Sở GD&ĐT VĩnhPhúc ---Đề chính thức Kỳ thi chọn học sinh giỏi lớp 9 Đề thi môn: Vật lý Thời gian: 150 phút không kể thời gian giao đề Bài 1: Một mạch điện gồm 9 bóng đèn hoàn toàn giống
Trang 1Sở GD&ĐT Vĩnh
Phúc
-Đề chính thức
Kỳ thi chọn học sinh giỏi lớp 9
Đề thi môn: Vật lý
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Bài 1: Một mạch điện gồm 9 bóng đèn hoàn toàn giống nhau đợc mắc vào một hiệu điện thế
U không đổi (hình bên) Xem rằng điện trở của đèn không phụ thuộc
nhiệt độ, điện trở các dây nối nhỏ không đáng kể
a) Tính công suất tiêu thụ của mạch điện biết rằng bóng đèn Đ6 tiêu
thụ công suất 3W
b) Đột nhiên dây nối vào đèn Đ4 bị đứt Tính công suất tiêu thụ của
mạch sau đó
Bài 2: Một vật đặt trớc một thấu kính hội tụ cho một ảnh thật cao
0,9cm Dịch chuyển vật lại gần thấu kính 3cm dọc theo trục chính thì
thu đợc một ảnh thật mới cao 1,5cm ảnh mới cách ảnh cũ là 45cm
Xác định khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm của thấu kính, khoảng cách từ vật đến thấu kính trớc khi vật dịch chuyển và độ cao của vật
Bài 3: Từ nơi sản xuất điện năng đến nơi tiêu thụ là hai máy biến thế và hai đờng dây tải điện
nối hai máy biến thế với nhau Máy tăng thế T có tỷ số vòng dây là: N1T/N2T=1/10, đờng dây tải điện có điện trở tổng cộng là Rd=10Ω Máy hạ thế G có tỷ số vòng dây là: N1G/N2G=15 Nơi tiêu thụ là mạng điện 120V-12kW Bỏ qua hao phí điện năng trên các máy biến thế
1) Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp của máy tăng thế
2) Tính hiệu suất chuyển tải điện năng
3) Giữ nguyên đờng dây và nhu cầu nơi tiêu thụ là 120V-12kW Bỏ hai máy biến thế
a) Hỏi đầu đờng dây phải có công suất Po, hiệu điện thế đầu đờng dây Uo là bao nhiêu?
b) Công suất hao phí điện năng tăng lên bao nhiêu lần?
c) Hiệu suất giảm bao nhiêu lần?
Bài 4: An, Bình, Phú đang ở cùng một nơi và muốn cùng có mặt tại một siêu thị cách đó
4,8km, đờng đi thẳng Họ có một chiếc xe đạp chỉ có khả năng chở thêm một ngời nên giải quyết theo cách sau: Phú đèo An khởi hành cùng lúc với Bình đi bộ, tới một vị trí thích hợp thì
An xuống xe đi bộ tiếp còn Phú quay lại đón Bình Biết cả ba ngời đến siêu thị cùng một lúc Coi các chuyển động là thẳng đều liên tục và xe đạp có vận tốc không đổi là 12km/h, An, Bình
đi bộ với vận tốc nh nhau là 4km/h Tính thời gian ngồi sau xe đạp và thời gian đi bộ của An
Bài 5: Có hai bình cách nhiệt Trong bình thứ nhất chứa 5lít nớc ở nhiệt độ t1=600C, còn bình thứ hai chứa 1lít nớc ở nhiệt độ t2=200C Đầu tiên rót một phần nớc ở bình thứ nhất sang bình thứ hai Sau đó khi bình thứ hai đã đạt đợc sự cân bằng nhiệt ngời ta lại rót trở lại bình thứ hai sang bình thứ nhất một lợng nớc để cho dung tích nớc ở hai bình lại bằng dung tích ban đầu Sau các thao tác đó nhiệt độ nớc trong bình thứ nhất hạ xuống còn t3=590C Hỏi đã rót bao nhiêu nớc từ bình thứ nhất sang bình thứ hai và ngợc lại? Bỏ qua nhiệt dung của bình
B i 6 à Một chiếc nút chai bằng thuỷ tinh kín, rỗng ở bên trong Hãy xác định thể tích của phần rỗng bên trong nút chai đó mà không đợc đập vỡ nút chai
Cho dụng cụ: Một chiếc cân đĩa, một bộ quả cân, một bình chứa nớc Biết khối lợng riêng của thuỷ tinh là ρ, toàn bộ nút chai có thể thả ngập trong nớc
-hết -Chú ý: Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm
Họ và tên thí sinh Số báo danh
hớng dẫn chấm thi HSg môn vật lí lớp 9
a) Khi dây nối đèn Đ4 cha bị đứt thì mạch gồm Đ3, Đ4, Đ5, Đ6+Đ7 và Đ8+Đ9 là
mạch cầu cân bằng, dòng qua Đ5 bằng không →P5=0 Công suất các đèn 0,25
Đ1
Đ2 Đ9
Đ8
Đ7
Đ6
Đ3
Đ4
Đ5
Trang 2P9=P8=P7=P6=3W - - Với hai đèn Đ3 và Đ4 ta có: U3=U4=U6+U7=2U6
→I3=I4=U3/Rđ=2U6/Rđ=2I6
→P3=P4=U3I3=2U6.2I6=4P6=12W
- Với các đèn Đ1 và Đ2 ta có: I1=I2=I3+I6=3I6 nên P1=P2=RđI2 =9RđI6=9P6=27W
Vậy công suất tiêu thụ của toàn mạch là: P=2P1+2P3+4P6=90W
b) Trớc khi dây nối đèn Đ4 bị đứt, hiệu điện thế toàn mạch là:
U=2U1+4U6=2RđI1+4U6=6RđI6+4U6=10U6
Sau khi dây nối đèn Đ4 bị đứt, dòng điện đợc phân chia lại: I1=I8=I9=I2=2I6=2I3
Do đó:
U1=U8=U9=U2=2U6=2U7=2U3=2U5→U=5U1=10U6→U6=U7=U3=U5=U/10
→Công suất các đèn này là: P6'=P7'=P3'=P5'=3W
Công suất các đèn còn lại: P9'=P8'=P2'=P1'=(2U6)2/Rđ=4P6'=12W
→Công suất toàn mạch: P'=4P6'+4P1'=60W
0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
Trớc khi dịch chuyển vật, ảnh có độ cao A1'B1'=0,9cm Ta có:
) 2 ( '
' '
) 1 ( '
' '
' ' ' '
'
1
1 1
1
1 1
1 1
1
1
1
OF OA
OF OA OA
OF OA
OF OF
A F OA
OA B
A
B
A
−
=
→
−
=
=
=
Tơng tự, khi dịch chuyển vật lại gần thấu kính 3cm, tức là: OA2=OA1-3, ta có:
) 4 ( ' 3
' ) 3 (
'
' '
) 3 ( '
' '
' ' ' '
'
1
1 2
2 2
2
2 2
2 2
2
2
2
OF OA
OF OA
OF OA
OF OA OA
OF OA
OF OF
A F OA
OA B
A
B
A
−
−
−
=
−
=
→
−
=
=
=
Chia 2 vế của hai phơng trình (1) và (3) ta có:
) 5 ( 5 , 7 ' 5
3 5 , 1
9 , 0 '
' 3 '
' '
'
'
'
1 1
1 1
2 2
2
1
−
−
−
=
−
−
OF OA
OF OA
OF OA
OF OA B
A
B
A
Theo đề bài: OA2'-OA1'=45 Từ (2) và (4) ta có: . 45 ( 6 )
' 3
' ) 3 (
1
1 1
−
−
−
−
−
OF OA
OF OA OF
OA
OF OA
Từ (5) và (6) ta thu đợc phơng trình đối với OF':
cm B
A cm OF
OF OF
OF OF
3 , 0 5
, 22 ' 45
5 , 7
' ) 5 , 7 ' ( 5
,
4
' ) 5 ,
4
'
(
1
1 =
→
=
→
=
+
− +
0,25 0,25
0,50 0,50 0,50
1) Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp của máy tăng thế:
*) Tại máy hạ thế:
- Cuộn thứ cấp: U2=120V, I2=12000/120=100A
- Cuộn sơ cấp: U1/U2=N1/N2=15→U1=15U2=1800V
I1=I2/15=100/15=20/3A
*) Tại máy tăng thế:
- Cuộn thứ cấp:
U20=U1+I1Rd=1800+200/3=5600/3V
- Cuộn sơ cấp: U10/U20=1/10
→U10=U20/10=560/3 ≈186,7V
2) Hiệu suất chuyển tải điện năng:
Khi bỏ qua hao phí trên hai máy biến
thế thì hiệu suất của sự chuyển tải điện năng là:
0,25
0,25
0,25
O
I
F' A1' A2'
B2'
B1'
B2
B1
A1 A2
Rd I
1
U1
U20
Máy T Máy G
I2
Trang 3% 4 , 96 56 54 3
5600
1800
20
1 1 20
1
1 = = = =
=
=
U
U I U
I U P
P
H
o
3- a) Nơi truyền tải điện đi phải có hiệu điện thế đầu đờng dây là:
Uo=U2+IRd=120+100.10=1120V
Công suất truyền tải là: Po=UoI=1120.100=112kW
b) Hao phí ban đầu lúc có hai biến thế là: ∆P=RdI1
Hao phí lúc bỏ biến thế là: ∆P'=RdI2
Theo trên ta có: ) 225
3 20
100 ( ) (
1
2 = =
=
∆
∆
I
I P
P
→ Công suất hao phí tăng 225 lần
c) Hiệu suất sau khi bỏ hai biến thế: H'=U2/Uo=120/1120=3/28
→ Hiệu suất giảm đi: 9
8 / 3
56 / 54 ' = =
H
H
lần
0,25 0,25 0,25
0,25 0,25
- Gọi t1 là thời gian An ngồi sau xe đạp, t3 là tổng thời gian cần thiết để An đến
siêu thị,
t2 là thời gian đi bộ của Bình (t có đơn vị là giờ)
- Ta có tổng quãng đờng mà An đi đợc là: 12t1+4(t3-t1)=4,8 → 2t1+t3=1,2 (1)
Quãng đờng mà Bình đi đợc là: 4t2+12(t3-t2)=4,8 → 3t3-2t2=1,2 (2)
Quãng đờng mà Phú đi đợc là: 12t1-12(t2-t1)+12(t3-t2)=4,8 → 2t1+t3-2t2=0,4 (3)
- Từ (1), (2) và (3) ta có: t1=0,8/3(h), t2=0,4(h), t3=2/3(h)
Vậy An ngồi sau xe đạp trong 0,8/3(h)=16phút và đi bộ trong 0,4 giờ=24 phút
0,50 0,50 0,50
Theo đề bài khối lợng nớc ∆m từ bình một chuyển sang bình hai bằng khối lợng
nớc chuyển ngợc lại từ bình hai sang bình 1
Đối với bình 1, sau quá trình đó nhiệt độ đã giảm đi một lợng∆ = 0
1
t 1 C và nớc trong bình 1 đã mất một lợng: Q1 =cm t1 ∆ 1
Theo định luật bảo toàn năng lợng, nhiệt lợng này đợc truyền cho nớc trong
bình 2 Do đó: Q1 =cm t1 ∆ =1 cm t2 ∆ 2
Trong đó: ∆t2 là độ biến thiên nhiệt độ của nớc trong bình 2, m1 = 5kg, m2=
2
m
m
Nh vậy sau khi chuyển khối lợng nớc ∆mtừ bình 1 (có nhiệt độ t1= 600C) sang
bình 2, thì nhiệt độ nớc trong bình 2 trở thành t4= t2+5 = 250C
áp dụng phơng trình cân bằng nhiệt ta có: ∆m.c t( 1−t4) =m c t2 ( 4 −t2) , suy ra
1
m
7
0.50
0.50
0.50
Gọi thể tích của phần rỗng là Vr, của nút Vn, thuỷ tinh là Vt ta có Vr= Vn – Vt ; Cân
khối lợng m1 của nút chai Cân nút chai khi ta thả nó ngập nớc thì số chỉ của cân
còn lại là m2 (do có lực đẩy Acsimet)
Độ giảm khối lợng m1- m2 chính là khối lợng của nớc bị nút chiếm chỗ
Suy ra thể tích của nớc bị nút chiếm chỗ cũng chính là thể tích của nút chai:
Thể tích của thuỷ tinh là 1
t
m
V =
ρ Suy ra 1ρ 2 ρ1
m m m V
nc
0.50