Đề thi HSG Vật lý 9 huyện Phúc Yên năm 2014-2015

PHÒNG GD&ĐT PHÚC YÊN ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP THỊ XÃ NĂM HỌC 2014 – 2015 Môn: Vật lí Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian giao đề. Câu 1. (2,5 điểm) Ba người đi xe đạp xuất phát từ A về B trên đoạn đường thẳng AB. Người thứ nhất đi với vận tốc là v1 = 10 km/h. Người thứ hai xuất phát sau người thứ nhất 30 phút và đi với vận tốc v2 = 20 km/h. Người thứ ba xuất phát sau người thứ hai 10 phút. Coi chuyển động của ba người là chuyển động thẳng đều. a. Hỏi người thứ 2 gặp người thứ 1 cách vị trí xuất phát bao xa? b. Sau khi gặp người thứ nhất, người thứ ba đi thêm 40 phút nữa thì sẽ cách đều người thứ nhất và người thứ hai. Tìm vận tốc người thứ ba? Câu 2. (2,0 điểm) Một vật sáng phẳng nhỏ đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, có A nằm trên trục chính của thấu kính. Đặt vật ở vị trí A 1B1 thì thu được ảnh thật vật. Nếu dịch chuyển vật lại gần thấu kính 12cm thì thu được ảnh cao gấp 3 lần cao bằng ảnh . Biết 2 vị trí của vật đều nằm ở cùng một bên của thấu kính. 1. Vẽ ảnh của vật trong hai trường hợp, trên cùng một hình vẽ (không cần nêu cách vẽ). 2. Tính tiêu cự của thấu kính (học sinh không sử dụng công thức thấu kính). Câu 3. (2,5 điểm). Một nhiệt lượng kế lí tưởng chứa m1 = 0,5kg nước ở nhiệt độ t 1 = 100C. Người ta thả vào nhiệt lượng kế một cục nước đá có khối lượng m2 = 1kg ở nhiệt độ t2 = -300C. 1. Tính nhiệt độ, thể tích của hỗn hợp sau khi cân bằng được thiết lập. 2. Ngay sau đó, người ta thả vào nhiệt lượng kế một cục nước đá khác ở nhiệt độ 0 0C, có chứa một mẩu chì nhỏ bên trong. Phần nước đá bao quanh có khối lượng m 2’ = 0,1 kg, mẩu chì có khối lượng m3 = 5g. Phải rót thêm vào nhiệt lượng kế bao nhiêu nước ở 10 0C để cục nước đá chứa chì bắt đầu chìm xuống nước? Cho rằng tốc độ tan của các cục nước đá là như nhau. Cho biết khối lượng riêng của chì, của nước đá và của nước lần lượt là: 11300 kg/m 3; 900kg/m3; 1000kg/m3; nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 3,4.105 J/kg. Nhiệt dung riêng của chì, nước đá, nước lần lượt là: 130J/kg.K; 2100J/kg.K; 4200J/kg.K. Câu 4. (3,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 3V. Các điện trở R1 = 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: R R1 A b B a. Con chạy C của biến trở ở vị trí B. C A1 b. Con chạy C của biến trở ở vị trí A. 2. Dịch chuyển con chạy C của biến trở đến một vị trí R3 R2 sao cho ampe kế A2 chỉ 0,3A. A2 a. Xác định vị trí con chạy C. b. Tính số chỉ ampe kế A1. ------ Hết ------ Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm UBND THỊ XÃ PHÚC YÊN PHÒNG GD&ĐT HD CHẤM THI CHỌN HSG LỚP 9 CẤP THỊ XÃ NĂM HỌC 2014 – 2015 Môn: Vật lí Câu 1 (2,5đ) Nội dung cần đạt Điểm a) (1,0đ) Sau khi người 2 bắt đầu xuất phát, người 1 đi được quãng đường: l = 10. 0,25đ = 5 km. 0,25đ Quãng đường người 1 đi được là : s1 = 5 + v1.t Quãng đường người 2 đi được là : s2 = v2.t Khi người 2 gặp người 1, ta có : s1 = s2 ; ; 0,25đ Vây, người 2 gặp người 1 cách vị trí xuất phát là: 10km. b) (1,0đ) - Khi người thứ ba xuất phát thì người thứ nhất đã đi được: l1 = v1t01 = 0,25đ ; người thứ hai đi được: l2 = v2 t02 = 0,25 ; - Khi đó quãng đường chuyển động của người thứ 1, người thứ 2, người thứ 3 lần lượt là: ; ; ; Khi người thứ 3 gặp người thứ 1, ta có: s3 = s1; ; - Sau 40 phút tiếp thì quãng đường chuyển động của người thứ 1, người thứ 2, người thứ 3 lần lượt là: ; 0,25đ ; 0,25đ 0,25đ 0,25 Theo giả thiết, ta có: Từ (1) và (2), ta có: ; Giải phương trình được nghiệm: v3 = 18,43 km/h và v3 = 4,069 km/h) (loại v3 = 4,069 vì người thứ 3 đuổi kịp người thứ 1 nên v3 > v1) Vậy, vận tốc của người thứ 3 là: v3 = 18,43 km/h. 0,25đ Câu 2 2,0 điểm 1. HS vẽ đúng hình B'2 0,5đ B1 B2 A'1 F' A'2 A1 A2 O B'1 2. Xét OA2’B2’  OA2B2:  OA2' = 3OA2 (1) 0,25đ 0,25đ Xét OA1’B1’  OA1B1:  OA1' = 3OA1 (2) 0,5đ Ta có A2'B2'F' = A'1B'1F' (hai tam giác vuông có một cạnh và một góc bằng nhau)  A2'F' = A'1F' (3) Từ (1) và (2) ta có: OA1' – OA2' = 3(OA1 – OA2) = 36 (cm) 0,5đ  A1'F' + OF' – A2'F' + OF' = 36 cm  2OF' = 36cm  OF' = 18 cm Câu 3 2,5 điểm 1. * Giả sử nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp là 00C: + Khi đó nhiệt lượng tỏa ra của m1kg nước để hạ nhiệt độ từ 100C đến 00C là: Q1 = cnm1(t1 – 0) = 4200.0,5.10 = 21.000(J) + Nhiệt lượng thu vào của m2kg nước đá để tăng nhiệt độ từ -300C đến 00C là: Q2 = cnđm2(0 – t2) = 2100.1.30 = 63.000(J) + Q1 < Q2 có hiện tượng nước sẽ bị đông đặc thành nước đá nên nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp không thể lớn hơn 00C mà chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng 00C. *Giả sử 00C m1kg nước bị đông đặc hoàn toàn thành nước đá. + Vậy khi đó nhiệt lượng tỏa ra của m1kg nước để đông đặc hoàn toàn thành nước là: Q3 = m1 = 340000.0,5 = 170000(J) +Tổng nhiệt lượng mà m1kg nước tỏa ra để hạ xuống 00C và đông đặc hoàn toàn sẽ là: Q = Q1 +Q3 = 21.000 + 170000 = 191000(J) Khi đó: Q > Q2 nghĩa là chỉ có một phần m1kg nước đông đặc  hỗn hợp gồm có nước và nước đá  nhiệt độ của hỗn hợp lúc cân bằng nhiệt là 00C. Gọi m1’ là khối lượng phần nước bị đông đặc hoàn toàn thành nước đá là: Q1 + 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 m1’ = Q2  Khối lượng nước đá ở 00C trong nhiệt lượng kế là: m = m2 +m1’ = 1 + 0,1235 = 1,1235(kg) Khối lượng nước ở 00C có trong nhiệt lượng kế khi cân bằng nhiệt xác lập là: m1” = m1 - m1’ = 0,5 – 0,1235 = 0,3765(kg) Thể tích của hỗn hợp trong nhiệt lượng kế khi khi cân bằng nhiệt xác lập là: V = Vn + Vnđ = 0,25 0,25 2. Gọi nước đá còn sót lại bao quanh mẩu chì ở thời điểm bắt đầu chìm trong nước là x kg. + Thể tích của nước đá còn lại và mẩu chì lần lượt là: Vđ = 3 (m ) và Vc = (m ). + Để cục nước đá chứa chì bắt đầu chìm thì khối lượng riêng trung bình của nước đá chì bằng khối lượng riêng của nước. Ddc = Dn x 1. a. Khi C ở B. Mạch gồm (Rb nt R1). Ampe kế A2 đo I cả mạch. Rtđ = Rb + R1 = 6 + 1 = 7( ) R R1 Vậy A2 chỉ 0,43(A) còn A1 chỉ 0(A)S. 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 Ta có: R// = 1,2( ) Rtđ = R// + R1= 1,2 + 1 = 2,2( U// = I.R// = ) 0,25 0,041 (kg). + Khối lượng nước đá đã tan là: ∆m = m2’ – x = 0,1–0,041 = 0,059(kg) = 59(g) + Nhiệt lượng cần cung cấp để làm ∆m g nước đá tan ra là: ∆Q = ∆m. = 0,059.340000 = 20060 (J). + Vì trong nhiệt lượng kế trước khi bỏ cục nước đá bao quanh chì đã có 1,1235kg nước đá chưa tan hết và nó sẽ cùng tan với cục nước đá nói trên.  Nhiệt lượng cung cấp phải tăng gấp đôi vì tốc độ tan của các cục nước đá là giống nhau: ∆Q’ = 2∆Q = 2.20060 = 40120(J) Phải rót thêm vào nhiệt lượng kế ∆m’ kg nước ở 100C, ta có: Câu 4 3,0 điểm 0,25 3 0,25 0,25đ 2 R3 Rb 0,25đ 0,25đ 0,25đ ; 0,25 đ ; 0,25đ Ampe kế A1 chỉ: IA1 = I - Ib = 0,25đ Ampe kế A2 chỉ: 2. a.Gọi RBC là x ( ) RCA= 6 - x ( ) Mạch gồm R1nt (RBC//R2//R3) nt RCA R2 R1 RAC R3 0,25đ RBC (1) (2) 0,25 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( ) (1) I = 0,6(A) (2) U// = 0,6(V) x=3( ) và x = 1,5( hoặc RBC = 1,5 ) 0,25đ . 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) 0,25đ IA1 = I - IBC = 0,48 - 0,24 = 0,24 (A). Ampe kế A1 chỉ 0,24A 0,25đ