Đề và đáp án_HSG Vật Lý (2013_2014)

A Phòng giáo dục và đào tạo thanh thuỷ đề thi CHN học sinh GII lớp 9 TRUNG HC C S năm học 2013-2014. Môn: Vật lý Thời gian: 150 phút, không kể thời gian giao đề. Đề thi có: 01 trang Câu 1 (4 điểm ): Cùng một lúc, có hai ngời cùng khởi hành từ A để đi trên quãng đờng ABC (với AB = 2BC). Ngời thứ nhất đi trên quãng đờng AB với vận tốc 12km/h, quãng đờng BC với vận tốc 4km/h. Ngời thứ hai đi quãng đờng AB với vận tốc 4km/h, quãng đờng BC với vận tốc 12km/h. Ngời nọ đến trớc ngời kia 30 phút. Ai đến sớm hơn? Tìm chiều dài quãng đờng ABC. Câu 2 (3,0 im): Có hai bình cách nhiệt, bình 1 chứa 10kg nớc ở nhiệt độ 60 0 C. Bình 2 chứa 2kg nớc ở nhiệt độ 20 0 C. Ngời ta rót một lợng nớc ở bình 1 sang bình 2, khi có cân bằng nhiệt lại rót lợng nớc nh cũ từ bình 2 sang bình 1. Khi đó nhiệt độ bình 1 là 58 0 C. a. Tính khối lợng nớc đã rót và nhiệt độ của bình thứ hai. b. Tiếp tục làm nh vậy nhiều lần, tìm nhiệt độ mỗi bình. Cõu 3 (4 im):Hai gng phng G 1 , G 2 quay mt phn x vo nhau v to vi nhau mt gúc 60 0 . Mt im S nm trong khong hai gng. a) Hóy v hỡnh v nờu cỏch v ng i ca tia sỏng phỏt ra t S phn x ln lt qua G 1 , G 2 ri quay tr li S. b) Tớnh gúc to bi tia ti xut phỏt t S v tia phn x i qua S. Cõu 4 (4 im) Cho mch in nh hỡnh v bờn: Bit: U = 180V; R 1 = 2000; R 2 = 3000. a) Khi mc vụn k cú in tr R v song song vi R 1 , vụn k ch U 1 = 60V. Hóy xỏc nh cng dũng in qua cỏc in tr R 1 v R 2 . b) Nu mc vụn k song song vi in tr R 2 , vụn k ch bao nhiờu? Câu 5 (5 điểm ) Cho mạch điện nh hình vẽ: Hiệu điện thế đặt vào mạch U AB = 7V không đổi. Các điện trở R 1 = 2, R 2 = 3, đèn có điện trở R 3 = 3. R CD là biến trở con chạy. Ampe kế, khóa K và dây nối có điện trở không đáng kể. a. K đóng, dịch chuyển con chạy trùng với C, đèn sáng bình th- ờng. Xác định số chỉ am pe kế, hiệu điện thế và công suất định mức của đèn. b. K mở, di chuyển con chạy M đến vị trí sao cho R CM = 1 thì c- ờng độ dòng điện qua đèn là 0,5A. Tìm điện trở của biến trở R CD. c. Đóng khóa K, công suất tiêu thụ trên R 2 là 0,75W. Xác định vị trí con chạy M và tính số chỉ ampe kế khi đó. hết Đề chính thức R V U A B R 2 C R 1 V + X R 1 R 2 C D + A M _ U K N B R 3 Họ và tên thí sinh: Số báo danh : Phòng thi Chú ý: Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm Phòng giáo dục và đào tạo thanh thuỷ Hớng dẫn chấm thi chọn học sinh giỏi LP 9 TRUNG HC C S năm học 2013 - 2014 Môn : vật lý Câu 1 : ( 4 điểm ) Thời gian ngời thứ nhất đi quãng đờng ABC là : t 1 = 1 v AB + 2 v BC = 12 2BC + 4 BC = 12 5BC 1đ Thời gian ngời thứ hai đi quãng đờng ABC là : t 2 = 1 ' v AB + 2 ' v BC = 4 2BC + 12 BC = 12 7BC 1đ Ta thấy t 2 > t 1 nên ngời thứ nhất đến sớm ngời thứ hai là 30 phút = 0,5h 0,5đ Vậy ta có : t 2 - t 1 = 12 .7 BC - 12 5BC = 0,5 BC = 3km AB = 2BC = 6km 1đ Ta đợc quãng đờng ABC dài 9km. 0,5đ Câu 2: ( 3 điểm ) a) Gọi khối lợng nớc rót là m(kg); nhiệt độ bình 2 là t 2 ta có: Nhiệt lợng thu vào của bình 2 là: Q 1 = 4200.2(t 2 20) Nhiệt lợng toả ra của m kg nớc rót sang bình 2: Q 2 = 4200.m(60 t 2 ) 0,5 Do Q 1 = Q 2 , ta có phơng trình: 4200.2(t 2 20) = 4200.m(60 t 2 ) => 2t 2 40 = m (60 t 2 ) (1) 0,5 ở bình 1 nhiệt lợng toả ra để hạ nhiệt độ: Q 3 = 4200(10 - m)(60 58) = 4200.2(10 - m) Nhiệt lợng thu vào của m kg nớc từ bình 2 rót sang là; Q 4 = 4200.m(58 t 2 ) 0,5 Do Q 3 = Q 4 , ta có phơng trình: 4200.2(10 - m) = 4200.m (58 t 2 ) => 2(10 - m) = m(58 t 2 ) (2) 0,5 Từ (1) và (2) ta lập hệ phơng trình: 2 2 2 2t 40 m(60 t ) 2(10 m) m(58 t ) = = Giải hệ phơng trình tìm ra t 2 = 30 0 C; m = 2 kg 3 0,5 b) Nếu đổ đi lại nhiều lần thì nhiệt độ cuối cùng của mỗi bình gần bằng nhau và bằng nhiệt độ hỗn hợp khi đổ 2 bình vào nhau. gọi nhiệt độ cuối là t ta có: Qtoả = 10. 4200(60 t) Qthu = 2.4200(t 20); Qtoả = Qthu => 5(60 t) = t 20 => t 53,3 0 C 0,5 C©u 3 : ( 4®iÓm ) a) 1,00 Cách vẽ: + Lấy S 1 đối xứng với S qua G 1 0,25 + Lấy S 2 đối xứng với S qua G 2 0,25 + Nối S 1 và S 2 cắt G 1 tại I cắt G 2 tại J 0,25 + Nối S, I, J, S và đánh hướng đi ta được tia sáng cần vẽ. 0,25 b) Ta phải tính góc ISR. Kẻ pháp tuyến tại I và J cắt nhau tại K 0,25 Trong tứ giác IKJO có 2 góc vuông I và J và có góc O = 60 0 Do đó góc còn lại IKJ = 120 0 0,50 Suy ra: Trong ∆ JKI có: I 1 + J 1 = 60 0 0,25 Mà các cặp góc tới và góc phản xạ I 1 = I 2 ; J 1 = J 2 Từ đó: ⇒ I 1 + I 2 + J 1 + J 2 = 120 0 0,50 Xét ∆ SJI có tổng 2 góc : I + J = 120 0 ⇒ IS J = 60 0 Do vậy: ISR = 120 0 (Do kề bù với ISJ) 0,50 Câu 4 (4 điểm) a) 0,50 V R 1 I V I 1 R 2 B U Cường độ dòng điện qua R 1 là: I 1 = )(03,0 2000 60 1 1 A R U == 0,50 Cường độ dòng điện qua R 2 là: I 2 = )(04,0 3000 60180 2 A R UU AB = − = − 0,50 b) 0,50 Trước hết ta tính R V : Từ hình vẽ câu a ta có: I 2 = I V + I 1 Hay: I V = I 2 – I 1 = 0,04 - 0,03 = 0,01(A). 0,50 Vậy: R V = )(6000 01,0 60 1 Ω== V I U 0,50 Từ hình vẽ b : Ta có: U BC = I.R BC = BC BC R R U . R 1 + = 2 2 2 2 1 . . . R RR RR RR RR U V V V V + + + 0,50 Thay số vào ta được: U BC = 90V Vậy vôn kế chỉ 90V. 0,50 C©u 5: ( 5 ®iÓm ) a. ( 1,5®) - Khi k ®ãng di chuyÓn con ch¹y trïng víi C. M¹ch ®iÖn gåm : ( R 2 // R 3 ) nt R 1 0,25® - §iÖn trë t¬ng ®¬ng cña m¹ch ®iÖn : R t® = 32 32 . RR RR + + R 1 = 33 3.3 + + 2 = 3,5 Ω 0,25® - Cêng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua m¹ch chÝnh : I AB = td R U = 5,3 7 = 2A 0,25® - HiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu ®Ìn : U ® = I . 32 32 . RR RR + = 2.1,5 = 3V ⇒ U ®m = U ® = 3V 0,25® A B R 1 R 2 R 3 V A I 1 R 1 R 2 B C U + − - Công suất định mức của đèn : P = 3 2 R U d = 3 3 2 = 3W 0,25đ - Số chỉ của Ampe kế : I A = I 2 = 2 2 R U = 3 3 = 1A. 0,25đ b. (1,5đ) - Khi K mở mạch điện gồm : { } 132 )(// ntRntRRRntR MDCM 0,25đ R tđ = R CM + ( ) 23 23 . RRR RRR MD MD ++ + + R 1 = 1 + ( ) MD MD R R + + 6 3.3 +2 = 3 + MD MD R R + + 6 39 R tđ = MD MD R R + + 6 627 0,25đ - Cờng độ dòng điện qua mạch chính : I = td R U = ( ) MD MD R R 627 67 + + - Hiệu điện thế hai đầu R 2 : U 2 = I. ( ) 23 23 . RRR RRR MD MD ++ + = ( ) MD MD R R 627 6.7 + + . ( ) MD MD R R + + 6 3.3 = ( ) MD MD R R 627 3.21 + + 0,25đ 0,25đ - Cờng độ dòng điện qua đèn : I đ = MD RR U + 3 2 = MD R627 21 + = 0,5A R MD = 2,5 0,25đ Vậy R CD = R CM + R MD = 2,5 + 1 = 3,5 0,25đ c. ( 2đ) - Khi K đóng mạch điện gồm : ( ) }{ [ ] 132 //// ntRRRntRR MDCM 0,25đ X B A R CM R 2 R MD R 3 R 1 M N X R CM R DM R 2 R 1 R 3 M N B A - Gọi R DM = x ( 0 5,3 x ) R CM = 3,5 - x - Ta có điện trở R AM = ( ) 5,3 5,3. xx = 5,3 5,3 2 xx R AN = 32 32 ).( RRR RRR AM AM ++ + = 215,3 5,315,103 2 2 ++ ++ xx xx R AB = 215,3 5,315,103 2 2 ++ ++ xx xx + 2 = 215,3 5,735,175 2 2 ++ ++ xx xx 0,25đ I AB = 5,735,175 )215,3.(7 2 2 ++ ++ xx xx I 2 = 5,735,175 )215,3.(7 2 2 ++ ++ xx xx . 5,3 5,105,3 3 3 2 ++ + xx = 5,735,175 5,3.3.7 2 ++ xx = 5,735,175 5,73 2 ++ xx (1) 0,25đ Ta lại có : I 2 = 2 2 R P = 3 75,0 = 25,0 = 0,5 A (2) 0,25đ Từ (1) và (2) ta có : 5,735,175 5,73 2 ++ xx = 0,5 A -5x 2 + 17,5x + 73,5 = 147 0,25đ -5x 2 + 17,5x - 73,5 = 0 x = 1,75 0,25đ Vậy khi R CM = R DM = 1,75 hay con chạy M nằm ở trung điểm CD thì P R2 = 0,75W. 0,25đ - Số chỉ của Ampe kế : I A = I CM = 2 2 I = 2 5,0 = 0,25A. 0,25đ Ghi chú : - Nếu đáp số nào thiếu hoặc sai đơn vị thì trừ một phần hai số điểm ứng với đáp số đó nhng toàn bài không trừ quá 0,5 điểm - Nếu thí sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa.