đề thi lý tỉnh Thái Nguyên 2010-2011

UBND TỈNH THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 9 Môn: Vật lí - Năm học 2010 - 2011 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1 Cho hai xe nhỏ A và B cùng chuyển động trên một đường tròn với tốc độ không đổi. Biết hai xe khởi hành từ cùng một điểm trên đường tròn, xe A chuyển động một vòng hết 10 phút, xe B chuyển động một vòng hết 70 phút. Hỏi khi xe B đi một vòng thì gặp xe A mấy lần? (không tính thời điểm khởi hành) hãy tính trong từng trường hợp: a) Hai xe đi cùng chiều. b) Hai xe đi ngược chiều nhau. Bài 2 Một bếp dầu đun 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm (khối lượng ấm m 2 = 300g) thì sau thời gian t 1 = 10 phút nước sôi. Nếu dùng bếp và ấm trên để đun 2 lít nước trong cùng một điều kiện thì sau bao lâu nước sẽ sôi? Cho nhiệt dung riêng của nước và ấm nhôm là c 1 = 4200J/Kgđộ, c 2 = 880J/Kgđộ. Biết nhiệt do bếp dầu được cung cấp một cách đều đặn. Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của môi trường. Bài 3 Cho mạch điện như hình 1, trong đó U = 12V, R 1 = 10Ω, R 2 = 50Ω, R 3 = 20Ω, R b là một biến trở, vôn kế lí tưởng và chốt (+) của vôn kế được nối với C. a) Điều chỉnh biến trở sao cho R b = 30Ω. Tính số chỉ của vôn kế khi đó. b) Điều chỉnh biến trở ta thấy: khi R b = R thì thấy vôn kế chỉ 1 V U , khi R b = 4R thì số chỉ của vôn kế là 2 V U . Tính R biết: 1 V U = 3 2 V U . Bài 4 Cho mạch điện như hình 2. Biết hiệu điện thế U không đổi, R là biến trở. Khi dòng điện chạy trong mạch có cường độ I 1 = 2A thì công suất toả nhiệt trên biến trở là P 1 = 28W, khi cường độ dòng điện I 2 = 3A thì công suất toả nhiệt trên biến trở là P 2 = 27W. Bỏ qua điện trở dây nối. a) Tìm hiệu điện thế U và điện trở r? b) Mắc thêm điện trở R 0 = 10Ω vào hai điểm A và B ở mạch trên. Cần thay đổi biến trở R đến giá trị bao nhiêu để công suất toả nhiệt trên bộ R 0 và R bằng công suất toả nhiệt trên R 0 sau khi tháo bỏ biến trở R khỏi mạch? Bài 5 Hãy xác định trọng lượng riêng của 1 chất lỏng với dụng cụ: một lực kế, một chậu nước, một chậu chất lỏng và một vật nặng không thấm nước. Nêu các bước tiến hành và giải thích. Trọng lượng riêng của nước là d n coi như đã biết. Vật nặng chìm hoàn toàn trong nước và trong chất lỏng. Hết Giám thị không giải thích gì thêm. Thí sinh không được sử dụng bất cứ tài liệu nào! ĐỀ CHÍNH THỨC + r - R U Hình 2 A B C V R b R 3 R 1 R 2 A B + - U Hình 1 C D HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 9 Môn: Vật lí – Năm học 2010 – 2011 (Hướng dẫn gồm 03 trang) Bài 1 (2,00 điểm) Điểm Gọi tốc độ của xe B là v → tốc độ của xe A là 7v. Gọi t là thời gian tính từ lúc khởi hành đến lúc 2 xe gặp nhau. → (0 < t ≤ 70); C là chu vi của đường tròn. a) Khi 2 xe đi cùng chiều: Quãng đường xe A đi được: s 1 = 7v.t; Quãng đường xe B đi được: s 2 = v.t Ta có: s 1 = s 2 + n.C; với C = 70v; n là lần gặp nhau thứ n → 7v.t = v.t + 70v.n → 7t = t + 70n → 6t = 70n → t = 35n 3 Vì 0 < t ≤ 70 → 0 < 35n 3 ≤ 70 → 0 < 35n ≤ 210 → n = 1, 2, 3, 4, 5. Vậy 2 xe sẽ gặp nhau 5 lần b) Khi 2 xe đi ngược chiều: Ta có: s 1 + s 2 = m.C (m là lần gặp nhau thứ m, m∈ N * ) → 7v.t + v.t = m.70v ⇔ 7t + t = 70m → 8t = 70m → t = 70 8 m Vì 0 < t ≤ 70 → 0 < 70 8 m ≤ 70 → 0 < m ≤ 8 → m = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8. Vậy 2 xe đi ngược chiều sẽ gặp nhau 8 lần. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Bài 2 (2,00 điểm) Gọi Q 1 và Q 2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm và cho nước trong 2 lần đun ta có: Q 1 = ( C 1 .m 1 + C 2 .m 2 ).∆t ; Q 2 = ( C 1 .2m 1 + C 2 .m 2 ). ∆t (m 1 và m 2 là khối lượng nước và ấm trong lần đun đầu) Mặt khác do nhiệt tỏa ra một cách đều đặn nghĩa là thời gian T đun càng lớn thì nhiệt tỏa ra càng lớn. Do đó : Q 1 = K.T 1 ; Q 2 = K.T 2 ( K là hệ số tỉ lệ nào đó) Nên : K.T 1 = ( C 1 .m 1 + C 2 .m 2 ).∆t ; K.T 2 = = ( C 1 .2m 1 + C 2 .m 2 ). ∆t ⇒ 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 2 2 2 KT (2m .C m .C ). t 2m .C m .C T KT (m .C m .C ). t m .C m .C T + ∆ + = ⇒ = + ∆ + ⇒ T 2 = ( 1 + 1 1 1 1 2 2 m .C m .C m .C+ )T 1 Vậy T 2 = ( 1 + 880.3,04200 4200 + ).10 = ( 1 + 0,94).10 = 19,4 phút Trả lời: T 2 = 19,4 phút. 0,25 0,25 0,50 0,25 0,25 0,50 Bài 3 (2,00 điểm) a) Vôn kế lí tưởng nên mạch AB gồm: (R 1 nt R 2 )//(R 3 nt R b ). Hiệu điện thế ở hai đầu R 2 là: 2 2 1 2 12 U .R .50 R R 10 50 = = + + AB U = 10 (V) Hiệu điện thế ở hai đầu R b là: b b 3 b 12 U .R .30 R R 20 30 = = + + AB U = 7,2 (V) 0,25 0,25 0,25 Số chỉ của vôn kế là: U V = U 2 – U b = 10 – 7,2 = 2,8(V) 0,25 b) Khi điều chỉnh biến trở thì ta có: 2 2 1 2 U .R R R = + AB U = 10 (V) và b b b 3 b b 12R U .R R R 20 R = = + + AB U Khi R b = R thì b 12R U 20 R = + Vì chốt (+) của vôn kế được nối với C ⇒ 1 V 2 b U U U= − 0,25 1 V 2 b 200 2R U U U 20 R − = − = + Khi R b = 4R thì b 48R U 20 4R = + ⇒ 2 V 2 b 200 8R U U U 20 4R − = − = + 0,25 Ta có: 1 V U =3 2 V U ⇔ 200 2R 200 8R 3. 20 R 20 4R − − = + + ⇔ 2 R 40R 500 0+ − = 0,25 Giải phương trình ta được R = 10Ω và R = -50Ω (loại). 0,25 Bài 4 (2,00 điểm) a) Gọi điện trở của biến trở ứng với hai trường hợp đã cho là R 1 và R 2 thì: 1 1 U I (r R ) = + với 1 1 2 1 P R 7 I = = Ω 2 2 U I (r R ) = + với 2 2 2 2 P R 3 I = = Ω 0,25 0,25 Giải hệ phương trình trên ta được: U = 24V và r = 5 Ω 0,50 b) Khi R 0 nt r thì công suất toả nhiệt trên R 0 là: 2 1 0 2 0 U P .R (R r) = + Đặt điện trở tương đương của (R 0 // R) là x. Khi mắc (R 0 // R) nt r thì công suất toả nhiệt trên x là: 2 2 2 U P .x (x r) = + 0,25 0,25 Theo bài ra, ta có: 2 2 1 2 0 2 2 0 U U P P .R .x (R r) (x r) = ⇒ = + + 0 2 2 0 R x (R r) (x r) ⇔ = + + . Giải ra ta được: 1 x 10 = Ω hoặc 2 x 2,5 = Ω 0,25 Từ đó : Khi 1 x 10 = Ω thì R = 0 => Loại. Khi 2 x 2,5 = Ω thì 0 0 R x 10.2,5 10 R R x 10 2,5 3 = = = Ω − − 0,25 Bài 5 (2,00 điểm) Cách làm: - Móc lực kế vào vật xác định trọng lượng của vật trong không khí P 1 - Móc lực kế vào vật xác định trọng lượng của vật trong nước P 2 - Móc lực kế vào vật xác định trọng lượng của vật trong chất lỏng cần đo P 3 Giải thích: - Từ giá trị P 1 và P 2 xác định được V thể tích vật nặng n 21 d PP V − = - Ta có VdPP x31 =− - Sau đó lập biểu thức tính n 21 31 x d PP PP d − − = với d n là trọng lượng riêng của nước 1,00 1,00 GHI CHÚ : 1) Trên đây là biểu điểm tổng quát của từng phần, từng câu. 2) Học sinh làm bài không nhất thiết phải theo trình tự của Hướng dẫn chấm. Mọi cách giải khác, kể cả cách giải định tính dựa vào ý nghĩa vật lý nào đó, lập luận đúng, có căn cứ, kết quả đúng cũng cho điểm tối đa tương ứng với từng bài, từng câu, từng phần của hướng dẫn chấm này. . UBND TỈNH THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 9 Môn: Vật lí - Năm. không được sử dụng bất cứ tài liệu nào! ĐỀ CHÍNH THỨC + r - R U Hình 2 A B C V R b R 3 R 1 R 2 A B + - U Hình 1 C D HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 9 Môn: Vật lí – Năm học 2010. từng câu. 2) Học sinh làm bài không nhất thi t phải theo trình tự của Hướng dẫn chấm. Mọi cách giải khác, kể cả cách giải định tính dựa vào ý nghĩa vật lý nào đó, lập luận đúng, có căn cứ, kết