đề thi học sinh giỏi vật lí lớp 9 tỉnh hải dương (kèm đáp án) đề 28

Sở giáo dục và đào tạo hải dơng kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 9 Năm học Môn thi: vật lý Thời gian làm bài: 150 phút Ngày thi: Ngày tháng năm ( Đề gồm 01 trang ) Bài 1 (2,0 điểm) Một thùng đứng đáy bằng chứa nớc, mực nớc trong thùng cao 80 cm. Ngời ta thả chìm khối kim loại bằng nhôm có dạng hình lập phơng cạnh 20 cm đợc hàn kín sung quanh. Mặt trên của vật đợc móc bằng một sợi dây( Bỏ qua trọng lợng của dây kéo). Để giữ vật lơ lửng trong thùng nớc, phải kéo sợi dây một lực 120N. Biết: trọng lợng riêng của nớc d 1 = 10000 N/m 3 , trọng lợng riêng của nhôm d 2 = 27000 N/m 3 , diện tích đáy thùng gấp hai lần diện tích một mặt của vật. a> Vật nặng rỗng hay đặc? Vì sao? b> Tính công của lực để kéo vật lên khỏi mặt nớc? Bài 2 ( 1,5 điểm) Có hai bình cách nhiệt, bình 1 chứa 3 lít nớc ở nhiệt độ 60 0 C, bình thứ 2 chứa 2 lít nớc ở 30 0 C. Ngời ta múc một ca nớc từ bình 1 sang bình 2, sau khi bình 2 có sự cân bằng nhiệt thì múc một ca nớc từ bình 2 sang bình một để lợng nớc ở hai bình nh lúc đầu. Khi có sự cân bằng nhiệt, nhiệt độ ở bình 1 là 50 0 C. Bỏ qua sự mất nhiệt ở hai bình. Tính lợng nớc đã múc trong mỗi lần? Bài 3 (3,0 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ nh hình vẽ. Dây dẫn và ampe kế có điện trở không đáng kể. Các điện trở: R 1 = 2 , R 2 = 5 , điện trở lớn nhất của biến trở là 6 , bóng đèn có ghi 6V-9W. a> Khi con chạy C ở chính giữa, đèn sáng bình th- ờng.Tính U? Số chỉ của ampe kế? Xác định chốt dơng của ampe kế? b> Xác định vị trí con chạy C để ampe kế chỉ 0,5A? Bài 4 (1,5 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ nh hình vẽ. Bóng đèn loại 6V-3W. U AB =12V Xác định R x để công suất điện trên nó là lớn nhất? Nhận xét độ sáng của đèn khi đó? Bài 5 (2,0 điểm) Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, điểm A nằm trên trục chính và sát kính, sau đó dịch chuyển từ từ ra xa thấu kính thì thấy có hai vị trí mà thấu kính cho ảnh cùng cao gấp đôi vật. Biết hai vị trí đó cách nhau 36cm. Xác định tiêu cự của thấu kính? Hết Họ và tên thí sinh Số báo danh Chữ kí của giám thị 1 Chữ kí của giám thị 2 đáp án và biểu điểm đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 9 Năm học Bài nội dung điểm Bài 1 a> thể tích vật V = 0,2 3 = 8.10 -3 m 3 giả sử vật đặc thì trọng lợng của vật P = V. d 2 =216N Lực đẩy Acsimet: F A =V.d 1 =80N Tổng độ lớn lực nâng vật F = 200N do F<P nên vật này bị rỗng.Trọng lợng 0,25 0,25 0,25 R 1 R 2 R b Đ R x thực 200N b>quãng đờng kéo vật đến khi mặt trên tới mặt nớc S = 60cm = 0,6m, lực kéo vật F = 120N Công kéo vật trong nớc A 1 = F.S = 72J Mặt trên của vật tới mặt nớc đến khi mặt dới lên khỏi mặt nớc: Lực kéo vật tăng dần từ 120N đến 200N vật lên độ cao h thì mực nớc hạ xuống là 2 h , để 20cm độ cao vật lên khỏi mặt nớc thì quãng đờng nâng vật 40 3 cm= 40 3 .10 -2 m Công sinh ra A 2 = 2 120 200 40.10 . 2 3 + = 64 3 J Tổng công sinh ra A = A 1 + A 2 = 280 3 J 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Bài 2 Khối lợng nớc trong mỗi lần múc là m(kg) nhiệt độ cân bằng lần thứ nhất là t m.C.( 60- t) = 2.C.(t - 30) => m(60 -t) = 2(t - 30) (1) Sự cân bằng nhiệt lần thứ hai m.C( 50 - t) = (3- m ).C (60 - 50) => m( 50 - t) = (3-m).10 (2) giải (1) và (2) ta đợc t = 45 0 C, m = 2kg 0,5 0,5 0,5 Bài 3 a. Khi con chạy ở chính giữa: R 3 = R AC =3 , R 4 = R CB = 3 Ta có (R 1 //R 3 ) nt(R 2 //R 4 ) nt R Đ Điện trở của đèn: R Đ = 2 6 4 9 = Do đèn sáng bình thờng nên: U Đ = 6V, P Đ = 9W I Đ = 9 1,5 6 A= Điện trở tơng đơng: R 13 = 1 3 1 3 . 2.3 1, 2 2 3 R R R R = = + + R 24 = 2 4 2 4 . 5.3 1,875 5 3 R R R R = = + + R M = R 13 + R 24 + R Đ = 1,2 + 1,875 + 4 = 7,075 Cờng độ dòng điện: I M = I 13 = I 24 = I Đ = 1,5A Hiệu điện thế của mạch: U M = I M .R M = 1,5.7,075 = 10,6125V U 1 = U 3 = U 13 = I 13 R 13 = 1,5.1,2 = 1,8V U 2 = U 4 = U 24 = I 24 .R 24 = 1,5 .1,875 = 2,8125V Cờng dộ dòng điện qua mỗi điện trở: 1 1 1 1,8 0,9 2 U I A R = = = 3 3 3 1,8 0,6 3 U I A R = = = 2 2 2 2,8125 0,5625 5 U I A R = = = 4 4 4 2,8125 0,9375 3 U I A R = = = Xét tại nút D: I A = (I 1 - I 2 ) mà I 1 = 0,9A, I 2 = 0,5625A Số chỉ Ampe kế I A = I 1 - I 2 = 0,3375A Chiều dòng điện từ D đến C b. Gọi R AC = x R CB = 6-x, với x 6 Điện trở tơng đơng: 0,25 0,25 0,25 0,25 R 4 R 3 R 2 R 1 R 13 = 2 2 x x+ , R 24 = 5(6 ) 11 x x R M = R 13 + R 24 + R Đ = 2 2 x x+ + 5(6 ) 11 x x + 4 = 2 11 78 148 (2 )(11 ) x x x x + + + Cờng độ dòng điện: I 13 = I 24 = I Đ = I M = 2 (2 )(11 ) 11 78 148 M U U x x R x x + = + + Ta có 3 1 1 3 . 2 2 x I I x I I = = và I 1 + I 3 = I 13 I 3 = 2 2 (11 ) 11 78 148 U x x x + + 2 4 2 4 (6 ).6 5 5 I x Ix I I = = và I 2 + I 4 = I 24 I 4 = 2 5 ( 2) 11 78 148 U x x x + + + Xét tại nút C: I 3 -I 4 = 0,5 * Trờng hợp 1: I 3 -I 4 = 0,5 2 2 (11 ) 11 78 148 U x x x + + - 2 5 ( 2) 11 78 148 U x x x + + + = 0,5 2U(22 - 2x -5x - 10) = -11x 2 + 78x +148 Thay U = 10,6125V 21,225(12 - 7x) = -11x 2 + 78x + 148 11x 2 - 226,575x + 106,7 = 0 giải phơng trình ta đợc x = 0,5 ; x = 20,12 (Loại) (I) * Trờng hợp 2: I 3 -I 4 = - 0,5A 2 2 (11 ) 11 78 148 U x x x + + - 2 5 ( 2) 11 78 148 U x x x + + + = - 0,5 21,225(12 - 7x) = 11x 2 - 78x - 148 11x 2 + 70,575x - 402,7 = 0 giải phơng trình ta đợc x ; -10 ( Loại) ; x = 3,64 (II) Từ hai trờng hợp (I) và(II) có thể điều chỉnh biến trở: x = 0,5 tơng ứng với dòng điện từ C đến D hoặc x = 3,64 tơng ứng với dòng điện từ D đến C ampe kế chỉ 0,5A 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Bài 4 Điện trở của đèn R Đ = 2 12 d d U P = Cờng độ dòng điện qua biến trở x d U I R R = + Công suất của biến trở: 2 2 2 . . ( ) x x x d U R P I R R R = = + 2 2 2 2 4 . ( ) . . 1 4 ( ) 4 ( ) x d d x d x d d d x R R R R U U P R R R R R R = = + + P đạt cực đại khi R x = R đ = 12 Khi đó U đ = U x = 6 2 U V= nên đèn sáng bình thờng 0,25 0,25 0,25 0,2 5 0,25 0, 25 Bài 5 0,25 A 1 B 1 A B A 2 B 2 Trờng hợp I: Cho ảnhthật Gọi d 1 ,d' 1 , lần lợt là khoảng cách từ vật và ảnh đến thấu kính f là tiêu cự của thấu kính 1 1 ' 1 1 1 1 1 1 1 ' 1 1 1 1 ' ' ' ' ABO A B O A B OA d AB OA d OIF A B F A B A F d f OI OF f = = = = V : V V : V Mà AB = OI , nên ' ' 1 1 1 d d f d f = (1) Trờng hợp II: ảnh ảo Gọi d 2 ,d' 2 , lần lợt là khoảng cách từ vật và ảnh đến thấu kính 2 2 ' 2 2 2 2 2 2 2 ' 2 2 2 2 ' ' ' ' ABO A B O A B OA d AB OA d OIF A B F A B A F d f OI OF f = = + = = V : V V : V mà OI = AB nên ' ' 2 2 2 d d f d f + = (2) Ta lại có: A 1 A 2 = d 1 - d 2 = 36cm (3) ' ' 1 1 2 2 1 2 1 2 2 A B A B d d AB AB d d = = = = (4) Giải hệ 4 phơng trình (1),(2),(3),(4) ta đợc f = 36cm 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0, 5 . Sở giáo dục và đào tạo hải dơng kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 9 Năm học Môn thi: vật lý Thời gian làm bài: 150 phút Ngày thi: Ngày tháng năm ( Đề gồm 01 trang ) Bài 1 (2,0 điểm) . và biểu điểm đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 9 Năm học Bài nội dung điểm Bài 1 a> thể tích vật V = 0,2 3 = 8.10 -3 m 3 giả sử vật đặc thì trọng lợng của vật P = V. d 2 =216N Lực đẩy. đôi vật. Biết hai vị trí đó cách nhau 36cm. Xác định tiêu cự của thấu kính? Hết Họ và tên thí sinh Số báo danh Chữ kí của giám thị 1 Chữ kí của giám thị 2 đáp án và biểu điểm đề thi học sinh