Sở 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 Đ 6 tiêu thụ công suất 3W. b) Đột nhiên dây nối vào đèn Đ 4 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: N 1T /N 2T =1/10, đờng dây tải điện có điện trở tổng cộng là R d =10. Máy hạ thế G có tỷ số vòng dây là: N 1G /N 2G =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 P o , hiệu điện thế đầu đờng dây U o 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 t 1 =60 0 C, còn bình thứ hai chứa 1lít nớc ở nhiệt độ t 2 =20 0 C. 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 t 3 =59 0 C. 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. 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 , toàn bộ nút chai có thể thả ngập trong nớc. 1 Đ 1 Đ 2 Đ 9 Đ 8 Đ 7 Đ 6 Đ 3 Đ 4 Đ 5 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 Câu Lời giải Điểm 1 2,00 a) Khi dây nối đèn Đ 4 cha bị đứt thì mạch gồm Đ 3 , Đ 4 , Đ 5 , Đ 6 +Đ 7 và Đ 8 +Đ 9 là mạch cầu cân bằng, dòng qua Đ 5 bằng không P 5 =0. Công suất các đèn P 9 =P 8 =P 7 =P 6 =3W. - - Với hai đèn Đ 3 và Đ 4 ta có: U 3 =U 4 =U 6 +U 7 =2U 6 I 3 =I 4 =U 3 /R đ =2U 6 /R đ =2I 6 P 3 =P 4 =U 3 I 3 =2U 6 .2I 6 =4P 6 =12W. - Với các đèn Đ 1 và Đ 2 ta có: I 1 =I 2 =I 3 +I 6 =3I 6 nên P 1 =P 2 =R đ I 2 2 =9R đ I 6 =9P 6 =27W. Vậy công suất tiêu thụ của toàn mạch là: P=2P 1 +2P 3 +4P 6 =90W. b) Trớc khi dây nối đèn Đ 4 bị đứt, hiệu điện thế toàn mạch là: U=2U 1 +4U 6 =2R đ I 1 +4U 6 =6R đ I 6 +4U 6 =10U 6 . Sau khi dây nối đèn Đ 4 bị đứt, dòng điện đợc phân chia lại: I 1 =I 8 =I 9 =I 2 =2I 6 =2I 3 . Do đó: U 1 =U 8 =U 9 =U 2 =2U 6 =2U 7 =2U 3 =2U 5 U=5U 1 =10U 6 U 6 =U 7 =U 3 =U 5 =U/10. Công suất các đèn này là: P 6 '=P 7 '=P 3 '=P 5 '=3W Công suất các đèn còn lại: P 9 '=P 8 '=P 2 '=P 1 '=(2U 6 ) 2 /R đ =4P 6 '=12W. Công suất toàn mạch: P'=4P 6 '+4P 1 '=60W. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 2 2,00 Trớc khi dịch chuyển vật, ảnh có độ cao A 1 'B 1 '=0,9cm. Ta có: )2( ' '. ')1( ' ' ' ''''' 1 1 1 1 1 1 1 11 11 OFOA OFOA OA OFOA OF OF AF OA OA BA BA = === Tơng tự, khi dịch chuyển vật lại gần thấu kính 3cm, tức là: OA 2 =OA 1 -3, ta có: )4( '3 ')3( ' '. ')3( ' ' ' ''''' 1 1 2 2 2 2 2 2 2 22 22 OFOA OFOA OFOA OFOA OA OFOA OF OF AF OA OA BA BA = = === 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 22 11 +=== = = OFOA OFOA OFOA OFOA OFOA BA BA Theo đề bài: OA 2 '-OA 1 '=45. Từ (2) và (4) ta có: )6(45 . '3 ')3( 1 1 1 1 = OFOA OFOA OFOA OFOA Từ (5) và (6) ta thu đợc phơng trình đối với OF': 0,25 0,25 0,50 0,50 0,50 2 O I F' A 1 ' A 2 ' B 2 ' B 1 ' B 2 B 1 A 1 A 2 3 2,00 1) Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp của máy tăng thế: *) Tại máy hạ thế: - Cuộn thứ cấp: U 2 =120V, I 2 =12000/120=100A. - Cuộn sơ cấp: U 1 /U 2 =N 1 /N 2 =15U 1 =15U 2 =1800V. I 1 =I 2 /15=100/15=20/3A. *) Tại máy tăng thế: - Cuộn thứ cấp: U 20 =U 1 +I 1 R d =1800+200/3=5600/3V - Cuộn sơ cấp: U 10 /U 20 =1/10 U 10 =U 20 /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: %4,96 56 54 3 5600 1800 20 1 120 11 ====== U U IU IU P P H o 3- a) Nơi truyền tải điện đi phải có hiệu điện thế đầu đờng dây là: U o =U 2 +IR d =120+100.10=1120V Công suất truyền tải là: P o =U o I=1120.100=112kW. b) Hao phí ban đầu lúc có hai biến thế là: P=R d I 1 2 Hao phí lúc bỏ biến thế là: P'=R d I 2 2 Theo trên ta có: 225) 3 20 100 ()( ' 22 1 2 === I I P P Công suất hao phí tăng 225 lần. c) Hiệu suất sau khi bỏ hai biến thế: H'=U 2 /U o =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 0,25 0,25 0,25 4 1.5 - Gọi t 1 là thời gian An ngồi sau xe đạp, t 3 là tổng thời gian cần thiết để An đến siêu thị, t 2 là thời gian đi bộ của Bình (t có đơn vị là giờ). - Ta có tổng quãng đờng mà An đi đợc là: 12t 1 +4(t 3 -t 1 )=4,8 2t 1 +t 3 =1,2 (1) Quãng đờng mà Bình đi đợc là: 4t 2 +12(t 3 -t 2 )=4,8 3t 3 -2t 2 =1,2 (2) Quãng đờng mà Phú đi đợc là: 12t 1 -12(t 2 -t 1 )+12(t 3 -t 2 )=4,8 2t 1 +t 3 -2t 2 =0,4 (3) - Từ (1), (2) và (3) ta có: t 1 =0,8/3(h), t 2 =0,4(h), t 3 =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 5 1.5 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: 1 1 1 Q cm . t= 3 R d I 1 U 1 U 20 U 10 120V-12kW Máy T Máy G I 2 Theo định luật bảo toàn năng lợng, nhiệt lợng này đợc truyền cho nớc trong bình 2. Do đó: 1 1 1 2 2 Q cm . t cm . t= = Trong đó: 2 t là độ biến thiên nhiệt độ của nớc trong bình 2, m 1 = 5kg, m 2 = 1kg. Suy ra: 0 1 2 1 2 m t . t 5 C m = = Nh vậy sau khi chuyển khối lợng nớc m từ bình 1 (có nhiệt độ t 1 = 60 0 C) sang bình 2, thì nhiệt độ nớc trong bình 2 trở thành t 4 = t 2 +5 = 25 0 C. áp dụng phơng trình cân bằng nhiệt ta có: ( ) ( ) 1 4 2 4 2 m.c t t m .c t t = , suy ra 1 m 7 = kg. 0.50 0.50 0.50 6 1.0 Gọi thể tích của phần rỗng là V r , của nút V n , thuỷ tinh là V t ta có V r = V n V t ; Cân khối lợng m 1 của nút chai. Cân nút chai khi ta thả nó ngập nớc thì số chỉ của cân còn lại là m 2 (do có lực đẩy Acsimet). Độ giảm khối lợng m 1 - m 2 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 = . Suy ra 121 mmm V nc r = . 0.50 0.50 4 . Sở 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. chứa nớc. Biết khối lợng riêng của thuỷ tinh là , toàn bộ nút chai có thể thả ngập trong nớc. 1 Đ 1 Đ 2 Đ 9 Đ 8 Đ 7 Đ 6 Đ 3 Đ 4 Đ 5 hết Chú ý: Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm Họ và tên. 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 Câu Lời giải Điểm 1 2,00 a) Khi dây nối đèn Đ 4 cha bị đứt thì mạch gồm