đề thi học sinh giỏi vật lí lớp 9 tỉnh hải dương (kèm đáp án) đề 20

Sở Giáo dục và đào tạo hảI dơng Kì thi chọn học sinh giỏi lớp 9 THCS Môn thi : Vật lí Mã số: 01 Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian giao đề Đề thi gồm: 01 trang. Đề Bài Câu 1: (2đ) Có 2 bình cách nhiệt. Bình 1 chứa m 1 = 2kg nớc ở t 1 = 20 0 C, bình 2 chứa m 2 = 4kg nớc ở t 2 = 60 0 C. Ngời ta rót một lợng nớc m từ bình 1 sang bình 2, sau khi cân bằng nhiệt ngời ta lại rót một lợng nớc m nh thế từ bình 2 sang bình 1. Nhiệt độ cân bằng ở bình 1 là t 1 ' = 21,95 0 C. a) Tính lợng nớc m trong mỗi lần rót và nhiệt độ cân bằng t 2 ' của bình 2. b) Nếu tiếp tục thực hiện lần thứ hai, tìm nhiệt độ cân bằng của mỗi bình. Câu 2: (2đ) Khối lợng riêng của nớc biển phụ thuộc vào độ sâu theo định luật: D h = D 0 + Bh với D 0 = 1g/cm 3 và B = 0,02g/cm 4 . Ngời ta thả vào nớc biển hai quả cầu đợc nối với nhau bởi một sợi dây mảnh, nhẹ, không giãn. thể tích và khối lợng các quả cầu là V 1 = 0,1 cm 3 m 1 = 0,13g, V 2 = 0,2 cm 3 và m 2 = 0,34g. Biết khi cân bằng quả cầu thứ nhất nằm ở độ sâu h 1 = 10 cm. Lúc đó ngời ta thấy dây nối bị căng. Tìm chiều dài của dây nối. Câu 3: (2,5đ) Một nguồn điện có công suất không đổi là 12 kw dùng để thắp sáng bộ bóng đèn. Điện trở dây dẫn nối từ nguồn tới bộ bóng đèn là 6 . Bộ bóng đèn gồm nhiều bóng loại 120V 50w mắc song song với nhau. a. Số bóng đèn đợc thay đổi trong phạm vi nào để công suất của nó sai khác với công suất định mức không qua 4%. b.Khi số bóng đèn thay đổi trong phạm vi đó thì hiệu điện thế của nguồn thay đổi thế nào ( công suất của nguồn không đổi. Câu 4: (2đ) Hai điểm sáng S 1 và S 2 nằm trên trục chính và ở hai bên thấu kính cách thấu kính lần lợt là 8cm và 16cm. Khi đó ảnh của S 1 và S 2 tạo bởi thấu kính là trùng nhau. Vẽ hình giải thích sự tạo ảnh trên và từ hình vẽ hãy tính tiêu cự của thấu kính. Câu 5: (1,5đ) Có một electron bay vào vùng từ trờng đều của một nam châm nh hình vẽ. Quỹ đạo chuyển động của electron sẽ nh thế nào? Hãy giải thích? e N S Đáp án và biểu điểm Câu Bài làm Điểm Câu 1 2đ a) Sau các thao tác, bình 1 đã nhận một nhiệt lợng: Q 1 = m 1 . c.(t 1 ' - t 1 ) Bình 2 đã mất một nhiệt lợng: Q 2 = m 2 .c.(t 2 - t 2 ' ) áp dụng PTCB nhiệt ta có: Q 1 = Q 2 => t 2 - t 2 ' = 2 1 ' 11 ).( m ttm = 4 95,1.2 = 0,975 => t 2 ' = 59,025 0 C Sau khi rót trả lại m kg nớc từ bình 2 sang bình 1 ta có phơng trình cân bằng nhiệt: m.c = (t' 2 - t 1 ' ) = c. (m 1 - m).( t 1 ' - t 1 ) => m = 95,1075,37 95,1.2 + = 025,39 9,3 0,1 kg. b) Bây giờ bình 1 có nhiệt độ là t 1 ' = 21,95 0 C, bình 2 có nhiệt độ t 2 ' = 59 0 C. Khi rót từ bình 1 sang bình 2 ta có phơng trình cân bằng nhiệt: m.c. ( t 2 '' - t 1 ' ) = m 2 .c.(t 2 ' - t 2 '' ) => t 2 ''.( m + m 2 ) = m.t 1 ' + m 2 .t 2 ' => t 2 '' = 2 ' 22 ' 1 mm tmtm + + = 41,0 59.495,21.1,0 + + = 58,1 0 C Khi rót lại từ bình 2 sang bình 1: Ta có phơng trình cân bằng nhiệt: m.c( t 2 '' - t 1 '' ) = (m 1 - m).c.(t 1 '' - t 1 ' ) => t 1 ''.m 1 = m.t 2 '' + (m 1 - m).t 1 ' => t 1 '' = 1 ' 11 '' 2 ).(. m tmmtm + t 1 '' = 2 95,21.9,11,58.1,0 + = 23,76 0 C 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 2 2đ Gọi P 1 và P 2 là trọng lợng của quả thứ nhất và quả thứ 2. F 1 ,F 2 là lực đẩy ácimét lên quả thứ nhất và quả thứ hai. T là sức căng dây. Ta có: P 1 = 10 m 1 = 10.0,13 = 1,3 N (1) P 2 = 10 m 2 = 10.0,34 = 3,4N (2) Mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực, lực đẩy ácimét và sức căng dây. Quả thứ nhất nằm cân bằng trong nớc biển nên ta có: F 1 = P 1 + T P 1 = F 1 T Quả thứ hai nằm cân bằng trong nớc biển nên ta có: P 2 = F 2 +T Cộng vế với vế của hai phơng trình trên ta đợc: P 1 + P 2 = F 1 +F 2 ( 3) Trong đó: F 1 = (D 0 + B.h 1 ).V 1 .10 = 1,4N ( 4) F 2 = ( D 0 + B.h 2 ) V 2 .10 = ( 1 + 0,02.h 2 ).2 N ( 5) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Thay (1) (2) và (4) (5) vào 3 ta đợc: 1,3 + 3,4 = 1,4 + ( 1 + 0,02.h 2 ).2 h 2 = 32,5 cm. F 1 Chiều dài sợi dây là : L = h 2 h 1 = 32,5 10 = 22,5 cm. Vậy chiều dài sợi dây là 22,5 cm. P 1 T T F 2 P 2 0,25 0,25 Câu 3 2,5đ - Gọi n là số đèn có thể mắc để công suất của đèn sai khác với công suất định mức không quá 4% ( n N * ) Điện trở của đèn là: R đ = == 288 50 120 2 2 dm dm P U Gọi P là công suất của nguồn thì : P = I 2 R + P bđ =( nI đ ) 2 .R + nP 1 ( P 1 là công suất thực tế của đèn) (*) Trờng hợp 1: P 1 < P đm là 4% P 1 = 0,96 P dm = 0,96.50 = 48w. Thay số vào (*) và giải ta đợc n = 88 ( thoả mãn) và n = -136 ( loại) * Trờng hợp 2: : P 1 > P đm là 4% P 1 = 1,04 P dm = 1,04.50 = 52w. Thay số vào (*) và giải ta đợc n = 84 ( thoả mãn) và n = -131 ( loại). Vậy 84 n 88 hay số bóng đèn thay đổi trong phạm vi từ 84 bóng đến 88 bóng thì công suất thực tế của bóng đénai khác với công suất định mức không quá 4%. b. Khi n tăng thì R bđ =R d /n giảm , nên R m = R bđ + R sẽ giảm m RPU .= giảm do P không đổi. Vậy khi số đèn tăng từ 84 bóng lên 88 bóng thì U giảm, cụ thể: + n = 84 R m = R d /n + R = 288/84 + 6 = 66/7 . )(37,336 7 66 .1200. VRPU m == 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0 1 2 1 1 2 1 =+ + = PnPnR R P nPR R P nP d d + n = 88 R m = R d /n + R = 288/88 + 6 = 102/11 . )(58,333 11 102 .1200. VRPU m == Vậy khi số đèn tăng từ 84 bóng lên 88 bóng thì hiệu điện thế của nguồn thay đổi từ 336,37V đến 333,58 V. Câu 4 2đ N I M S F S 1 F / S 2 Hai ảnh của S 1 và S 2 tạo bởi thấu kính trùng nhau thì phải có một ảnh thật và một ảnh là ảo. Vì S 1 O < S 2 O nên S 1 nằm trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, S 2 nằm ngoài tiêu cự cho ảnh thật + Tìm tiêu cự: Gọi S là ảnh của S 1 , S 2 qua thấu kính S 1 I // ON SO SO SN SI SO SS 8 1 == OI // NF / fSO SO SN SI SF SO + == / ffSO SO SO SO 88 = + = (1) f.SO = 8(SO + f) (2) Vì S 2 I // OM tơng tự nh trên ta có: ( ) fSSOf f SO SO SO fSO SI SM SS SO SO SF == + = == 16. 1616 2 (3) Từ (2) và (3) ta có : 8 .(SO +f ) = 16 ( SO f) Hay 3f = SO Thay vào (1) cmf fff f 12 8 3 3 == + Vậy f = 12 cm 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 Câu 5 1,5đ Electron dịch chuyển tơng đơng với một dòng điện có chiều ngợc lại với chiều di chuyển của electron. Do đó lực từ sẽ tác dụng vào electron nh hình vẽ. 0,5 Dới tác dụng của lực từ này electron bị lệch quỹ đạo( không còn là đờng thẳng nữa )mà là đờng cong ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã eã ã ã ã ã ã ã ã ã ã ã F ã ã ã ã ã ã ã ã 0,5 0,5 . Giáo dục và đào tạo hảI dơng Kì thi chọn học sinh giỏi lớp 9 THCS Môn thi : Vật lí Mã số: 01 Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian giao đề Đề thi gồm: 01 trang. Đề Bài Câu 1: (2đ) . t 1 ' - t 1 ) => m = 95 ,1075,37 95 ,1.2 + = 025, 39 9,3 0,1 kg. b) Bây giờ bình 1 có nhiệt độ là t 1 ' = 21 ,95 0 C, bình 2 có nhiệt độ t 2 ' = 59 0 C. Khi rót từ bình 1. ta có: Q 1 = Q 2 => t 2 - t 2 ' = 2 1 ' 11 ).( m ttm = 4 95 ,1.2 = 0 ,97 5 => t 2 ' = 59, 025 0 C Sau khi rót trả lại m kg nớc từ bình 2 sang bình 1 ta có phơng trình