Tài liệu đề thi học sinh giỏi vật lí 9 có đáp án 28

Trêng THCS Quý Léc ®Ò thi häc sinh giái m«n VËt lý 9. N¨m häc 2010 – 2011 Thêi gian: 150 phót Ngêi ra ®Ò: GV NguyÔn Xu©n Tr×nh. Ngêi thÈm ®Þnh: TrÇn V¨n Thanh C©u 1: (4®) Hai qu¶ cÇu ®Æc, thÓ tÝch mçi qu¶ V = 100 cm 3 ®îc nèi víi nhau b»ng mét sîi d©y nhÑ, kh«ng co d·n th¶ vµo trong níc (H×nh 1) Khèi lîng qu¶ cÇu bªn díi gÊp 4 lÇn khèi lîng qu¶ cÇu bªn trªn. Khi c©n b»ng th× 1 2 thÓ tÝch qu¶ cÇu bªn trªn bÞ ngËp níc. H·y tÝnh 1. lùc c¨ng cña sîi d©y. Cho khèi lîng riªng cña níc lµ D = 1000 kg/m3 2. Khèi lîng riªng cña qu¶ cÇu. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- H×nh 1 C©u 2: Mét b×nh nhiÖt kÕ b»ng nh«m cã khèi lîng m1 = 200g chøa m2 = 400g níc ë nhiÖt ®é t1 = 200C 1. §æ thªm vµo b×nh mét khèi lîng níc m ë nhiÖt ®é t2 = 50C. khi c©n b»ng nhiÖt th× nhiÖt ®é níc trong b×nh lµ = 100C. T×m m 2. Sau ®ã ngêi ta th¶ vµo b×nh mét khèi níc ®¸ cã khèi lîng lµ m3 ë nhiÖt ®é t3 = -50C. khi c©n b»ng nhiÖt th× thÊy trong b×nh cßn l¹i 100g níc ®¸. T×m m3 cho biÕt nhiÖt dung riªng cña nh«m lµ C1 = 880 J/ kgK’ cña níc lµ C2 = 4200J/kgK cña níc ®¸ lµ C3 = 2100J/KgK. NhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  = 340 000 J/kg. bá qua sù trao ®æi nhiÖt cña m«I trêng. C©u 3: (3®) Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh 2 trong ®ã: U = 24V; R1 = 12  ; R2 = 9  ; R3 lµ biÕn trë; R4 = 6  . Ampe kÕ cã ®iÖn trë nhá kh«ng ®¸ng kÓ R3 + - R1 1 A R2 1 R4 H×nh 2 1. Cho R3 = 6  . T×m cêng ®é dßng ®iÖn qua c¸c ®iÖn trë R 1; R3 vµ sè chØ cña ampe kÕ. 2. thay ampe kÕ b»ng v«n kÕ cã ®iÖn trë v« cïng lín. T×m R 3 ®Ó sè chØ cña v«n kÕ lµ 16V. nÕu R3 t¨ng lªn th× sè chØ cña v«n kÕ t¨ng hay gi¶m? C©u 4: (6®) Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh 3. c¸c ®iÖn trë cã gi¸ trÞ nh nhau vµ b»ng R. khi dïng mét v«n kÕ cã ®iÖn trë RV lÇn lît ®o hiÖu ®iÖn thÕ trªn c¸c ®iÖn trë R 3 vµ R4 th× ®îc c¸c gi¸ trÞ u3; u4 a. Chøng minh r»ng: U4 = 1,5U3 R4 R2 + R5 R3 R1 H×nh 3 b. Tuy nhiªn khi mét häc ît ®o hiÖu ®iÖn thu ®îc kÕt qu¶ ghi trong b¶ng sau: U + - sinh dïng v«n kÕ lÇn lthÕ trªn tõng ®iÖn trë l¹i §iÖn trë R1 R2 R3 R4 R5 HiÖu ®iÖn thÕ ®o ®îc 3,2V 3,2V 7V 9,9V 17,6V BiÕt r»ng trong c¸c gi¸ trÞ hiÖu ®iÖn thÕ ë trªn b¶ng cã mét gi¸ trÞ sai. H·y : a. T×m tØ sè R/R1 b. X¸c ®Þnh hiÖu ®iÖn thÕ ®o ®îc trªn ®iÖn trë nµo sai. Híng dÉn chÊm C©u 1: (4®) 1. (2®) Mçi qu¶cÇu chÞu t¸c dông cña 3 lùc: träng lùc, søc c¨ng d©y vµ lùc ®Èy Acsimet (0,5®) - Qu¶ cÇu trªn ®øng c©n b»ng, ta cã: FA’ = P1 +T’ - Qu¶ cÇu díi ®øng c©n b»ng, ta cã: (0,5®) P2 = FA +T Víi FA = V.D.10; FA’ = FA ; P2 = 4P1 2 F    P1  T  A 2  T= FA 5 = 1 5 .V.D.10 = 2. 100. 10-6. 1000 = 0,2N 2. Do hai qu¶ cÇu cã thÓ tÝch V, mµ P2 = 4P1 nªn D2 = 4D1 xÐt hÖ hai qu¶ cÇu träng lîng b»ng lùc ®Èy acsimet : P1+P2 = FA’  V.D1.10 + V. D2.10 =  D1 +D2 =  D1 = 3 10 3 2 3 2 D  5D1 = D= 3 10 FA = 3 2 3 2 (1®) (0,5®) .V.D.10 D .1000 = 300Kg/m3 D2 = 4D1 = 1200Kg/m3 C©u 2: (4®) 1, (2®) Ph¬ng trÝnh c©n b»ng nhiÖt: Q to¶ ra = q thu vµo Qto¶ = m1c1(t1 – t) + m2c1(t1 – t) Qthu = mc2(t – t2) m= (2®) ( m1c1  m2 c 2 )(t1  t ) (0,2.880  0,4.4200)(20  10)  c1 (t  t 2 ) 4200(10  5) (0,5®) (0,5®) VËy m = 0,8838 kg 2. Trong b×nh cßn l¹i níc ®¸ nªn hiÖt ®é cuèi cïng trong hæn hîp lµ 00C vµ phÇn níc tan lµ (m3 – 0,1) kg Ta cã: Qto¶ = m1c1(t1 – 0) + (m2 +m) c2(t – 0) Qthu = m3c3( 0 – t3) + (m3 – 0,1)  (0,5®) Ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt: Qto¶ = Qthu m1c1(t1 – 0) + (m2 +m) c2(t – 0) = m3c3(0 – t3) + ( m3 – 0,1)   m3 = (0,5®) (0,5®) m1c1t ( m2  m)(c 2 .t  0,1)   c3 (  t 3 ) (0,5®) Thay sè m3 = 0,2.880.10.(0,4  0,8838)4200.10  0,1.340000 340000  2100.5 VËy m3 = 0,255862kg C©u 3: (6®) 1. Ampe kÕ chØ dßng ®iÖn ch¹y qua R1 vµ R3 IA = I1 + I3 m¹ch ®iÖn cã d¹ng (0,5®) I1 + - R1 1 I2 R2 I3 R3 1 R4 I4 Ta cã: I1 = I2 = U R1 VËy I2 = U 24  2 A R1 12 víi R234 = R2+ 24 12 = 2A (0,5®) R3 R 4 6.6 9  12 R3  R4 66 (0,5®) (0,5®) Do R3 = R4 nªn I3 = I4 = I 2  2 = 1A 2 (0,5®). 2 Thay ampe kÕ bëi v«n kÕ: + U M I1 R1 I2 N V R3 R2 33 1 R4 Ta cã: U1 = U – UMN = 24 – 16 = 8V I1 = (0,5®) U1 8 2   A R1 12 3 Mµ I1 = I. R2 9 I . R1  R2  R3 21  R3  I = I1. 21  R3 2 21  R3  . 9 3 9 (0,5®) UMN = U3 + U4 = I1.R3 + I.R4  16 = 2 3 R3+ (0,5®) 2 21  R3 . .6 3 9 R3 = 6  (0,5®) Khi R3 t¨ng lªn th× ®iÖn trë toµn m¹ch t¨ng lªn do ®ã cêng ®é dßng ®iÖn m¹ch chÝnh I = I4 = U Rm gi¶m   U4 = I. R4 gi¶m  U2 = U - U4  I2  I1 = I – I2 gi¶m  U1 = I1.R1 gi¶m VËy UMN = U – U1 t¨ng lªn C©u 4: U2 R2 t¨ng 1. Khi m¾c v«n kÕ ®o hiÖu ®iÖn thÕ R3 th× m¹ch ®iÖn cã d¹ng + R4 V R123 U R5 - Ta cã: R23 = RMN = 2 R.R 2  R 2R  R 3 2 R.RV 2 R.RV 3  2 2 R  3RV R  RV 3 (0,5®) V«n kÕ chØ: UMN = I4. RRMN U .RMN  = R4  RMn 2 R.RV U 2U . R 2 R.RV 2 R  3RV = 2  2. R RV 2 R  3RV (1) (0,5®) - Khi m¾c v«n kÕ ®o hiÖu ®iÖn thÕ trªn ®iÖn trë R4 th× m¹ch cã d¹ng M N V + R4 R123 R5 - Ta cã RMP R.RV  R  RV I123 = U U  R.Rv 2 R123  RMP R 3 R  RV V«n kÕ chØ : R.Rv U 3U .  R.RV R  RV R U4 = I123 – RMp = 2 52 R RV 3 R  RV (2) (0,5®) Tõ (1) vµ (2)  U4 = 1,5U3 2. Do R1 vµ R2 nèi tiÕp vµ gièng nhau nªn khi ®o hiÖu ®iÖn thÕ nªn R1 hoÆc trªn R2 ph¶i ®îc nh÷ng gi¸ trÞ b»ng nhau nªn: c¸c gi¸ trÞ: U1 = U2 = 3,2V lµ ®óng. theo c¸c gi¸ trÞ ®o ®îc th×: U4 = 9,9V 1,5U3 = 15.7 =10,5V (0,5®) §iÒu nµy tr¸i víi kÕt qu¶ chøng minh ë phÇn 1, nh vËy gi¸ trÞ sai sÏ lµ U3 hoÆc U4, cßn U5 = U = 17,6V lµ ®óng. Khi m¾c v«n kÕ ®o hiÖu ®iÖn thÕ trªn R1 th× m¹ch ®iÖn cã d¹ng: R2 + R4 U R3 R1 V - R5 Ta cã: I2 = 3,2 3,2 R  ;U 3 U 1  I 2 R2 6,4  3,2. R RV RV I4 = I 2 + I 3 = I 2 + (0,5®) U 3 9,6 6,4   R R RV U4 = I4. R4 = 16 + 9,6 R RV = 17,6V  U = U3 + U4 = 16 + 9,6 R RV = 17,6V (0,5®)  R RV = 1 6 Thay vµo (1) ta ®îc : U3 = 2.17,6 1 5  2. 6 Thay vµo (2) ta ®îc: U4 = 15V3 = 9,9V VËy hiÖu ®iÖn thÕ ®o ®îc trªn R3 b»ng 7V lµ sai (0,5®) (0,5®) (0,5®)