Trang 1 UBND THÀNH PHỐ BẮC NINH PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi có 02 trang) KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2021 2022 Môn Vật lí Lớp 9 Thời gian[.]
UBND THÀNH PHỐ BẮC NINH PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2021-2022 Mơn: Vật lí - Lớp Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ (Đề thi có 02 trang) Câu (3,0 điểm) Một thuyền bơi từ bến A đến bến B bên bờ sông với vận tốc nước v1 = 3km/h Cùng lúc ca nơ chạy từ bến B đến bến A, sau hai bến với vận tốc nước v2 = 10km/h Trong thời gian thuyền từ A đến B ca nơ kịp lần qng đường đến B lúc với thuyền Hãy xác định: a) Hướng độ lớn vận tốc nước sông b) Nếu nước chảy nhanh thời gian ca nơ B (với qng đường câu a) có thay đổi khơng? Vì sao? Câu (5,0 điểm) Một ống thép hình trụ rỗng dài l = 20 cm, đầu bịt kín thép mỏng khối lượng khơng đáng kể (được gọi đáy) Tiết diện thẳng vành ngoài, vành ống S1 = 10 cm2 S2 = cm2 (ở hai vành khối thép đặc) Cho khối lượng riêng thép D1 = 7,8.103 kg/m3 nước D2 = 103 kg/m3 Thả ống vào bể nước sâu cho ống thẳng đứng, đáy Tính chiều dài phần mặt chất lỏng ống Một miếng thép có khối lượng m = kg nung nóng đến 6000C đặt cốc cách nhiệt Rót M = 200g nước nhiệt độ 200C lên miếng thép Tính nhiệt độ sau nước sau rót vào cốc trường hợp: a) Nước rót nhanh vào cốc b) Nước rót chậm lên miếng thép Cho nhiệt dung riêng nước cn = 4200 J/kg.K, thép ct = 460 J/kg.K, nhiệt hoá nước L = 2,3.106 J/kg Coi cân nhiệt xảy tức thời có trao đổi nhiệt miếng thép với nước Câu (3,0 điểm) Cho mạch điện hình Biết U AB 270V , R 30 K , Vơn kế có điện trở R1 K , Vơn kế có điện trở R2 K a) Tìm số Vơn kế K mở b) Khi K đóng, tìm vị trí chạy C để số hai Vôn kế c) Muốn số Vôn kế không đổi K đóng hay mở, chạy C phải vị trí nào? Trang Câu (4,0 điểm) Cho mạch điện hình Cho hiệu điện U = 2V, điện trở R0 = 0,5; R1 = 1; R2 = 2; R3 = 6; R4 = 0,5; R5 biến trở có giá trị lớn 2,5 Bỏ qua điện trở ampe kế dây nối Thay đổi giá trị R5, xác định giá trị R5 để: a) Ampe kế 0,2A Chỉ rõ chiều dòng điện qua ampe kế b) Ampe kế giá trị lớn Câu (5,0 điểm) Cho thấu kính hội tụ O1, O2 đặt cho trục chúng trùng Khoảng cách hai quang tâm hai thấu kính 75 cm Tiêu cự thấu kính O1 f1=30cm; tiêu cự thấu kính O2 f2 = 60cm Vật sáng AB có dạng đoạn thẳng đặt vng góc với trục chính, điểm A nằm trục khoảng hai thấu kính Điểm A cách quang tâm O1 khoảng x (hình 3) a) Cho x = 40cm, vẽ ảnh vật qua thấu kính, nhận xét đặc điểm ảnh xác định vị trí ảnh b) Tìm x để hai ảnh chiều cao (Thí sinh khơng sử dụng cơng thức thấu kính) x F1 ’ B F1 O1 F2 O2 A Hình HẾT Trang F2 ’ UBND THÀNH PHỐ BẮC NINH PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ (Hướng dẫn có 06 trang) HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2021-2022 Mơn: Vật lí - Lớp ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Câu (3,0 điểm) Một thuyền bơi từ bến A đến bến B bên bờ sông với vận tốc nước v1 = 3km/h Cùng lúc ca nơ chạy từ bến B đến bến A, sau hai bến với vận tốc nước v2 = 10km/h Trong thời gian thuyền từ A đến B ca nơ kịp lần qng đường đến B lúc với thuyền Hãy xác định: a) Hướng độ lớn vận tốc nước sơng b) Nếu nước chảy nhanh thời gian ca nô B (với quãng đường câu a) có thay đổi khơng? Vì sao? Câu Nội dung Điểm 0,25 Gọi khoảng cách hai bến sông S = AB, giả sử nước chảy từ A đến B 1.a (2,0 đ) với vận tốc u ( u < 3km/h ) S v1 u 2S 2S - Thời gian chuyển động ca nô là: t2 = v2 u v2 u S 2S 2S Theo ra: t1 = t2 = v1 u v u v u 2 Hay: = u 4v u 4v1v v 22 (1) v1 u v2 u v2 u - Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t = Giải phương trình (1) ta được: u - 0,506 km/h Vậy nước sông chảy theo hướng BA với vận tốc gần 0,506 km/h v u v2 u 4.S v 2S 2S b Thời gian ca nô về: t2 = 2S ( 2 ) 22 v u v2 u v2 u v2 u (1,0 đ) Khi nước chảy nhanh (u tăng) v2 - u2 giảm t2 tăng (S, v2 không đổi) 0,5 1,0 0,25 0,5 0,5 Câu (5 điểm) Một ống thép hình trụ rỗng dài l = 20 cm, đầu bịt kín thép mỏng khối lượng khơng đáng kể (được gọi đáy) Tiết diện thẳng vành ngoài, vành ống S1 = 10 cm2 S2 = cm2 (ở hai vành khối thép đặc) Cho khối lượng riêng thép D1 = 7,8.103 kg/m3 nước D2 = 103 kg/m3 Thả ống vào bể nước sâu cho ống thẳng đứng, đáy Tính chiều dài phần mặt chất lỏng ống 2 Một miếng thép có khối lượng m = kg nung nóng đến 600 0C đặt cốc cách nhiệt Rót M = 200g nước nhiệt độ 200C lên miếng thép Tính nhiệt độ sau nước sau rót vào cốc trường hợp: a Nước rót nhanh vào cốc b Nước rót chậm lên miếng thép Cho nhiệt dung riêng nước cn = 4200 J/kg.K, thép ct = 460 J/kg.K, nhiệt hoá nước L = 2,3.106 J/kg Coi cân nhiệt xảy tức thời có trao đổi nhiệt miếng thép với nước Câu Nội dung Ống thép chịu tác dụng hai lực : + Trọng lực : P = 10.l(S1- S2).D1 (1,5 đ) + Lực đẩy Ác si mét : FA= 10VCD2 = 10hcS1D2 Nếu ống thép lực cân : P = FA l(S1- S2)D1= hcS1D2 l (S1 S )D1 hc 15, cm S1D2 Chiều cao phần mặt nước : h1 = l - hc = 4,4 cm a (2,0 đ) (3,5 đ) * Khi rót nước nhanh vào cốc 200g nước tăng nhiệt độ tức thời + Nhiệt lượng thép toả để hạ nhiệt độ từ 600 xuống 100 0C: Q1 = m.ct.Δt1 = 1.460.(600 – 100) = 230 000 ( J ) + Nhiệt lượng cung cấp cho M = 200 g nước tăng tức thời từ 20 lên 1000C: Q2 = M.cn.Δt2 = 0,2.4200(100 – 20) = 67 200 (J) Q2 < Q1 nên toàn nước chuyển lên 1000C, xảy hoá + Nhiệt lượng làm cho nước hoá hơi: Q3 = Q1 – Q2 = 162 800 (J) Điểm 0,25 0,25 0,75 0,25 0,5 0,5 0,5 Q + Khối lượng nước hoá hơi: M’ = = 0,0708 = 70,8 g L M’ < M nên nước khơng thể hóa hết => Nhiệt độ sau nước 1000C b (1,5 đ) * Khi rót nước chậm vào cốc lượng nước rót chậm tiếp xúc với thép, tăng nhanh nhiệt độ, hố ngay, q trình hoá dừng lại thép hạ nhiệt độ xuống đến 1000C + Gọi m’ khối lượng nước hố suốt q trình rót, ta có: + Nhiệt lượng cung cấp để lượng nước m’ tăng từ 20 lên 100 0C: Q4 = m’cn.Δt = m’.4200.(100 – 20) = 336 000.m’ ( J ) + Nhiệt luợng cần cho hóa hơi: Q5 = m’.L = m’.2 300 000 ( J ) Khi cân nhiệt ta có: Q1 = Q4 + Q5 230 000 = 336 000.m’ + 300 000.m’ => m’ = 0.08725 kg = 87,25 g 0,5 0,5 0,5 + Khối lượng nước khơng hố hơi: m’’ = 200 - 87,25 = 112,75 g + Gọi x nhiệt độ sau nước miếng thép: mct(100 – x) = m’’cn(x – 20) => 1.460.(100 – x) = 0,11275.4200(x – 20) => x = 59,4 => Nhiệt độ sau nước 59,4 C 0,5 Câu (3,0 điểm) Cho mạch điện hình Biết U AB 270V , R 30 K , Vôn kế có điện trở R1 K , Vơn kế có điện trở R2 K a) Tìm số Vơn kế K mở b) Khi K đóng, tìm vị trí chạy C để số hai Vôn kế c) Muốn số Vôn kế không đổi K đóng hay mở, chạy C phải vị trí nào? Câu Nội dung U AB 270 K mở I1 I 0, 03A R1 R2 9000 3.a (0,75 đ) Số Vôn kế 1: U 150V Số Vôn kế 2: U 120V RMC RMC // R1 R ' RMC RNC RNC // R2 R ' ' RNC RMC RNC Do số vôn kế nên (1) RMC RNC 3.b Mặt khác: RMC RNC 30 (2) (1,75 đ) Từ (1) (2), ta có: RMC 70 RMC 600 RMC 10 K RNC 20 K MC MN MC RMC 1/ NC RNC NC MN Muốn số vôn kế khơng thay đổi K đóng mở UCD=0 3.c RMC RNC 5 RMC RNC CM NC MN (0,5 đ) R1 R2 4 Điểm 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,25 0,5 Câu (4,0 điểm) Cho mạch điện hình Cho hiệu điện U = 2V, điện trở R0 = 0,5; R1 = 1; R2 = 2; R3 = 6; R4 = 0,5; R5 biến trở có giá trị lớn 2,5 Bỏ qua điện trở ampe kế dây nối Thay đổi giá trị R5, xác định giá trị R5 để: a) Ampe kế 0,2A Chỉ rõ chiều dòng điện qua ampe kế b) Ampe kế giá trị lớn Câu Nội dung 4.a Xác định R5 để ampe kế 0,2A (2,5 đ) - Vẽ lại mạch điện hình bên - Ký hiệu điện trở đoạn AC A x = R4 + R5 = 0,5 + R5 - Điện trở toàn mạch R R3 R 1x R1 x R R x 3x Rtm = x 1 x 1 Điểm C R4 R5 R3 B 0,5 R0 R1 D R2 0,25 R tm R - Thay số: - Cường độ dịng điện mạch chính: I 0,25 x 1 U R tm 3x 0,25 0,25 - Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AC(chứa x): I x 3x x 1 - Cường độ dòng điện qua R3 là: I3 3x 0,25 - Xét nút C: I A I x I3 IA 3 x x 1 3 x 0, 0, (1)=> 2(3x 2) 3x 2 3x 3x 0,25 - Với dấu cộng ta được: x = 1Ω R5 = 0,5Ω; - Với dấu trừ ta được: x = -19 Ω < => Loại Dòng điện qua ampe kế từ C => D Ampe kế A giá trị lớn nhất: 4.b (1,5 đ) - Từ phương trình (1), ta có: I A 3 x (với x biến đổi từ 0,5Ω đến 3Ω) 3x 3 x x IA 6x 6x 6x 6x x 0,25 0,25 0,5 (2) 0,5 - Từ (2) có: IA max xmin xmin= 0,5Ω R5 = - Thay vào IA ta IAmax= 0,357A 0,5 Câu (5,0 điểm) Cho thấu kính hội tụ O1, O2 đặt cho trục chúng trùng Khoảng cách hai quang tâm hai thấu kính 75 cm Tiêu cự thấu kính O f1=30cm; tiêu cự thấu kính O2 f2 = 60cm Vật sáng AB có dạng đoạn thẳng đặt vng góc với trục chính, điểm A nằm trục khoảng hai thấu kính Điểm A cách quang tâm O1 khoảng x (hình 3) a) Cho x = 40cm, vẽ ảnh vật qua thấu kính, nhận xét đặc điểm ảnh xác định vị trí ảnh b) Tìm x để hai ảnh chiều cao (Thí sinh khơng sử dụng cơng thức thấu kính) B x F 1’ F1 O1 O2 F 2’ A F2 Hình Câu 5.a Nội dung Điểm B2 (2,5 đ) B I1 ’ A2 F1 A1 F1 O1 F2 0,5 I2 O2 F 2’ A B1 Ảnh A1B1 tạo thấu kính O1 ảnh thật, ngược chiều với vật lớn vật Ảnh A2B2 tạo thấu kính O2 ảnh ảo, chiều với vật lớn vật Ta có O1 AB O1 A1 B1 AB O A 40 A1 B1 O1 A1 O1 A1 O1I1 O1 F1' 30 AB Ta có F O1 I1 F A B ' A1 B1 F1 A1 O1 A1 30 A1 B1 ' ' 1 Từ (1) (2) ta có 40 30 O1 A1 120(cm) O1 A1 O1 A1 30 Vậy ảnh A1B1 cách thấu kính O1 120 cm 0,25 (1) (2) 0,25 0,5 ... ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ (Hướng dẫn có 06 trang) HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2 021- 2 022 Mơn: Vật lí - Lớp ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Câu (3,0 điểm) Một thuyền bơi từ bến A đến bến B bên... thép: mct(100 – x) = m’’cn(x – 20) => 1.460.(100 – x) = 0,11275.4200(x – 20) => x = 59, 4 => Nhiệt độ sau nước 59, 4 C 0,5 Câu (3,0 điểm) Cho mạch điện hình Biết U AB 270V , R 30 K , Vơn kế có... với vận tốc gần 0,506 km/h v u v2 u 4.S v 2S 2S b Thời gian ca nô về: t2 = 2S ( 2 ) 22 v u v2 u v2 u v2 u (1,0 đ) Khi nước chảy nhanh (u tăng) v2 - u2 giảm t2 tăng (S,