Đề thi HSG Vật lý 9 tỉnh Nghệ An năm 2020-2021

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi gồm 02 trang) KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9 NĂM HỌC 2020 - 2021 Môn thi: VẬT LÍ – BẢNG A Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1 (6,0 điểm): Một khách du lịch lỡ đi qua một cây cầu đường sắt hẹp theo hướng từ A đến B (hình 1). Khi đi quá điểm chính giữa cầu một đoạn 50 m, chưa thoát ra khỏi cầu thì người này phát hiện một chiếc xe lửa đang chuyển động về phía mình với tốc độ v1 = 15 m/s và cách người đó 300 m. Người này chạy về phía B với tốc độ v2 = 5 m/s và tới điểm B đúng lúc đầu xe lửa còn cách B 60 m. 1. Tìm chiều dài cây cầu. A B Hình 1 v (m/s) 2. Nếu khi phát hiện xe lửa người này quay lại chạy về phía A 15 với tốc độ v2 thì có kịp đến A trước khi xe lửa đến A hay 12,5 không ? Vì sao ? 3. Giả sử khi người này phát hiện ra xe lửa thì lái xe lửa cũng phát hiện ra người đó. Người đó chạy về phía A với tốc độ v 2, đồng thời xe lửa hãm phanh chuyển động với tốc độ phụ O 40 t (s) thuộc thời gian như hình 2. Hỏi khi người đến A thì đầu xe Hình 2 lửa còn cách A bao nhiêu ? Câu 2 (3,0 điểm): Để bảo quản thực phẩm, dược phẩm chúng ta thường dùng tủ lạnh. Trước khi sử 0 dụng tủ lạnh phải cài đặt nhiệt độ hoạt động t C cho nó. Biết rằng tủ lạnh sẽ bắt đầu hoạt động khi 0 nhiệt độ trong ngăn chứa có giá trị (t + a) C và ngừng hoạt động khi nhiệt độ giảm đến giá trị (t – a) 0 C (với a là hằng số dương khá nhỏ). Coi công suất truyền nhiệt từ môi trường vào ngăn chứa tỉ lệ thuận với độ chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cài đặt. 1. Chứng tỏ rằng trong khoảng thời gian tủ lạnh ngừng hoạt động, nhiệt lượng ngăn chứa hấp thụ từ môi trường không phụ thuộc nhiệt độ cài đặt. 2. Vào một ngày hè, nhiệt độ trong phòng là 300C. Khi cài đặt nhiệt độ hoạt động là t1 thì thời gian hoạt động của tủ lạnh gấp đôi thời gian ngừng hoạt động. Khi cài đặt nhiệt độ hoạt động là 0 t2 = (t1 + 9) C thì thời gian hoạt động của tủ lạnh bằng một nửa thời gian ngừng hoạt động. a. Xác định t1 và t2. b. Cài đặt nhiệt độ là t3 thì tủ lạnh hoạt động liên tục. Tìm giá trị R1 R2 lớn nhất của t3. M Câu 3 (6,0 điểm): Cho mạch điện như hình 3. Hiệu điện thế hai đầu mạch UAB = 43 V, các điện trở R1 =10 Ω, R2 = R3 = 20 Ω, ampe kế lí tưởng, dây nối và khóa K có điện trở không đáng kể, Rx là biến trở. 1. Khóa K ngắt. A A B R3 R x R4 N K a. Cho Rx = 2 Ω. Tính số chỉ của ampe kế. Hình 3 b. Khi tăng Rx thì số chỉ ampe kế tăng hay giảm ? Tại sao ? 2. Khóa K đóng. a. Khi Rx = 10 Ω thì dòng điện qua ampe kế là 0,1 A theo chiều từ M đến N. Tìm R4. b. Với một giá trị của Rx, công suất trên điện trở R1 và R4 chênh lệch nhau 3,2 W. Tìm công suất của toàn mạch khi đó. Trang 1/2 Câu 4 ( 3,0 điểm): Hai gương phẳng AB và CD cùng chiều dài AB = CD = L, đặt thẳng đứng, song song, hai mặt phản xạ quay vào nhau, cách nhau khoảng d. Một điểm sáng S nằm trên đường AC vuông góc 2 gương, cách đều các mép A và C (hình 4). 1. Vẽ đường đi của tia sáng xuất phát từ S gặp gương AB tại I, phản xạ gặp gương CD tại K và tiếp tục phản xạ tới gương AB tại B. Tính độ dài đường đi SIKB của tia sáng theo L và d. 2. Giữ nguyên vị trí hai gương và S, giả sử độ dài hai gương rất lớn. Xét 0 tia sáng SM xuất phát từ S tới gương AB và lập với AB một góc 60 . 0 Cho gương AB quay góc 10 quanh trục vuông góc mặt phẳng tới đi qua A theo chiều kim đồng hồ. Để tia phản xạ tại gương AB không gặp gương CD thì gương CD phải quay quanh trục vuông góc mặt phẳng tới đi qua C một góc có giá trị nhỏ nhất bao nhiêu ? Câu 5 (2,0 điểm): Cầu chì là thiết bị bảo vệ mạch điện thông dụng và hiệu quả. Cầu chì thường được cấu tạo bởi sợi dây chì hình trụ trong một ống thủy tinh hoặc sứ. Hình ảnh cầu chì và kí hiệu cầu chì trong mạch điện như hình 5. 1. Hãy giải thích nguyên lí bảo vệ mạch điện của cầu chì. 2. Cho các dụng cụ thí nghiệm sau: - Hai loại cầu chì khác nhau về độ dài và đường kính (số lượng đủ A S C B D Hình 4 Hình 5 dùng). - Một điện trở R có giá trị đã biết. - Một Vôn kế lý tưởng. - Một nguồn điện có hiệu điện thế điều chỉnh được. - Dây nối và kẹp (đủ dùng). a. Hãy thiết kế mạch điện và nêu các bước tiến hành để đo dòng điện lớn nhất mà từng loại cầu chì chịu được. b. Từ kết quả ở câu a, hãy xác định tỷ số đường kính tiết diện của hai dây chì trong 2 loại cầu chì trên. Biết rằng công suất tỏa nhiệt trên một vật dẫn ra môi trường tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt của vật dẫn và độ chênh lệch nhiệt độ của vật và môi trường. ------------------------- Hết ------------------------- Họ và tên thí sinh: ………………………………………..................... SBD: ………………… Trang 2/2