Đề thi HSG Lí 9 huyện Yên Lạc năm 2014-2015

PHÒNG GD&ĐT YÊN LẠC ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS VÒNG I - CẤP HUYỆN. NĂM HỌC 2014 - 2015 Môn: Vật lý. Thời gian làm bài: 120 phút (Đề thi gồm 01 trang) Câu 1. Một quả cầu đặc đồng chất có khối lượng M = 12kg, bán kính R = 16cm được thả vào một hồ có mực nước sâu H = 3,5m. a. Quả cầu sẽ nổi hay chìm trong nước? Vì sao? Biết khối lượng riêng của nước là D n = 1000kg/m3; thể tích hình cầu được tính bằng công thức V = R3. b. Người ta buộc quả cầu vào một dây xích bằng đồng có chiều dài lđ = 3,5m và khối lượng mđ = 7kg rồi thả lại vào hồ nước, bây giờ quả cầu lơ lửng trong nước. Hỏi khi đó tâm quả cầu cách mặt nước một khoảng bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của đồng là Dđ = 8800kg/m3; khối lượng dây xích được phân bố đều theo chiều dài của dây. Câu 2. Một bình hình trụ, ban đầu chứa mn = 3kg nước ở 24oC. Người ta thả vào bình một cục nước đá có khối lượng mđ = 1,4kg đang ở 0oC. Biết chỉ có nước đá và nước trao đổi nhiệt với nhau; nhiệt dung riêng của nước là Cn = 4200J/kg.K; nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg nước đá nóng chảy hoàn toàn ở 0oC là 3,36.105J ( 3,36.105J/kg). Khi có cân bằng nhiệt, hãy tìm: a. Nhiệt độ của nước trong bình? Khối lượng nước trong bình? b. Độ chênh lệch giữa mực nước trong bình khi có cân bằng nhiệt so với khi chưa thả cục nước đá? Biết diện tích đáy trong của bình là S = 200cm2; khối lượng riêng của nước là Dn = 1000kg/m3. Câu 3. Cho mạch điện như hình 1. Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 3V. Các điện trở R 1 = 1 , R2 = 2 , R3 = 6 . Biến trở có giá trị lớn nhất Rb = 6 . Bỏ qua điện trở các ampe kế và dây nối. 1. Tính số chỉ các ampe kế khi: Rb B R1 A a. Con chạy C của biến trở ở vị trí B. C b. Con chạy C của biến trở ở vị trí A. A 2. Dịch chuyển con chạy C của biến trở đến một vị trí nào đó thì thấy ampe kế A2 chỉ 0,3A. R3 R2 a. Xác định vị trí con chạy C. A b. Tính số chỉ ampe kế A1. Hìnhtrục 1 chính Câu 4. Cho một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30cm. Vật sáng AB dài 3cm đặt song song với của thấu kính và cách trục chính một khoảng h, điểm B ở cách thấu kính A B một khoảng dB = 15cm (Hình 2). F F’ O a. Dựng ảnh A’B’của AB qua thấu kính. Nhận xét tính chất của ảnh A’B’ vừa dựng. b. Tính độ dài ảnh A’B’ khi h = 10 cm. 1 2 (Học sinh không sử dụng công thức thấu kính ). Hình 2 Đ1 Đ3 M Câu 5. Cho mạch điện như hình 3. Nguồn điện không đổi có hiệu điện thế U = 9V. Đèn Đ1 ghi 3V- 3W; Đ2 ghi 9V- 6,75W; Đ3 ghi 9V- 13,5W; Đ4 K2 ghi 3V - 1,5W. Biết rằng đèn sẽ bị cháy nếu hiệu điện thế đặt vào nó vượt A Đ2 Đ4 quá 35% hiệu điện thế định mức. Bỏ qua điện trở ở tiếp điểm của các khóa N K1, K2 và dây nối. Ban đầu, các khóa K 1 và K2 đều mở. Xác định độ sáng của K1 +U các đèn trong trường hợp: a. K1 đóng, K2 mở. Hình 3 b. K1 đóng, K2 đóng. ……………….Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm…………….. B ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS VÒNG I - CẤP HUYỆN. NĂM HỌC 2014 - 2015 Môn: Vật lý. Thời gian làm bài: 120 phút (Đề thi gồm 01 trang) CÂU ĐÁP ÁN a. Thể tích quả cầu là: V = R3 = ĐIỂM (0,16)3 0,25 0,01715 m3 Khối lượng riêng của quả cầu là : . Câu 1 Ta thấy D < Dn Quả cầu sẽ nổi trên mặt b. Hệ thống chịu tác dụng của các lực: - Trọng lực Pc của quả cầu. - Trọng lực Px của phần dây xích lơ lửng. - Lực đẩy Acsimet FAc tác dụng lên quả cầu. - Lực đẩy Acsimet F Ax tác dụng lên phần dây Khi hệ thống cân bằng: Pc + Px = FAc + FAx M.10 + mx. 10 = Vc. dn + 2 điểm nước. FAc h FAx 0,25 x H Px P = C c l x x xích lơ lửng. Vx . dn 0,25 M + mx = ( 0,25 0,25 ) = Vc.Dn – M .............................. 0,25 Theo đề bài ta có: Tâm quả cầu cách mặt nước một khoảng là: hx = H - lx - R = 3,5 - 2,9 - 0,16 = 0,44(m). Câu 22 điểm o a. Giả sử khi cân bằng nhiệt, trạng thái hỗn hợp trong bình ở 0 C. Nhiệt lượng do nước đá thu vào để tan chảy hoàn toàn ở 0oC là: Qthu = mđ . 1,4. 3,36. 105 = 470400 (J) Nhiệt lượng do nước tỏa ra là: Qtỏa = mn .Cn. t = 3. 4200.( 24 - 0) = 302400 (J) Ta thấy Qthu > Qtỏa chứng tỏ chỉ 1 phần nước đá bị tan ra. Như vậy khi cân bằng nhiệt, hỗn hợp gồm cả nước và nước đá. Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp là t = 0oC. Khối lượng phần nước đá tan ra là: Qtỏa = mtan. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 mtan = 0,25 Khối lượng nước có trong bình khi cân bằng nhiệt là: mn’ = mn + mtan = 3 + 0,9 = 3,9 (kg) b. Thể tích phần nước có trong bình ban đầu là: 0,25 Mực nước ban đầu là: Thể tích phần nước có trong bình sau khi có cân bằng nhiệt là: 0,25 Khối lượng phần nước đá còn lại là: m = 1,4 - 0,9 = 0,5 (kg) Phần nước đá này nổi trên mặt nước sẽ chịu 2 lực cân bằng: FA = P Vchìm. dn = m.10 Vchìm. Dn = m 0,25 Vchìm = Mực nước sau cân bằng nhiệt là : 0,25 Nước trong bình đã dâng lên thêm là: = 7(cm) Câu 3 2 điểm 1. a. Khi C ở B. Mạch gồm (Rb nt R1). Ampe kế A2 đo I cả mạch. Rtđ = Rb + R1 = 6 + 1 = 7( ) Vậy A2 chỉ 0,43(A) còn A1 chỉ 0(A). b. Khi C ở A. Mạch gồm R1nt (Rb//R2//R3) Ampe kế A1 đo IA1 = I – Ib Ampe kế A2 đo IA2 = I – I2 0,25 0,25 R2 R1 R3 Ta có: R// = 1,2( ) Rtđ = R// + R1= 1,2 + 1 = 2,2( Rb ) U// = I.R// = 0,25 ; 0,25 ; 0,25 Ampe kế A1 chỉ: IA1 = I - Ib = Ampe kế A2 chỉ: 2. a.Gọi RBC là x ( ) RCA= 6 - x ( ) Mạch gồm R1nt (RBC//R2//R3) nt RCA R2 R3 R1 RAC RBC (1) (2) 9  1,5 x I A2  I  I 2  14 x  2 x 2  21 (mà IA2 = 0,3A) 2x2 – 9x + 9 = 0 Như vậy con chạy C ở vị trí sao cho RBC = 3 b.* Với x = 3( x = 3( ) và x = 1,5( hoặc RBC = 1,5 )( T/m) . ) (1) I = 0,6(A) (2) U// = 0,6(V) 0,25 0,25 IA1 = I - IBC = 0,6 - 0,2 = 0,4 (A). Ampe kế A1 chỉ 0,4A. * Với x = 1,5( (1) ) I = 0,48(A) (2) U// = 0,36(V) 0,25 IA1 = I - IBC = 0,48 - 0,24 = 0,24 (A). Ampe kế A1 chỉ 0,24A a. Vẽ hình : 0,5 A’  H Nhận xét: B’ A C B  O F A’B’ là ảnh ảo, lớn hơn AB. Câu 4 2 điểm F’ 0,25 0,25 b. 0,25 = -30(cm) Khoảng cách từ ảnh B’ tới thấu kính là 30cm Khoảng cách từ A tới thấu kính là: dA = 15 + 3 = 18(cm) - 45(cm) 0,25 Khoảng cách từ ảnh A’ tới thấu kính là 45(cm) Khoảng cách giữa 2 ảnh là: HB’ = 45 -30 = 15(cm) Xét OCF’ có tan Xét A’B’H có góc B’ = 0,25 = 30o = = 30o ( góc đồng vị) Có Vậy ảnh A’B’dài 0,25 Câu 5 2 điểm Điện trở và các thông số định mức của mỗi đèn có giá trị như sau: Đèn UĐm PĐm IĐm R Đ1 3V 3W 1A 3Ω Đ2 9V 6,75W 0,75A 12Ω Đ3 9V 13,5W 1,5A 6Ω Đ4 3V 1,5W 0,5A 6Ω Đ1 a. Khi K1 đóng, K2 mở. * Giả sử không có đèn nào bị cháy, A Đ1 sáng bình thường, Đ3 sáng yếu. N = 1(A). K1 0,25 Đ3 Đ4 Đ2 mạch có dạng: (Đ1nt Đ3)//(Đ2 nt Đ4) R13 = R1 + R3 = 9(Ω); I1 = I3 = M 0,25 B 0,25 0,25 R24 = R2 + R4 = 18(Ω); I2 = I4 = = 0,5(A). Đ2 sáng yếu, Đ4 sáng bình thường. Chứng tỏ không có đèn nào cháy. Vậy: Đ1 sáng bình thường, Đ2 sáng yếu, Đ3 sáng yếu, Đ4 sáng bình thường. b. Khi K1 đóng, K2 đóng. *Giả sử không có đèn nào bị cháy, mạch có dạng: (Đ1// Đ2) nt (Đ3 // Đ4) Đ1 A M Đ3 Đ4 Đ2 B N K1 * Ta thấy: + Đ1 sáng quá mức bình thường nhưng chưa bị 0,25 cháy. + U2 < UĐm2 Đ2 sáng yếu. Ta thấy: + U3 < UĐm3 Đ3 sáng yếu. * + Đ4 cháy. Khi đó mạch điện còn 3 đèn mắc theo dạng:(Đ1//Đ2)nt Đ3 0,25 Đ1 A M Đ3 B Đ2 Đ1, Đ2 sáng yếu. K1 0,25 Đ3 sáng yếu. Vậy: Đ1 sáng yếu, Đ2 sáng yếu, Đ3 sáng yếu, Đ4 không sáng(bị cháy). 0,25 Chú ý: - Trên đây chỉ trình bày 1 cách giải, nếu HS làm theo cách khác đúng thì vẫn cho điểm tối đa ứng với điểm của câu đó trong biểu điểm. - HS làm đúng đến đâu cho điểm đến đó theo đúng biểu điểm. Phần trên làm sai, nếu áp dụng phần sai này để làm phần dưới mà đúng thì không cho điểm kết quả. - Điểm của bài thi là tổng điểm của tất cả các ý đúng trong bài và không làm tròn.