Đề thi chọn HSG Vật lí 9 cấp tỉnh Thanh Hóa năm 2015-2016

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTHANH HOÁ ĐỀ CHÍNH THỨC Số báo danh ................... KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Năm học 2015 - 2016 Môn thi: VẬT LÍ Lớp 9 THCS Ngày thi: 11 tháng 03 năm2016 Thời gian:150 phút(không kể thời gian giaođề)Đề này có 05 câu, gồm 02trang Câu 1. (4,0 điểm) Một xe tốc hành chuyển động với vận tốc không đổi đi ngang qua một đèn tín hiệu bên đường mất thời gian t0= 8 s, sau đó nó liên tiếp vượt qua hai tầu điện có cùng chiều dài và mất thời gian là t1= 20 s và t2= 15 s. Hỏi tầu điện thứ nhất vượt qua tầu điện thứ hai trong thời gian bao lâu, biết rằng vận tốc của nó gấp 1,5 lần tầu điện thứ hai. Câu 2. (4,0 điểm) Có một số chai sữa hoàn toàn giống nhau, đều đang ở nhiệt độ t 0C.xNgười ta thả từng chai lần lượt vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra rồi thả chai khác vào. Nhiệt độ nước ban đầu trong bình là t 0= 360C, chai thứ nhất khi lấy ra có nhiệt độ t 1= 330C, chai thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ t2= 30,50C. Bỏ qua sự hao phí do tỏa nhiệt ra môi trường. a. Tìm nhiệt độtx. b. Đếnchaithứbaonhiêuthìkhilấyranhiệtđộnướctrongbìnhbắtđầunhỏhơn260C. Câu 3. (5,0 điểm) 1. Cho mạch điện như hình vẽ 1. Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 21 V; biến trở có RNM= 4,5, U● R1 R1= 3 Ω, bóng đèn có điện trở không đổi RĐ= 4,5 Ω, ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể. P R2 a. Khi khóa K đóng, con chạy C của biến trở ở vị trí Đ N C điểm N, thì ampe kế chỉ 4 A. Tìm giá trị củaR2. M b. Xác định giá trị của đoạn biến trở RX(từ M tới C) để đèn tối nhất khi khóa Kmở. A K c. Khikh óa K m ở , dị c h con c h ạ y Ct ừ M đ ế n N t h ì đ ộ sáng của đèn thay đổi thế nào ? Giải thích ? Hình 1 2. Có 2016 điểm trong không gian. Cứ hai điểm bất kì trong số điểm đó, được nối với nhau bằng một điện trởcó giá trị R = 2016 Ω. Một nguồn điện có hiệu điện thế 12 V được mắc vào hai điểm trong mạch. Bỏ qua điện trở dây nối. Tìm công suất tỏa nhiệt trong mạch điện này. Câu 4. (4,0 điểm) Chiếu một chùm sáng song song tới một thấu kính hộitụ tiêu cự 20 cm. Chùm sáng này song song với trục chính củat h ấ u k í n h . P h í a s a u t h ấ u k í n h đ ặ t m ộ t g ư ơ n g p h ẳ ng A vuông góc với trục chính của thấu kính tại điểm A, mặt phản Hình 2 xạ của gương quay về phía thấu kính và cách thấu kính 15 cm (Hình 2). Trong khoảng từ thấu kính tới gương, người ta quan sát thấy có một điểm rấtsáng. A a. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất Hình3 sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính. b. Quay gương tại A đến vị trí gương hợp với trục chính của thấu kính một góc 45 0(Hình 3).Vẽ đườngtruyềncủatiasángđểxácđịnhđiểmrấtsángđóvàtínhkhoảngcáchtừđiểmrấtsángđóđếnthấukính. Sưu tầm bởi Blog Vật Lý – Chuyên trang đề thi Vật lý c. Giữ gương luôn hợp với trục chính một góc 45 0(Hình 3). Dịch chuyển gương trong khoảng từ thấu kính đến tiêu điểm F’ sau thấu kính (theo chiều truyền ánh sáng). Xác định quỹ tích các điểm rất sáng quan sát được trong trường hợpnày. Câu 5. (3,0 điểm) Hãy trình bày phương án xác định (gần đúng) khối lượng riêng của một vật nhỏ bằng kim loại. Dụng cụ gồm: - Vật cần xác định khối lượngriêng. - Lựckế. - Ca đựng nước có thể nhúng chìm hoàn toànvật. - Một số sợi dây nhỏ mềm có thể bỏ qua khốilượng. Coi rằng khối lượng riêng của không khí là D1và khối lượng riêng của nước là D2đã biết. ----------------------------------HÕT------------------------------------Giám thị coi thi không giải thích gì thêm SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA ------------------------------- ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC (Đáp án gồm 03 trang) KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Nămhọc2015-2016Môn thi: Vật lí. Lớp9.THCS Thời gian:150 phút(không kể thời gian giao đề thi) CÂU HD GIẢI CHI TIẾT Câu 1 4,0 đ Gọi chiều dài, vận tốc của xe tốc hành, tàu điện thứ nhất và tàu điện thứ hai lần lượt là l0, l1, l2và v0, v1, v2 - Ta có l1= l2và v1=1,5v2. - Khi đi ngang qua đèn tín hiệu: l0=v0t0 (1) - Khi vượt qua tàuthứ nhất: l0+ l1= (v0–v1).t1 (2) - Khi vượt qua tàuthứ hai: l0+ l2= (v0–v2).t2 (3) 0,5 0,5 -Tàu điện thứ nhất vượt qua tàu thứ hai hết thời gian t: l1+ l2= (v1– v2).t l +l = 2l2 Suy ra: t = 1 2 (4) v1-v2 0,5v2 0,5 - Từ (2) và (3) ta có: (v0– v1)t1= (v0– v2)t2.hay (v0– 1,5v2)20 = (v0– v2).15 Suy ra : v0= 3v2; Thay v0vào (1) và (3), ta được l2= 6v2. 0,5 0,5 - Thay l2vào (4) ta được: t = Câu 2 4,0đ ĐIỂM 2.6v2 = 24 s 0,5v2 - Gọi q1là nhiệt lượng tỏa ra của nước trong bình khi nó giảm nhiệt độ đi10C; - Gọi q2là nhiệt lượng thu vào của chai sữa khi nó tăng lên 10C. Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ nhấtlà: q1(t0– t1) = q2(t1–tx) (1) - Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ 2là: q1(t1–t2)=q2(t2–tx) (2) - Chia (1) và (2) rồi thay số với t0= 360C, t1= 330C, t2= 30,50C ta được: tx= 180C q 1 - Thay tx= 180C vào (1) và (2) 2= q1 5 q .t + q.2 t x q1 - Từ phương trình (1) suy ra:t1=1 0 =t x + .(t0-t x ) (3) q1+q2 q1+q2 - Tương tự khi lấy chai thứ hai ra, do vai trò của t0bây giờ là t1ta có: 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 t =t+ 2 q1 .(t -t) x 1 (4). 0,5 x q+ 1 q 2  q 2 - Thay (3) vào (4) =>t 2 =t x +1 .(t0-t x ). q1+ q2 0,5  q n - Tổng quát: Chai thứ n khi lấy ra nhiệt độ:t n =t x +1 .(t0-t x ) q1+ q2   q 1 5n t=18 + .(36-18)26n5 - Theo điều kiện: tn< 260C và2 = n  q1 5  6    Vậy: đến chai thứ 5 thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C Câu 3 5,0đ 1. 3,0đ 1. a.- Khi K đóng và con chạy ở đầu N thì toàn bộ biến trở MN mắc song song với ampe kế. Khi đó mạch điện trở thành: (R2// Đ) nt R1. - Lúc này ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính U 21 R   5,25( 1 ) tm - Mặtkhác:R I tm R4đ.R2 4,5.R2  R 3( 2 ) 1 R R 4,5R đ 2 0,5 0,5 2 0,5 - Từ (1) và (2) giải ra: R2= 4,5 Ω b. - Gọi điện trở của phần biến trở từ M tới con chạy là RX, như vậy điện trởcủađoạn từ C đến N là R - RX. Khi Kmở mạch điệnthành: R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]} 0,5 U Đ R1 R-RX P RX C N M R2 - Điện trở toàn mạch:  2 (RR R)R R 6R tm X X R X đ2 R R X 1 RR X Rđ R 2 13,5R U Cường độ dòng điện ở mạch chính:I R U(13,5R (9R X).4,5 = R26R X)81 . 13,5R  X X X U Cường độ dòng điện chạy quađèn:I đ  PC 9R PC PC =I.R 0,5 X U(13,5R X) tm U 81 R26R X X 81 4,5U(9R X ) R2X6R X 81 4,5U  (3) 2 R 6R 81 X X X ĐèntốinhấtkhiIđnhỏnhất.Mẫucủabiểuthứctrongvếphảicủa(3)làmộttamthứcbậc haimà hệ số của R2âm.Do đó mẫu đạtgiátrịlớnnhấtkhi: X 4,5.U 6 R X  3hoặc phân tích:I đ= để RX=3 2 2.(1) 90(R3) 0,5 0,5 x Vậy khi Rx= 3Ω thì Iđnhỏ nhất, đèn tối nhất. c. Theo kết quả câu trên, ta thấy: Khi K mở, nếu dịch chuyển con chạy từ M tới vị trí ứng với RX= 3 Ω thì đèn tối dần đi, nếu tiếp tục dịch chuyển con chạy từ vị trí đó tới N thì đèn sẽ sáng dần lên. 0,5 2. Mạch điện được vẽ nhưhình bên. 2. 1,5 đ C1 Ngoài hai điểm A, B nối với cáccựccủa lại là 2014 điểm từ C1 đến C2014mà giữa chúng từng đôi một được nối với điện trở R. Do tínhchất của mạch cầu nên không có dòng điệnchạy qua các điện trở này và có thể bỏ qua các điện trở đó trong mạch. Khi đó mạch AB gồm 2015 mạch mắc song song,trongđó 0,5 Rnguồn điện thì còn R A B 0,5 C2014có 2014 mạch nhánh có điện trở 2Rvà một nhánh có điệntrởR. +U- 2R .R 2R 2 0 Điện trở của mạch ABlà:R  14  2 AB 2R 2016 R 2014 Công suất:P  Câu 4. 4,0 đ 0,5 U2 72W RAB 0,5 a. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính. S K F' F" X 0,5 A O M +SơđồtạoảnhS L ë M  F' F'' L + Chùm sáng song song với trục chính, sau khi qua thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm F’ của thấu kính hội tụ. F’ lại trở thành vật của gương M. Và qua M, F’ cho ảnh F’’ đối xứng với vật F' qua mặt gương M. Ở đây vật F' ở sau gương (vật ảo) nên ảnh F" ở trước gương (ảnh thật). + Vậy các tia ló ra sau thấu kính L, thay vì hội tụ tại tiêu điểm ảnh F' thì đã bị phản xạ ở gương M và hội tụ tại F" hình đối xứng của F' qua gươngM. Ta có:AF"=AF'. VậyOF''OAOF''OAAF'15(2015)10cm 0,5 b. Vẽ đường truyền của tia sáng để xác định điểm rất sáng đó và tính khoảng cách từ điểm rất sáng đó đến thấu kính. B S A O S K1 F’ I1 0,5 F1 z F2 M +Tia tới S1I1cho tia ló I1K1kéo dài đi qua tiêu điểm F'; nó phản xạ ở mặt gương và cho tia phản xạ tạiK1. +Tia tới SO truyền thẳng tới A, cho tia phản xạ tại A (Vẽ trên hình). + Ta cóOAF2.450900suy ra AF1song song với thấu kính. 1 0,5 0,5 + Khoảng cách từ F1đến thấu kính bằng 15 cm. c. Xác định quỹ tích các điểm rất sáng quan sát được. -Hình vẽ + Ta có F1đối xứng với F’qua gương và gương nghiêng góc 450so với trục 0 chính nênOF'F45 . 1 +Khi dịch chuyển gương tới B thì ảnh cuối cùng F2vàOF’F2= 450. + Vậy quĩ tích các điểm sáng quan sát được là đoạn thẳng F'M, vuông góc với mặt phản xạ của gương; nó cũng tạo với trục chính OF' một góc 45 0,với Mnằm trên mặt phẳng thấu kính. Câu 6 3,0 đ Bước 1: Treo vật vào lực kế. Đo số chỉ của lực kế khi vật ở trong không khí (P1) Nhúng chìm vật trong nước. Đọc số chỉ của lực kế khi vật bị nhúng chìm (P2) Bước 2: Thiết lập phương trình: Gọi thể tích của vật là V, lực đẩy Acsimet khi vật ngoài không khí là PA1và khi vật ở trong nước là FA2 Khivậttrongkhôngkhí:P1=P-FA1=P -10D1V (1) Khivậtđượcnhúngchìm trongnước: P2=P-FA2=P-10D2V (2) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Từ (1) và (2);V  P1P2 (3) 10(D2D1) P1D2P2D1 Từ (1) và (3): PP10D V 1 1 DD 2 1 PP1D2P2D1 Khối lượng của vật: m 10 10(D2D1) Khối lượng riêng: D 0,5 0,5 0,5 mP1D2P2D1 V P1P2 ---------------------------------HẾT--------------------------------Chú ý: Học sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. 0,5