA. Bây giờ ta mắc hiệu điện thế U = 4 V vào hai điểm A,B còn vôn kế mắc B D vào hai điểm C,D thì vôn kế vẫn chỉ 1V. Tính R1, R2, R3. . Cho rằng các vôn kế và am pe kê đo ở trên là lý tưởng Câu 5: Cho một thanh nam châm còn tốt và một thanh kim loại . Hãy trình bày cách để xác định xem thanh kim loại kia có phải là một thanh nam châm hay không? Hết,/. ĐÁP ÁN BIỂU ĐIỂM MÔN VẬT LÍ 9 – 2010-2011 Câu Câu 1 Đáp án Khoảng cách giữa hai xe buýt luôn không đổi và bằng: ∆S = ∆t1. V1 = 60. 1 = 20 (km) ………………………………… 3 Khi xe thứ 3 gặp xe đi trước thì chúng cách xe đi sau 1 khoảng 20 km Thời gian để xe thứ 3 đến gặp xe đi sau kể từ khi gặp xe đi trước là: S t2  0, 2h V1  V3 ………………………….. ∆S = (V1 + V3).0,2 => 20 = (V1 + V3).0,2 => V3 = 40 km/h ……….. Vậy vận tốc của xe thứ ba là V3 = 40 km/h. …………………….. Biểu điểm 2,0 điểm 1 điểm 1 điểm 1 điểm Câu 2 a. Thể tích của khối nước đá và viên bi sắt là: m1 m2 0, 45 0, 0195 3 V = D  D  900  7800 0, 0005025m 3 2 Gọi thể tích phần chìm trong nước là Vc thì ta có: Tổng trọng lượng của khối nước đá và viên bi bằng lực đẩy ácsimét P = FA => (m1+m2).10 = d1.Vc => 4,695 = 10000Vc => Vc = 0,0004695 m3…………………... Chiều cao phần chìm là: Vc 0,5 điểm 0,0004695 hc = V .h  0,0005025 .0,15 0,14m …………………………………. Vậy để nhấc khối nước đá ra khỏi mặt nước thì cần phải dịch chuyển một đoạn hc = 0,14m. Lực tác dụng lên khối nước đá tăng dần từ 0 N đến khi rời hẳn khỏi mặt nước là bằng trọng lượng của khối đá và viên bi là 4,695 N ( do khi nhấc lên thì lực đẩy ác si mét tác dụng lên khối đá giảm dần) Lực tác dụng trung bình trên cả quãng đường trên là: Ftb = 1 điểm 0  4,695 2,3475 N ……………………………………………. 2 Công tối thiểu cần thực hiện là: A = Ftb.hc = 2,3475.0,14 = 0,32685 (J) b. Khối nước đá bắt đầu chìm khi trọng lượng của khối bằng lực đẩy ác si mét tác dụng lên cả khối: P’ = FA’  Psắt + Pđá’ = d1.V’  0,195 + Vđá’.9000 = 10000( Vđá’ + Vsắt)  0,195 – 10000. 0,195 = 1000Vđá’ 78000 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm  Vđá’ = 0,00017 m3 ( thể tích còn lại của khối nước đá) Thể tích ban đầu của khối nước đá là: Vđá = 0, 45 0, 0005m3 900 Câu 3 Vậy thể tích của khối nước đá bị tan ra là: Vtan = 0,0005 – 0,00017 = 0,00033m3. Khối lượng nước đá tan ra là: mtan = Vtan . D3 = 0,297 (kg) Nhiệt lượng cần cung cấp để cho khối nước đá bắt đầu chìm trong là Q = m1.Cđá.  t + m2.Csắt.  t + mtan.  = 0,45.2100.5 + 0,0195.460.5 + 0,297.3,4.105 = 105749,85 (J) a. Vẽ sơ đồ mỗi cách mắc : A U r B A r U 0,5 điểm B D2 D1 D2 1 điểm D D1 0,5 điểm D3 Theo sơ đồ 1,2 vì các bóng đèn sáng bình thường nên ta có I1=I2 ; U1= U2 I3 = I1 + I2 = 2I1=2I2 (Với I1; I2 ; I3 ;U1 ; U2 U3 là cờng độ dòng điện điện định mức ; hiệu điện thế định mức tương ứng với mỗi bóng đèn ) Tương tự theo sơ đồ 2 thì U3= U1+ U2 =2U1=2 U2 ………………… Sơ đồ 1 gọi I là cường độ dòng điện trong mạch chính thì : U1+ U3 = U –Ir  1,5U3 =U- 6I3 => 6I3 = U - 1,5U3 (1) ……. Theo sơ đồ 2 thì U3 = U- 6I’ ( Với I’ là cường độ dòng điện trong mạch chính ) và I’ = I1 + I3 => U3= U-6( I1 + I3 ) = U-1,5.6I3 (2)… Thay (1) vào(2) ta có U3= U-1,5 (U-1,5U3 ) …………………  U3 = 0,4U =12V ………………………………..  U1= U2 =U3 /2 =6V ………………………………….. Thay U3 vào (1) ta có I3 =2A => P3 = U3 I3 = 24w ………………. I1= I2 = I3 /2 = 1A ta có P1 =P2 = 6w ……………………………. b/ Để chọn sơ đồ cách mắc ta hãy tính hiệu suất sử dụng trên mỗi sơ đồ đó : Với cách mắc 1 : H1 = (Tổng công suất đèn ) : P = 60% …………. Với cách mắc 2 : H2 = (Tổng công suất đèn ) : P’ = 40% Vậy ta chọn cách mắc 1 vì có hiệu suất sử dụng cao hơn 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm Câu 4 Khi mắc hiệu điện thế vào C,D và vôn kế vào A,B thì mạch điện chỉ còn R2 nối tiếp với R3 và vôn kế đo hiệu điện thế hai đầu R2. Hiệu điện thế giữa hai đầu R3 lúc này là: U3 = U – UV1 = 3V Cường độ dòng điện qua R2 và R3 là như nhau => R3 = 3R2 Tương tự khi mắc hiệu điện thế vào A,B và vôn kế vào C,D thì Ta có: R1 = 3R2. Khi mắc ampe kế vào A,B còn nguồn điện vào C,D thì ampe kế chỉ cường độ dòng điện qua R1 là 50 mA và R1 song song với R2 => U1 = U2 => I1.R1 = I2.R2 => dòng điện qua R2 là I2 = 150 mA. Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính là: I = I1 + I2 = 200 mA U 15 1 điểm 16 1 2 Rtđ = R  R  R3 = R2 20 => R2 =  ; R1 = R3 = 16 Ω. 4 3 1 2 Câu 5 1 điểm 4 Điện trở tương đương của cả mạch điện là: Rtđ = I  0, 2 20 R .R 1 điểm - Đưa thanh nam châm lại gần thanh kim loại nếu chúng không hút không đẩy nhau thì thanh kim loại không phải là thanh nam châm. - Lần lượt đưa hai đầu thanh nam châm lại cùng một đầu của thanh kim loại nếu cả hai đầu đều hút thì thanh kim loại đó không phải là thanh nam châm. Nếu một đầu hút còn đầu kia đẩy thì đó là thanh nam châm. Ghi chú: Học sinh có thể giải bằng nhiều cách khác nhau, đúng vẫn cho điểm tối đa 1 điểm 1 điểm 1 điểm