Tài liệu đề thi học sinh giỏi vật lí 9 có đáp án 23

§Ò thi häc sinh giái cÊp huyÖn ( n¨m häc 2010 - 2011) Trêng THCS Yªn Phó M«n: VËt LÝ Thêi gian lµm bµi: 150' Ngêi ra ®Ò: Ph¹m ThÞ §o¹ I. §Ò bµi: C©u 1:(4®) Trong hÖ thèng rßng räc ë h×nh 1 ®Ó gi÷ cho P c©n b»ng ta ph¶i kÐo d©y b»ng mét lùc F1 = 80 N nÕu treo mét vËt vµo hÖ thèng ë h×nh 2 th× cÇn lùc kÐo F2 lµ bao nhiªu ®Ó vËt c©n b»ng. Bá qua khèi lîng cña c¸c rßng räc, d©y treo vµ ma s¸t ë trôc. (H×nh 2) (H×nh 1) A B F 1 F2 P C©u 2 (6 ®): Mét khèi níc ®¸ cã khèi lîng m1 = 2kg ë nhiÖt ®é -5oc a. TÝnh nhiÖt lîng cÇn cung cÊp ®Ó khèi lîng ®¸ trªn biÕn thµnh h¬i hoµn toµn ë o 100 c. Cho nhiÖt dung riªng cña níc vµ níc ®¸ lµ: C1 = 4200 J/ kg.k, P C2 = 1800 J/kg.k. NhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ ë 0oc lµ = 3,4 . 105 J/kg; NhiÖt ho¸ h¬i cña níc ë 100oc lµ L = 2,3 . 10 6 J/kg. b. Bá khèi níc ®¸ trªn vµo s« nh«m chøa níc ë 50oc . Sau khi cã c©n b»ng nhiÖt ngêi ta thÊy cßn sãt l¹i 100g níc ®¸ cha tan hÕt. TÝnh lîng níc ®¸ cã trong s« , BiÕt sè nh«m cã khèi lîng m3 = 500g vµ nhiÖy dung riªng cña nh«m lµ: C = 880J/kg.k. C©u 3:(4®): Cho m¹ch ®iÖn s¬ ®å nh h×nh vÏ, ampe kÕ cã ®iÖn trë l kh«ng ®¸ng kÓ, v«n kÕ cã ®iÖn trë rÊt lín. BiÕt R1 = 4  , R2 = 10  , R3 = 15  , vµ ampe kÕ chØ 3A. a. TÝnh ®iÖn trë cña m¹ch + b. TÝnh hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm M vµ N cña nguån vµ sè chØ cña v«n kÕc. TÝnh cêng ®é dßng ®iÖn cña R2 vµ R3 A R1 R2 - R3 C©u 4:(6®): Hai g¬ng ph¼ng ( M) vµ( N) ®Æt song song quay V mÆt ph¶n x¹ vµo nhau vµ c¸ch nhau mét kho¶ng AB = d. Trªn ®o¹n th¼ng AB cã ®Æt mét ®iÓm s¸ng S c¸ch g¬ng (M) mé ®o¹n SA= a. XÐt mét ®iÓm O n»m trªn ®êng th¼ng ®i qua S vµ vu«ng gãc víi AB cã kho¶ng c¸ch OS = h. 1) VÏ ®êng ®i qua mét tia s¸ng xuÊt ph¸t tõ S ph¶n x¹ trªn g¬ng (N) t¹i I vµ truyÒn qua O 2) 1) VÏ ®êng ®i qua mét tia s¸ng xuÊt ph¸t tõ S ph¶n x¹ lÇn lît trªn g¬ng (N) t¹i H, trªn g¬ng (M) t¹i K råi truyÒn qua O. 3) TÝnh c¸c kho¶ng c¸ch tõ I, K, H tíi AB. II. PhÇn ®¸p ¸n C©u 1 +) ë h×nh 1, hÖ thèng cã lùc c¨ng d©y t¹i mäi ®iÓm lµ nh nhau vµ 1,0 lµ F1 ( do rßng räc vµ d©y kh«ng khèi lîng, bá qua ma s¸t) Theo ®iÒu kiÖn c©n b»ng ta cã: (4 ®iÓm) P = 4F1 = 4.80 = 320 (N) 1,0 ë hÖ thèng 2 c¸c sîi d©y chÞu c¸c lùc c¨ng ®îc ph©n tÝch nh h×nh vÏ: 1,0 P/  P  P/ 8 / 8 B 8 P P  / / 4 4 F P / 2 P / 2 - V× P c©n b»ng nªn ta cã: P P 320 P = 8F2 - > F2 = = = 40 (N). 8 8 a) - Gäi Q1 lµ nhiÖt lîng níc ®¸ thu vµo ®Ó t¨ng tõ -5oc - > 0oc lµ Q1 = m1c1 ( t2 - t1 ) = 2 . 1800 ( 0 + 5) = 1800 J = 18 KJ - NhiÖt lîng Q2 mµ níc ®¸ ë 0oc thu vµo ®Ó nãng ch¶y Q2 = m1 = 3,4 . 105 . 2 = 6,7 . 105 J = 680 KJ - NhiÖt lîng Q3 thu vµo ®Ó t¨ng tõ 00c - > 100oc lµQ3 = m1 . c2 ( t3 - t2 ) = 2 . 4200 ( 100 - 0) = 840 000 J = 840 KJ - NhiÖt lîng níc thu vµo dÓ ho¸ h¬i hoµn toµn ë 100oc Q4 = L. m1 = 2,3 . 106 . 2 = 4600 000 J = 4600 KJ C©u 2 VËy nhiÖt lîng cÇn cung cÊp tæng céng ®Ó níc ®¸ ë - 5oc biÕn thµnh h¬i hoµn toµn ë 100oc lµ: (6 ®iÓm) Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 18 + 680 + 840 + 4600 = 6138 K b) Gäi mx lµ lîng níc ®¸ ®· tan thµnh níc mx = 2 - 0,1 = 1,9 kg - Do níc ®¸ kh«ng tan hÕt nªn nhiÖt ®é cuèi cïng cña hçn hîp lµ 0oc - NhiÖt ®é cña toµn khèi níc ®¸ nhËn vµo ®Ó t¨ng nhiÖt ®é ®Õn 0oc lµ Q1 ; Q1 = 18 000 J - NhiÖt lîng mx kg níc ®¸ nhËn vµo ®Ó tan hoµn toµn ë 0oc Qx = mx . = 1,9 . 3,4 . 10 5 = 646 000 J 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 Toµn bé nhiÖt lîng nµy lµ do níc ( khèi lîng M) vµ s« nh«m ( khèi lîng m) cung cÊp do gi¶m nhiÖt tõ 50oc xuèng 0oc do ®ã: Q = ( M . c1 + m3 c3 ) ( 50 - 0 ) = ( M . 4200 + 0,5 . 880 ) . 50 Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã Q= Q1 + Qx <- > (( M . 4200 + 0,5 . 880 ) . 50 = 18 000 + 646 000 <- > 210 000 M + 22 000 = 646 000 646 000 - 22 000 <- > M = = 3,05 ( kg) 210 000 C©u 3 a) Gäi R23 lµ ®iÖn trë t¬ng ®¬ng cña ®o¹n m¹ch gåm R2 // R3 ta cã: 1 1 1 R2 . R3 + + - > R23 = R23 R2 R3 R2 + R3 (4 ®iÓm) 0,5 0,5 0,5 10. 15 Do ®ã ®iÖn trë cña m¹ch lµ:R= R23 = 4 + 10 + 15 = 4+6 =10() b) ¸p dông ®Þnh luËt «m ta cã: UMN = R . I = 10 . 3 = 30 ( V) - Sè chØ cña v«n kÕ chÝnh lµ hiÖu ®iÖn thÕ cña ®o¹n m¹ch gåm R2 // R3 U23 = R23 . I = 6.3 = 18 ( V) c) ¸p dông ®Þnh luËt «m ta cã: U2 U23 18 I2 = = = = 1,8 ( A) R2 R2 10 U3 U23 18 vµ I3 = = = = 1,2 ( A) R3 R3 15 (M) O ’ 0,5 1,0 0,5 0,5 (N) O h C©u 4 0,5 I d C víi S qua ( N) A nèi 0S' c¾t (S N) t¹i i. Tia SIOSlµ 1. LÊy S' ®èi xøng ’ a tia s¸ng cÇn vÏ. 2. LÊy S' ®èi xøng víi S qua (N) lÊy O' ®èi xøng víi O qua (M) 1,0 (6 ®iÓm) nèi S'O' c¾t (N) t¹i H, (M) t¹i K Tia HSKO lµ tia cÇn vÏ 2,0 3. TÝnh IB, HB, KA +)  S'IB ~ S'O'C nªn ta cã: IB S'B S'B h = - > IB = . OS - > IB = OS S,S S'S 2 +)  S'HB ~ S'O'C nªn ta cã: HB S'B S'B h(d-a) = - >HB = . O'S - > HB = O'S S'C S'C 2d 1,0 1,0 +)  S'KA ~ S'O'C nªn ta cã: KA O'C SA = S'C S'A - >KA = S'C h(2d-a) . O'C - > KA = 2d 1,0