Đề thi học sinh giỏi lớp 9 môn Vật lý năm học 2009-2010 Đề số 23 Câu 1: Cho những dụng cụ và vật liệu sau: Lực kế, bình nước ( Nước đựng trong bình có khối lượng riêng D 0 ). Em hãy trình bày cách xác định khối lượng riêng của một vật bằng kim loại có hình dạng bất kì? Câu 2: Có hai bình cách nhiệt. bình thứ nhất chứa 5 lít nước ở nhiệt độ t 1 = 60 0 c, bình thứ hai chứa 1 lít nước ở nhiệt độ t 2 = 20 0 c. Đầu tiên, rót một phần nước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai. Sau đó khi bình thứ hai đã đạt cân bằng nhiệt, người ta lại rót trở lại từ bình thứ hai sang bình thứ nhất một lượng nước để cho trong hai bình lại có dung tích nước bằng lúc ban đầu . Sau các thao tác đó nhiệt độ nước trong bình thứ nhất là t 1 ’ = 59 0 c. hỏi đã rót bao nhiêu nước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai và ngược lại. Câu 3: Một điểm sáng đặt cách màn một khoảng 2 m giữa điểm sáng và màn người ta đặt một đĩa chắn sáng hình tròn sao cho đĩa song song với màn và điểm sáng nằm trên trục của đĩa: a/. Tìm đường kích bóng đen in trên màn biết đường kích của đĩa d= 20 cm và đĩa cách điểm sáng 50 cm . b/. Cần di chuyển điã theo phương vuông góc với màn một đoạn bao nhiêu theo chiều nào để đường kính bóng đen giảm đi một nửa. c/. Biết đĩa di chuyển đều với vận tốc v= 2m/s . tìm tốc độ thay đổi đường kính của bóng đen. d/. Giữ nguyên vị trí đĩa và màn như câu b, thay điểm sáng bằng vật sáng hình cầu đường kính d 1 = 8 cm. Tìm vị trí đặt vật sáng để đường kính bóng đen vẫn như câu a. Câu 4: Cho 4 đèn Đ giống nhau mắc theo sơ đồ hình bên, thành đoạn mạch AB. Lập ở 2 đầu AB một hiệu điện thế U. Nhận thấy vôn kế chỉ 12v; ampekế chỉ 1A Cho biết điện trở vôn kế vô cùng lớn; của ampekế và dây nối không đáng kể a/. tìm điện trở tương đương của đoạn mạch AB. từ đó suy ra điện trở của mỗi đèn. b/. Tìm công suất tiêu thụ của mỗi đèn. c/. Có thể tìm điện trở đèn mà không qua diện trở tương đương không. Nếu có , làm các phép tính để tìm công suất mỗi đèn. So sánh với kết quả của câu a và câu b Đáp án Câu 1: -Để XĐ khối lượng riêng của vật bằng kim loại ta cần biết m và V của nó (0.5đ) - Dùng lực kế xác định trọng lượng P 1 của vật trong không khí và P 2 trong nước. ( 0.5 đ) - Hiệu hai trọng lượng này bằng đúng lực đẩy ácsimét F A = P 1 -P 2 ( 0.5đ) - Mặt khác F A = V.d 0 mà d 0 = 10 D 0 nên F A = V.10 D 0 ( 0.5đ) => 0 21 0 A D10 pp D10 F V ( 0.5đ) Khối lượng riêng của vật V 10 p V m D 1 ( 0.5đ) 0 21 1 0 21 1 D. )pp( p D10 )pp( 10 p D ( 0.5đ) Làm như thế ta đã xác định được khối lượng riêng của vật 0 21 1 D. pp p D ( 0.5 đ) Câu 2:Do chuyển nước từ bình 1 sang bình 2 và từ bình 2 sang bình 1. Giá trị khối lượng nước trong bình vẫn như cũ. Còn nhiệt độ trong bình thứ nấht hạ xuống một lượng: 1 tΔ 60 0 c- 59 0 c= 1 0 c ( 0.5đ) như vậy nước trong bình 1 đã mất một lượgn nhiệt Q 1 = m 1 .C. Δt ( 0.5đ) Nhiệt lượng này đã được truyền sang bình 2. Do đó m 2 .C. 2 Δt = Q 1 = m 1 .C. 1 Δt ( 0.5đ) Trong đó 2 Δt là độ biến thiên nhiệt độ trong bình 2. Vì 1 lít nước có thể có khối lượng 1 kg nên khối lượng nước trong bình 1 và 2 lần lượt là m 1 = 5 kg và m 2 = 1 kg ( 0.5đ) Từ các phương trình trên suy ra: 2 Δt = c51. 1 5 tΔ. m m 0 1 2 1 ( 0.5đ) Như vậy sau khi chuyển khối lượng nước m Δ từ bình 1 sang bình 2. nhiệt độ nước trong bình 2 trở thành : t 2 ’= t 2 + 2 Δt = 20+5 = 25 0 c ( 0.5đ) Theo phương trình cân bằng nhiệt m Δ C( t 1 -t 2 ’) = m 2 C( t 2 ’ – t 2 ) ( 0.5đ) => )kg( 7 1 1. 2560 2025 m. 'tt t't 2 21 22 m Δ ( 0.5đ) Vậy khối lượng nước đã rót có khối lượng m Δ = kg( 7 1 ) A’ ( 0.15đ) Câu 3: ( 6.0đ) - Vẽ hình đúng A 2 (0.5đ) A A 1 I I 1 I’ B B 1 B 2 a/. Xét Δ SBA SB’A’ có: SI 'SI.AB 'B'A ' SI SI ' B ' A AB B’ (0.5đ) S Với AB,A’B’ là đường kính của đĩa chắn sáng và của bóng đen; SI, SI’ là khoảng cách từ điểm sáng đến đĩa và màn => )cm(80 50 200.20 'B'A (0.5đ) b/. Để đường kính bóng đen giảm xuống ta phải di chuyển đĩa về phía màn. Gọi A 2 B 2 là đường kính bóng đen lúc này. A 2 B 2 )cm(4080. 2 1 'B'A 2 1 (0.5đ) Mặt khác Δ SA 1 B 1 Δ SA 2 B 2 ta có: )ABBA( BA BA 'SI SI 11 22 111 m1cm100 40 200.20 BA 'SI.AB SI 22 1 (0.5đ) Vậy cần phải di chuyển với vận tốc I I 1 = SI 1 -SI= 100-50 = 50 ( cm) ( 0.5đ) c/. Do đĩa di chuyển với vận tốc = 2m/ và đi được quãng đường s = I I 1 = 50 cm = 0.5 m mất thời gian là . .s ( 0.5 đ) Từ đó tốc độ thay đổi đường kính của bóng đen là . (cm/ ) => = 1.6 m/ A’ ( 0.5đ) d/. Vẽ hình đúng ( 0.5đ) A 1 M P I 1 I’ N O B 1 B’ gọi MN là đường kính vệt sáng, O là tâm vệt sáng. P là giao điểm của MA’ và NB’. Xét Δ PA 1 B 1 Δ PA’B’ IIPI'PIPI4 4 1 30 20 'B'A BA 'PI PI 1 1 1 111 B 2 A 2 => PI 1 = cm 3 100 3 'II 1 (1) ( 0.5đ) Xét Δ PMN Δ PA 1 B 1 . có => 5 2 20 8 BA MN PI PO 111 1 PI 5 2 PO (2) thay (1) vào (2) ta có: )cm( 3 40 3 100 . 5 2 PO ( 0.5đ) mà OI 1 = PI 1 - PO= )cm(20 3 60 3 40 3 100 Câu 4: ( 6.0đ) a/. Vì điện trở giữa A và (A), giữa B và (B) không đáng kể nên các điểm A và B coi như trùng với điểm (A) và (B) : Như vậy ta có mạch điện AB gồm 2 nhánh ghép song song mỗi nhánh gồm hai đèn nối tiếp ( 0.5đ) Gọi R là điện trở 1 đèn thì điện trở mỗi nhánh là 2R=> điện trở tươgn đương của đoạn mạch mạch là: R tđ =2R/2=R vậy R tđ = R ( 0.5đ) - Vôn kế cho biết hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch AB: U= 12v Ampe kế cho biết cường độ mạch chính I=1A ( 0.5đ) - Từ I=U/Rtđ R m =U/I=12/1=12 ôm ( 0.5đ) b/. Công suất tiêu thụ toàn mạch AB là P=U.I=12.1=12(w) ( 0.5đ) Đó là công suất tổng cộng của 4 đèn ( 0.5đ) công suất mỗi đèn đều bằng nhau vì cùng chịu một cường độ như nhau ( hai đoạn mạch song song giống nhau) ( 0.5đ) công suất 1 đèn là P’= P/4=12/4=3 ( 0.5đ) c/. Vì hai nhánh hoàn toàn giống nhau nên cường độ I/2=1/2=0.5 (A) (0.5đ) điện trở một nhánh là 2R. Ta có I’=U/2R= =12ôm ( 0.5đ) Csuất một nhánh 2 đèn là: 2 ' I . U ' ρ => công suất của 1 đèn là P’=3W( 0.5đ) So sánh ta thấy giống kết quả của câu a,b ( 0.5đ) . Đề thi học sinh giỏi lớp 9 môn Vật lý năm học 20 0 9- 2010 Đề số 23 Câu 1: Cho những dụng cụ và vật liệu sau: Lực kế, bình nước ( Nước đựng trong. Câu 1: - ể XĐ khối lượng riêng của vật bằng kim loại ta cần biết m và V của nó (0.5đ) - Dùng lực kế xác định trọng lượng P 1 của vật trong không khí và P 2 trong nước. ( 0.5 đ) - Hiệu hai. đẩy ácsimét F A = P 1 -P 2 ( 0.5đ) - Mặt khác F A = V.d 0 mà d 0 = 10 D 0 nên F A = V.10 D 0 ( 0.5đ) => 0 21 0 A D10 pp D10 F V ( 0.5đ) Khối lượng riêng của vật V 10 p V m D 1