SỞ GD & ĐT THÁI BÌNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÁI BÌNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016 2017 Môn VẬT LÍ Thời gian làm bài 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 02 trang) Bà[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÁI BÌNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS NĂM HỌC 2016 - 2017 Mơn: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 02 trang) Bài (3,0 điểm) Một tượng đài kỷ niệm có khối lượng 150 tấn, đặt bệ đá Bệ đá có dạng hình hộp chữ nhật, cao 1m, khối lượng riêng 2.10 3kg/m3 đặt mặt đất Nếu mặt đất chịu áp suất lớn 7.104Pa diện tích đáy bệ đá tối thiểu phải bao nhiêu? Trong hệ tọa độ xoy (hình 1), có hai vật nhỏ A B chuyển động thẳng Lúc bắt đầu chuyển động, vật A cách vật B đoạn l = 200m Biết vận tốc vật A v A = 10m/s theo hướng ox, vận tốc vật B vB = 20m/s theo hướng oy a) Sau thời gian kể từ bắt đầu chuyển động, hai vật A B lại cách 200m b) Xác định khoảng cách nhỏ hai vật A B y A O vB vA x B ( Hình ) Bài (2,0 điểm) Một thỏ chạy xa chó săn theo đường thẳng với vận tốc không đổi Tại thời điểm ban đầu, khoảng cách thỏ chó săn s = 100m, cịn chó săn chạy đuổi theo thỏ với vận tốc v = 15m/s Do mệt nên vận tốc chó săn sau khoảng thời gian t = 20s giảm lượng v = 1m/s Hỏi thỏ phải chạy với vận tốc không đổi thỏa mãn điều kiện để khơng bị chó săn bắt được? Biết khoảng thời gian t vận tốc chó săn không đổi Bài (4,0 điểm) Người ta trồng rừng để điều hịa nhiệt độ khơng khí Mỗi ngày rừng hấp thụ lượng Mặt trời 1,7.10 10J Nếu lượng trải 1ha mặt đất, truyền đến độ sâu định ứng với khối lượng 3,96.10 6kg nhiệt độ mặt đất tăng độ? Cho nhiệt dung riêng đất 840J/Kg.K Trong bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa mo=100g nước nhiệt độ to=200C Bắt đầu có giọt nước nóng nhỏ vào nhiệt lượng kế cách đặn, nhiệt độ giọt nước nóng Hình bên đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ nước nhiệt lượng kế theo số giọt nước nóng nhỏ vào bình (hình 2) Hãy xác định nhiệt độ giọt nước nóng khối lượng giọt nước, xem khối lượng giọt nước cân nhiệt thiết lập sau giọt nước nhỏ xuống Bỏ qua nhiệt vào khơng khí vào nhiệt lượng kế Bài (4,0 điểm) Cho mạch điện hình Biết R3 = 20, R1 hiệu điện hai điểm A B U = 22V; R x C R3 biến trở Điện trở vôn kế V1 V2 lớn, điện A trở ampe kế A dây nối không đáng kể Khi điều chỉnh A B V V2 Rx = Rxo = 20 số vôn kế V gấp 1,2 lần số + R R2 vôn kế V2 ampe kế A 0,1A x a) Hãy tìm cơng suất tiêu thụ đoạn mạch AB D Rx = 20 giá trị điện trở R1, R2 (Hình 3) b) Thay đổi Rx để công suất tiêu thụ Rx đạt cực đại Tìm Rx giá trị cơng suất cực đại c) Rx có giá trị nằm khoảng để dòng điện qua ampe kế A có chiều từ C đến D? Bài (4,0 điểm) Hãy trình bày phương án thực nghiệm xác định giá trị điện trở R 1, R2, R3 với dụng cụ sau đây: nguồn điện có hiệu điện không đổi chưa biết giá trị điện trở có giá trị R0 biết ampe kế có điện trở chưa biết điện trở cần đo R1, R2, R3 Một số dây dẫn có điện trở không đáng kể Chú ý: Để không làm hỏng dụng cụ đo khơng mắc ampe kế song song với dụng cụ Bài (3,0 điểm) Trên hình vẽ trình bày động điện gọi O “bánh xe Balơn” Động gồm đĩa mỏng đồng đặt thẳng đứng dễ dàng quay quanh trục nằm ngang làm kim loại qua O Bề mặt đĩa chạm P nhẹ vào miếng kim loại nhỏ, nhẵn Toàn đĩa nằm từ trường vng góc với đĩa có chiều hướng + từ ngồi mặt phẳng hình vẽ Nối trục đĩa miếng kim loại vào cực nguồn điện thấy đĩa quay (trong trình đĩa quay, vành đĩa chạm vào miếng kim loại P) Giải thích hoạt động động tìm chiều quay đĩa hình vẽ đề (đĩa quay xi chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ) Có ống dây dài quấn hình vẽ Đặt gần ống dây hai nam châm (nam N châm nam châm 2) Nam châm biết S Nam châm cực, cực bắc đặt gần ống dây nam châm Nam châm chưa biết cực Đặt vào đầu ống dây hiệu điện khơng đổi có đầu cực thấy nam châm bị đẩy xa Xác định cực nguồn điện cực âm hay cực dương Xác định cực từ nam châm Giải thích? HẾT Họ tên thí sinh:…………………….…………………… Số báo danh:……………………… SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÁI BÌNH KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP THCS NĂM HỌC 2016- 2017 HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM MÔN VT L Bài (3 đ) (1 đ) (Gm 05 trang) Néi dung §iĨm Áp suất tác dụng lên mặt đất có độ lớn: p = = = 7.104 Pa S = m2 = 22m2 (2 đ) Quãng đường A t giây: AA1 = vAt 2/a Quãng đường B t giây: BB1 = vBt Khoảng cách A B sau t giây: d2 = (AA1)2 + (OB1)2 Với AA1 = vAt OB1 = Nên: d2 = ( v2A + v2B )t2 – 2lvBt + l2 => ( v2A + v2B )t2 – 2lvBt + l2 – d2 = (*) Thay số biến đổi biểu thức : 500t2 – 8000t = Giải được: t = 16s 2/b 1,0 1,0 - Xét phương trình bậc hai (*) với biến t Để (*) có nghiệm từ tìm được: - Rút dmin = Bài (2 đ) Bài 1,0 - Thay số tính dmin 89,44 m Néi dung §iĨm - Ký hiệu vận tốc thỏ là v t Chọn mốc qng đường vị trí chó săn lúc đầu Gọi khoảng cách từ vị trí chó săn thỏ đến mốc s c st Thỏ khơng bị chó săn bắt st > sc - Trong 20 giây đầu, thỏ khơng bị chó săn bắt khi: 100 + 20vt > 20.15 = 300 vt > 10 m/s - Trong 40 giây đầu, thỏ khơng bị chó săn bắt khi: 100 + 40vt > 300 + 20.14 = 580 vt > 12 m/s - Trong 60 giây đầu, thỏ khơng bị chó săn bắt khi: 100 + 60vt > 580 + 20.13 = 840 vt > 12,33 m/s - Trong 80 giây đầu, thỏ khơng bị chó săn bắt khi: 100 + 80vt > 840 + 20.12 = 1080 vt > 12,25 m/s - Trong 100 giây đầu, thỏ không bị chó săn bắt khi: 100 + 100vt > 1080 + 20.11 = 1300 vt > 12 m/s - Trong 120 giây đầu, thỏ khơng bị chó săn bắt khi: 100 + 120vt > 1300 + 20.10 = 1500 vt > 11,67 m/s Tính tốn tương tự ta thấy từ giây 120 trở thỏ không bị chó săn bắt vận tốc thỏ nhỏ 11,67m/s Vậy để khơng bị chó săn bắt, thỏ phải chạy với vận tốc vt > 12,33 m/s 2,0 Néi dung §iĨm (4 đ) (1 đ) (3 đ) Bài (4 ®) a) (1,5 đ) Độ tăng nhiệt độ đất là: t = = 5,10C t = 5,1K 1,0 Giả sử khối lượng giọt nước nóng m, nhiệt độ t (m > 0) Từ đồ thị ta thấy: + Khi nhỏ vào nhiệt lượng kế (NLK) N1=200 giọt nhiệt độ nước NLK t1=300C Phương trình cân nhiệt: m0c(30 – 20) = 200mc(t – 30) (1) + Khi nhỏ vào nhiệt lượng kế (NLK) N 1=500 giọt nhiệt độ nước NLK t1=400C Phương trình cân nhiệt: m0c(40 – 20) = 500mc(t – 40) (2) + Giải hệ phương trình 1,2 ta thu : t = 800C, m = 0,1g * Chú ý : Nếu sinh làm theo cách khác cho điểm tối đa Néi dung 3,0 §iĨm - Gọi số Vôn kế V1 V2 U1 U2 ta có: U1 + U2 = U = 22V => U1 = 12V ; U2 = 10V 0,5 , RAB = R12 + R3X (3) Từ (1), (2) (3) suy ra: R12 = 12 RAB = 22 - Công suất tiêu thụ đoạn mạch AB là: - Cường độ dòng điện mạch là: I = Suy ra: I3 = Ix = = 0,5 (A) 0,5 - Nếu dòng điện qua A có chiều từ C đến D thì: I1=IA + I3 = 0,6A (4) I2 = IX - IA = 0,4A (5) Từ (4) (5) suy ra: - Nếu dịng điện qua A có chiều từ D đến C làm tương tự ta có: R1 = 30 R2 = 20 b) (1,5 đ) - Công suất tiêu thụ RX biến trở thay đổi giá trị là: - Mặt khác ta lại có: 0,5 ; - Từ (6), (7) (8) suy ra: 0,75 Ta tìm thấy PX lớn : 0,75 Khi PXmax = 6,3W c) (1 đ) * Trường hợp: R1 =30 : Cường độ dịng điện qua ampe kế có độ lớn là: IA = 0,5 = Với: R3x = Thay số ta có biểu thức: IA = + Để dịng điện qua ampe ke có chiều từ C đến D thì: > * Xét trường hợp R1 = 20 Tương tự ta có: IA = : + Để dịng điện qua ampe ke có chiều từ C đến D thì: suy ra: * Chú ý : Nếu thí sinh làm theo cách khác mà giám khảo cho điểm tối đa 0,5 Bi (4đ) Nội dung Điểm + Ln : mắc R1 vào mạch điện hình vẽ ampe kế A giá trị I1 + Có : I1 = => R1 = - RA (1) + R1 + + Lần : mắc R2 vào mạch điện hình vẽ ampe kế A giá trị I2 A - R2 Có : I2 = - R3 - RA (2) Lần : mắc R3 vào mạch điện hình vẽ ampe kế A giá trị I3 A + => R2 = Có : I3 = => R3 = - RA (3) 1,5 A + Lần : mắc R1, R2, R3 vào mạch điện hình vẽ ampe kế A giá trị I4 + Có : I4 = R1 R2 R3 A => R1 + R2 + R3 = - RA (4) Từ (1), (2), (3), (4) => RA = (5) 1,5 + Lần : mắc R0 vào mạch điện hình vẽ ampe kế A giá trị I0 + Có : I0 = => RA = - R0 (6) R0 A Từ (5), (6) có : U = (7) Thay (6) vào (1), (2), (3) ta thu giá trị điện trở : R1 = U + R0 ; R2 = U + R0 ; R3 = U + R0 1,0 * Chú ý : Nếu thí sinh làm theo cách khác mà giám khảo cho điểm tối đa Bài Néi dung Điểm (3 đ) O (1,5 ) P + - đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ Khi nối P O với cực nguồn điện đĩa có dịng điện chạy từ P đến O Từ trường tác dụng lực từ vào dòng điện Theo quy tắc bàn tay trái ta xác định chiều lực từ hướng sang phải ( hình vẽ) Lực từ làm 1,5 (1,5 đ) S N N S S N Nam châm Nam châm 1 - Vì nam châm bị đẩy nên cực ống dây phía gần nam châm cực bắc (N) Đường sức từ có chiều từ cực vào cực phía bên kia( từ cực bắc vào cực nam) - Theo quy tắc nắm tay phải dịng điện qua dây dẫn có chiều hình vẽ Từ chiều dịng điện ta xác định cực nguồn điện cực + cực cực – - Nam châm bị đẩy xa => cực nam châm gần ống dây giống cực ống dây Từ hình vẽ => cực nam châm gần ống dây cực S, cực xa ống dây cực N 1,5