Đề thi học sinh giỏi lớp 9 môn Vật lý năm học 2009-2010 - ĐỀ SỐ 5 potx

Đề thi học sinh giỏi lớp 9 môn Vật lý năm học 2009-2010 ĐỀ SỐ 5 ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP 9 ( Thời gian 150 phút ) Bài 1 1) Một bình thông nhau gồm hai nhánh hình trụ giống nhau cùng chứa nước. Người ta thả vào nhánh A một quả cầu bằng gỗ nặng 20g, quả cầu ngập một phần trong nước thì thấy mực nước dâng lên trong mỗi nhánh là 2mm. Sau đó người ta lấy quả cầu bằng gỗ ra và đổ vào nhánh A một lượng dầu 100g. Tính độ chênh lệch mực chất lỏng trong hai nhánh ? Cho D n = 1 g/cm 3 ; D d = 0,8 g/cm 3 2) Một ống thuỷ tinh hình trụ, chứa một lượng nước và lượng thuỷ ngân có cùng khối lượng. Độ cao tổng cộng của chất lỏng trong ống là 94cm. a/ Tính độ cao của mỗi chất lỏng trong ống ? b/ Tính áp suất của chất lỏng lên đáy ống biết khối lượng riêng của nước và của thuỷ ngân lần lượt là D 1 = 1g/cm 3 và D 2 = 13,6g/cm 3 ? Bài 2 Thanh AB có thể quay quanh bản lề gắn trên tường thẳng đứng tại đầu B ( hvẽ ). Biết AB = BC và trọng lượng của thanh AB là P = 100 N : 1) Khi thanh nằm ngang, tính sức căng dây T xuất hiện trên dây AC để thanh cân bằng ( hình 1 ) ? C C T’ Hình 1 T Hình 2 A O O B A B P P 2) Khi thanh AB được treo như hình 2, biết tam giác ABC đều. Tính lực căng dây T’ của AC lúc này ? Bài 3 Một hộp kín chứa một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 150V và một điện trở r = 2. Người ta mắc vào hai điểm lấy điện A và B của hộp một bóng đèn Đ có công suất định mức P = 180W nối tiếp với một biến trở có điện trở R b ( Hvẽ ) A U B 1) Để đèn Đ sáng bình thường thì phải điều chỉnh R b = 18. Tính r hiệu điện thế định mức của đèn Đ ? 2) Mắc song song với đèn Đ một bóng đèn nữa giống hệt nó. Hỏi R b để cả hai đèn sáng bình thường thì phải tăng hay giảm R b ? Tính Đ độ tăng ( giảm ) này ? 3) Với hộp điện kín trên, có thể thắp sáng tối đa bao nhiêu bóng đèn như đèn Đ ? Hiệu suất sử dụng điện khi đó là bao nhiêu phần trăm ? Bài 4 Có hai thấu kính (L 1 ) & (L 2 ) được bố trí song song với nhau sao cho chúng có cùng một trục chính là đường thẳng xy . Người ta chiếu đến thấu kính (L 1 ) một chùm sáng song song và di chuyển thấu kính (L 2 ) dọc theo trục chính sao cho chùm sáng khúc xạ sau khi qua thấu kính (L 2 ) vẫn là chùm sáng song song. Khi đổi một trong hai thấu kính trên bằng một TK khác loại có cùng tiêu cự và cũng làm như trên, người ta lần lượt đo được khoảng cách giữa 2 TK ở hai trường hợp này là  1  24 cm và 2  = 8 cm. 1) Các thấu kính (L 1 ) và (L 2 ) có thể là các thấu kính gì ? vẽ đường truyền của chùm sáng qua 2 TK trên ? 2) Trong trường hợp cả hai TK đều là TK hội tụ và (L 1 ) có tiêu cự nhỏ hơn (L 2 ), người ta đặt một vật sáng AB cao 8 cm vuông góc với trục chính và cách (L 1 ) một đoạn d 1 = 12 cm. Hãy : + Dựng ảnh của vật sáng AB qua hai thấu kính ? + Tính khoảng cách từ ảnh của AB qua TK (L 2 ) đến (L 1 ) và độ lớn của ảnh này ? HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ SỐ 5 - HSG LÝ LỚP 9 Bài 1 (A) (B) (A) (B) HD : + h = 2 mm = 0,2 cm. Khi đó cột nước ở 2 M N nhánh dâng lên là 2.h = 0,4 cm + Quả cầu nổi nên lực đẩy Acsimet mà nước tác dụng lên quả cầu bằng trọng lượng của quả cầu ; gọi tiết diện của mỗi nhánh là S, ta có P = F A  10.m = S.2h.d n  10.m = S.2h.10D n  S = 50cm 2 + Gọi h’ (cm) là độ cao của cột dầu thì m d = D.V d = D.S.h’  h’ ? Xét áp suất mà dầu và nước lần lượt gây ra tại M và N, từ sự cân bằng áp suất này ta có độ cao h’’ của cột nước ở nhánh B . Độ chênh lệch mực chất lỏng ở hai nhánh là : h’ - h’’ Bài 2 C C H H T’ Hình 1 T Hình 2 K I A O O B A B P P HD : Trong cả hai trường hợp, vẽ BH  AC. Theo quy tắc cân bằng của đòn bẩy ta có : 1) T . BH = P . OB (1) . Vì OB = 2 AB và tam giác ABC vuông cân tại B nên BAH = 45 0 . Trong tam giác BAH vuông tại H ta có BH = AB. Sin BAH = AB. 2 2 ; thay vào (1) ta có : T.AB. 2 2 = P. 2 AB  T = ? 2) Tương tự câu 1 : T’.BH = P.IK (2). Có BAH vuông tại H  BH = AB. sinBAH = AB.sin60 0 = 2 3.AB . Vì OI là đường trung bình của ABK  IK = 1/2 AK = 1/2 BH ( do AK = BH )  IK = 4 3.AB ; thay vào (2) : T’ . 2 3.AB = P . 4 3.AB  T’ = ? ĐS : T = 20 2 N và T’ = 20N Bài 3 HD : 1) Gọi I là cường độ dòng điện trong mạch chính thì U.I = P + ( R b + r ).I 2 ; thay số ta được một phương trình bậc 2 theo I : 2I 2 - 15I + 18 = 0 . Giải PT này ta được 2 giá trị của I là I 1 = 1,5A và I 2 = 6A. + Với I = I 1 = 1,5A  U d = d I P = 120V ; + Làm tt với I = I 2 = 6A  Hiệu suất sử dụng điện trong trường hợp này là : H = 20 6 . 150 180 .  I U p  nên quá thấp  loại bỏ nghiệm I 2 = 6A 2) Khi mắc 2 đèn // thì I = 2.I d = 3A, 2 đèn sáng bình thường nên U d = U - ( r + R b ).I  R b ?  độ giảm của R b ? ( ĐS : 10 ) 3) Ta nhận thấy U = 150V và U d = 120V nên để các đèn sáng bình thường, ta không thể mắc nối tiếp từ 2 bóng đèn trở lên được mà phải mắc chúng song song. Giả sử ta mắc // được tối đa n đèn vào 2 điểm A & B  cường độ dòng điện trong mạch chính I = n . I d . Ta có U.I = ( r + R b ).I 2 + n . P  U. n . I d = ( r + R b ).n 2 .I 2 d + n . P  U.I d = ( r + R b ).n.I d + P  R b = 0 . . 2   r In PIU d d  10 )5,1.(2 1805,1.150 . . 22      d d Ir PIU n  n max = 10 khi R b = 0 + Hiệu suất sử dụng điện khi đó bằng : H = U U d = 80  Bài 4 1) Chúng ta đã học qua 2 loại thấu kính, hãy xét hết các trường hợp : Cả hai là TK phân kì ; cả hai là thấu kính hội tụ ; TK (L 1 ) là TK hội tụ và TK (L 2 ) là TK phân kì ; TK (L 1 ) là phân kì còn TK (L 2 ) là hội tụ. a) Sẽ không thu được chùm sáng sau cùng là chùm sáng // nếu cả hai đều là thấu kính phân kì vì chùm tia khúc xạ sau khi ra khỏi thấu kính phân kì không bao giờ là chùm sáng //. ( loại trường hợp này ) b)Trường hợp cả hai TK đều là TK hội tụ thì ta thấy để cho chùm sáng cuối cùng khúc xạ qua (L 2 ) là chùm sáng // thì các tia tới TK (L 2 ) phải đi qua tiêu điểm của TK này, mặt khác (L 1 ) cũng là TK hội tụ và trùng trục chính với (L 2 ) do đó tiêu điểm ảnh của (L 1 ) phải trùng với tiêu điểm vật của (L 2 ). ( chọn trường hợp này )  Đường truyền của các tia sáng được minh hoạ ở hình dưới : ( Bổ sung hình vẽ ) (L 1 ) (L 2 ) F 1 x y F’ 1 =F 2 F’ 2 c) Trường hợp TK (L 1 ) là phân kì và TK (L 2 ) là hội tụ :Lí luận tương tự như trên ta sẽ có tiêu điểm vật của hai thấu kính trên phải trùng nhau ( chọn trường hợp này ). Đường truyền các tia sángđược minh hoạ ở như hình dướ i : (L 2 ) (L 1 ) x y F’ 1 F’ 2 Do tính chất thuận nghịch của đường truyền ánh sáng nên sẽ không có gì khác khi (L 1 ) là TH hội tụ còn (L 2 ) là phân kì. 2) + Dựng ảnh của vật sáng AB trong trường hợp cả 2 TK đều là hội tụ : (L 1 ) B F’ 1 = F 2 A 2 A 1 A F 1 O 1 O 2 F’ 2 B 1 B 2 (L 2 ) + Ta thấy rằng việc đổi thấu kính chỉ có thể đổi được TK phân kì bằng một thấu kính hội tụ có cùng tiêu cự ( theo a ). Nên : - Từ c) ta có : F 1 O 1 + O 1 O 2 = F 2 O 2 = f 2 f 2 - f 1 = 2  = 8 cm - Từ 2) ta có : O 1 F’ 1 + F 2 O = O 1 O 2  f 2 + f 1 =  1  24cm Vậy f 1 = 8cm và f 2 = 16cm + Áp dụng các cặp tam giác đồng dạng và các yếu tố đã cho ta tính được khoảng cách từ ảnh A 1 B 1 đến thấu kính (L 2 ) ( bằng O 1 O 2 - O 1 A 1 ), sau đó tính được khoảng cách O 2 A 2 rồi suy ra điều cần tính ( A 2 O 1 ). . Đề thi học sinh giỏi lớp 9 môn Vật lý năm học 20 0 9- 2010 ĐỀ SỐ 5 ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP 9 ( Thời gian 150 phút ) Bài 1 1) Một bình thông nhau gồm. cách từ ảnh của AB qua TK (L 2 ) đến (L 1 ) và độ lớn của ảnh này ? HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ SỐ 5 - HSG LÝ LỚP 9 Bài 1 (A) (B) (A) (B) HD : + h = 2 mm = 0,2 cm. Khi đó cột nước ở 2 M N. R b + r ).I 2 ; thay số ta được một phương trình bậc 2 theo I : 2I 2 - 15I + 18 = 0 . Giải PT này ta được 2 giá trị của I là I 1 = 1,5A và I 2 = 6A. + Với I = I 1 = 1,5A  U d = d I P