Đề thi HSG Vật lý 9 huyện Kinh Môn năm 2014-2015

UBND HUYỆN KINH MÔN PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN Môn: Vật lí – Lớp 9 Năm học 2014-2015 Thời gian làm bài 120 phút Câu 1 (2,5đ): Một bình hình trụ được đặt trên một mặt phẳng nằm ngang có tiết diện trong là S và chứa nước, mực nước ban đầu có chiều cao H = 15cm. Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi thẳng đứng trong nước (theo chiều H) thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm. Biết thanh có chiều dài l; tiết diện S1 . a) Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước trong bình là bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm3 ; D2 = 0,8g/cm3. b) Tính công thực hiện khi nhấn thanh theo phương thẳng đứng từ vị trí cân bằng đến khi nó vừa chìm hoàn toàn trong nước. Cho l= 20cm ; S1= 10cm2. Câu 2 (2,5đ) Có hai bình cách nhiệt. Bình I chứa m1= 2kg nước ở t1= 200C, bình II chứa m2= 4kg nước ở t2= 600C. Người ta rót một lượng nước m từ bình I sang bình II, sau khi cân bằng nhiệt người ta lại rót một lượng nước m như thế từ bình II sang bình I. Khi đó nhiệt độ cân bằng ở bình I là = 240C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường xung quanh. a. Tính lượng nước m trong mỗi lần rót và nhiệt độ cân bằng ở bình II. b. Tìm nhiệt độ cân bằng ở mỗi bình, nếu tiếp tục thực hiện lần thứ 2 như trên. Câu 3 (2,5đ) Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. R 1= R, R2= 3R, R3= 4R, R4= 2R. Điện trở các ampe kế và khóa K không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai điểm P và Q không đổi. Khi khoá K đóng thì ampe kế A 1 chỉ 1,2 A. Tính số chỉ của ampe kế A 2 trong hai trường hợp khoá K đóng và khoá K mở. R1 R2 M A1 + A2 P Q K R3 _ R4 N Câu 4( 2,5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ. U = 2V không đổi. R 0= 0,5 ; R1= 1 ;R2= 2 ; R3 = 6 ; R4= 0,5 ; R5 là một biến trở có giá trị lớn nhất là 2,5 . Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối. Xác định giá trị của R5 để: a. Ampe kế chỉ 0,2A. Nêu rõ chiều dòng điện qua ampe kế . b. Ampe kế có giá trị lớn nhất. Tính giá trị đó. R1 R4 D + A R2 R0 _ U B A R3 R5 C Hết GT 1.................................. GT 2........................ UBND HUYỆN KINH MÔN PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Câu 1 (2,5đ) a.(1,5đ) ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM Môn: Vật lí – Lớp 9 Năm học 2014-2015 Nội dung Điểm * Xét khi thanh nổi và cân bằng trong nước: Gọi x là chiều cao phần chìm của thanh trong nước ta có: + Lực đẩy Ácsimét do nước tác dụng lên vật có độ lớn là: FA= 10D1S1x (N) + Trọng lượng của thanh là: P = 10D2S1l (N) + Thanh cân bằng FA= P 10D1S1x = 10D2S1l 0,5đ x= Gọi thể tích nước có trong bình là Vn ( không đổi) ta có: Vn= S.H = S(H+h)- S1x S = S1. (cm2) 0,25đ * Xét khi nhấn chìm thânh hoàn toàn trong nước. Gọi h1 là chiều cao phần nước đã dâng thêm so với mực nước ban đầu. Ta có: Vn= S.H = S(H+h1 )- S1l h1= b.(1đ) Vậy mực nước trong bình khi vật chìm hoàn toàn là: H+h1=15+10= 25 (cm) Khi nhấn vật theo phương thẳng đứng từ vị trí cân bằng đến khi vật vừa chìm hoàn toàn trong nước, ta có: + Lực nhấn tăng dần từ 0 đến ( là độ lớn lực đẩy acsimet tác dụng lên vật khi nó chìm hoàn toàn trong nước). Do đó lực nhấn trung bình của quá trình này là: 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ + Ta có theo câu a: phần nổi của vật là l-x= 20- 0,8.20= 4 (cm) mà nước trong bình dâng thêm so với khi vật cân bằng là h1-h= 10-8 = 2(cm) nên chứng tỏvật đã dịch chuyển xuống 1 đoạn là: 0,25đ y=4-2 = 2 (cm) = 0,02 (m) 0,25đ Vậy công cần tính là: A = Ftb.y = 0,2.0,02 = 0,004 (J) Câu 2 (2,5 đ) a.(1,5đ) Gọi nhiệt dung riêng của nước là c ( J/kg.K) * Xét lần rót nước từ bình I sang bình II. Ta có: + Nhiệt lượng thu vào để m (kg) nước tăng nhiệt độ từ t1 đến 0,25đ là: Q1 = mc ( - t1) = mc ( - 20) (J) + Nhiệt lượng toả ra khi nước ở bình II hạ nhiệt độ từ t2 đến là: Q2 = m2c (t2- ) = 4c (60- ) (J) Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Q 1 = Q2 mc ( - 20) = 4c (60- ) m ( - 20) = 4 (60- ) (1) * Xét lần rót nước từ bình II sang bình I. Tương tự trên ta có 0,25đ 0,25đ phương trình cân bằng nhiệt: (m1- m) c ( - t1) = mc ( - ) (2- m)(24-20) = m ( - 24) (2- m) .4 = m ( - 24) ( 2) Từ (1) và (2) suy ra: m 0,21 (kg); = 580C b.(1đ) 0,5đ 0,25 * Xét lần 2 khi rót nước từ bình I sang bình II. Gọi nhiệt độ cân bằng ở bình 2 là t3 ta có phương trình cân bằng nhiệt: mc(t3- )= m2c( - t3) t3 56,30C 0,25 0,25 * Xét lần 2 khi rót nước từ bình II sang bình I. Gọi nhiệt độ cân bằng ở bình 2 là t4 ta có phương trình cân bằng nhiệt: ( m1-m)c (t4- )= mc(t3 - t4) t4 27,4 0C Câu 3 (2,5 đ) R1 R2 M A1 + A2 P _ Q K R3 0,25 0,25 R4 N * Khi K đóng mạch điện gồm : (R1//R3)nt (R2//R4) Ta có: + R13= ( ) +R24= ( ) + RPQ= R13+R24= 2R( ) +I= + U13= I.R13= 0,25đ 0,25đ +U24= I.R24= 0,25đ + I1= U13/ R1= 0,25đ + I2 = 0,25đ + vì I1> I2 nên Ia1 có chiều từ M đến N và có giá trị: 0,25đ Suy ra: + I1= 2,4(A) + I3 = 0,6 (A) + Ia2 = I1+ I3= 3 (A) 0,25đ 0,25đ * Khi K mở mạch điện gồm : (R1ntR2)//(R3nt R4) ta có: + I12 = + I34 = 0,25đ 0,25đ + Ia2= I12+I34= 2,5 (A) Câu 4 (2,5đ) R1 R4 a.(1,75đ) D + A R2 R0 _ U B R5 Mạch điện gồm : Đặt x= R4+R5= 0,5 + R5 A R3 C R5 = x-0,5 Ta có: + R1x= + R23 = + Rtm= R1x+R23+R0= 0,25đ +I= 0,25đ +U1x= I.R1x= +U23= I.R23= + 0,25đ +I3= 0,25đ Xét tại C: Ia= + Xét Ix>I3 thì Ia có chiều từ C đến D khi đó: + Xét I3>Ix thì Ia có chiều từ D đến C khi đó: ( Loại) b. (0,75đ) 0,25đ 0,25đ 0,25đ Từ câu a ta có: + Ia= (với x biến đổi từ 0,5 đến 3 ) = Từ đó suy ra: Ia lớn nhất x nhỏ nhất. Do đó ta chọn x= 0,5 R5=0 khi đó Iamax 0,357 (A) Học sinh làm cách khác mà đúng vẫn cho điểm tối đa./ 0,25đ 0,25đ 0,25đ