Đề và đáp án thi học sinh giỏi môn Vật lý 9- THCS Mỹ Trinh 2010-2011.

UBND HUYỆN PHÙ MỸ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO NĂM HỌC : 2010 – 2011 Môn : VẬT LÝ Lớp 9 Đề chính thức Thời gian làm bài : 150 phút ( Không kể thời gian phát đề ) Ngày thi : 07 / 10 / 2010 Bài 1: (4 điểm ) Ba người đi xe đạp đều xuất phát từ A đi về B.Người thứ nhất đi với vận tốc là v 1 = 8 km/h. Sau 15 phút thì người thứ hai xuất phát với vận tốc là v 2 = 12 km/h. Người thứ ba đi sau người thứ hai 30 phút. Sau khi gặp người thứ nhất, người thứ ba đi thêm 30 phút nữa thì sẽ ở cách đều người thứ nhất và người thứ hai. Tìm vận tốc người thứ ba ? Bài 2: (4 điểm ) Một khối sắt có khối lượng m ở nhiệt độ 150 0 C khi thả vào một bình nước thì làm cho nhiệt độ của nước tăng từ 20 0 C lên 60 0 C. Nếu sau khi thả khối sắt thứ nhất vào nước, ta thả tiếp khối sắt thứ hai có khối lượng m 2 ở 100 0 C vào nước thì nhiệt độ cuối cùng của nước là bao nhiêu? Coi như chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa các khối sắt và nước. Bài 3: (4 điểm ) Tìm r 1 , r 2 , r 3 theo R 1 , R 2 , R 3 để mạch hình sao (hình 2) có điện trở tương đương mạch hình tam giác (hình 1) Bài 4: (3 điểm ) Vào ban đêm có một bóng đèn sáng trên đỉnh cột . Làm thế nào để xác định chiều cao của cột đèn và khoảng cách từ chỗ bạn đứng đến chân cột đèn bằng một thước gỗ thẳng, mà bạn không thể đến được chân cột đèn . (Coi như mặt đất bằng phẳng). Bài 5: (5 điểm ) Cho mạch điện như (hình vẽ 3) . Với U = 13,5V. R 1 = R 2 = 6 Ω . Điện trở của am pe kế là R A = 1 Ω . Điện trở của vôn kế là vô cùng lớn. 1. Khi khoá K mở, am pe kế chỉ 1A, vôn kế chỉ 12V. Tính R 0 và R 3 ? 2. Khi khoá K đóng, am pe kế chỉ dòng điện có cường độ 0,2A chạy theo chiều từ C đến D. Tính R 4 và số chỉ của vôn kế. (hình 1) B A C R 1 R 2 R 3 (hình 2) B A C r 1 r 2 r 3 O (hình 3) D U V A       KR 3 R 4 R 1 R 2 R 0 B A C   + - ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM THI HSG MÔN VẬT LÝ LỚP 9 Năm học: 2010 – 2011 Bài 1: (4 điểm ) Khi người thứ ba xuất phát thì người thứ nhất đã đi được quãng đường là: l 1 = v 1 .t 01 = 8 km/h . (15ph+ 30ph) = 8km/h . 3 4 h = 6 km. Còn người thứ hai đã đi được quãng đường là: l 2 = v 2 .t 02 = 12 km/h . 30ph = 12km/h . 0,5 h = 6 km. ( 0,5 điểm ) Gọi t 1 là thời gian người thứ ba bắt đầu đi, đến khi gặp người thứ nhất . Ta có : v 3 .t 1 = l 1 + v 1 .t 1 ⇒ t 1 = 1 3 1 l v v− = 3 6 v 8− (1) ( 0,5 điểm ) Gọi t 2 là thời gian người thứ ba bắt đầu đi đến khi ở giữa người thứ nhất và người thứ hai . Ta có : t 2 = t 1 + 0,5 ( h ) . Sau thời gian t 2 thì: * Quãng đường người thứ nhất đi được là: s 1 = l 1 + v 1 .t 2 = 6 + 8 ( t 1 + 0,5 ) ( 0,5 điểm ) * Quãng đường người thứ hai đi được là: s 2 = l 2 + v 2 .t 2 = 6 +12 ( t 1 + 0,5 ) ( 0,5 điểm ) * Quãng đường người thứ ba đi được là: s 3 = v 3 .t 2 = v 3 .( t 1 + 0,5 ) ( 0,5 điểm ) Theo đề ra ta có : s 2 – s 3 = s 3 – s 1 Tức là : s 1 + s 2 = 2s 3 ⇔ 6 + 8 ( t 1 + 0,5 ) + 6 +12 ( t 1 + 0,5 ) = 2 .v 3 .( t 1 + 0,5 ) ⇔ 12 = (2.v 3 – 20 ) .( t 1 + 0,5 ) (2) ( 0,5 điểm ) Thay (1) vào (2) ta được phương trình: 2 3 v – 18 v 3 + 56 = 0 ( 0,5 điểm ) Giải phương trình ra ta được hai nghiệm là: v 3 = 4 (km/h) ( loại vì v 3 < v 1 < v 2 ). v 3 = 14 (km/h ) ( 0,5 điểm ) Bài 2: (4 điểm ) Gọi M (kg) là khối lượng của nước có trong bình. c 1 , c 2 là nhiệt dung riêng của nước và sắt * Sau khi thả khối sắt thứ nhất vào bình nước ta có phương trình cân bằng nhiệt là : M. c 1 ( 60 – 20 ) = m. c 2 (150 – 60 ) ( 1 điểm ) 1 2 M.c 90 9 m.c 40 4 ⇒ = = (1) ( 0,5 điểm ) * Gọi t là nhiệt độ sau cùng khi đã thả cả hai khối sắt vào bình nước. ta có phương trình cân bằng nhiệt là : M.c 1 ( t – 20 ) = m.c 2 (150 – t ) + m 2 . c 2 (100 – t ) ( 1 điểm ) ⇒ M.c 1 ( t – 20 ) = 150 m.c 2 + 50 m.c 2 – m.c 2 .t – m 2 .c 2 . t ⇔ M.c 1 ( t – 20 ) = 200.m.c 2 – m.c 2 . ( t + t 2 ) = m.c 2 ( 200 – 1,5.t ) 1 2 M.c 200 1,5.t m.c t 20 − ⇒ = − (2) ( 0,5 điểm ) Từ (1) và (2) ta suy ra được : 9 200 1,5.t 4 t 20 − = − ⇔ ( 200 – 1,5.t ) .4 = 9. ( t – 20 ) ⇒ 800 – 6 t = 9.t – 180 ⇒ t = 0 980 65,3 C 15 ≈ ( 1 điểm ) Bài 3: (4 điểm ) Khi cả hai mạch tương đương nhau ta có + Trong mạch tam giác thì: R AB = 1 2 3 1 2 3 R .(R R ) R (R R ) + + + + Trong mạch hình sao ta có : R AB = r 2 + r 3 Từ hai phương trình trên ta suy ra : r 2 + r 3 = 1 2 1 3 1 2 3 R .R R .R R R R + + + (1) ( 0,5 điểm ) Tương tự ta có: + Trong mạch tam giác thì: R AC = 3 1 2 3 1 2 R .(R R ) R (R R ) + + + + Trong mạch hình sao ta có : R AC = r 1 + r 2 Từ hai phương trình trên ta suy ra : r 1 + r 2 = 1 3 2 3 1 2 3 R .R R .R R R R + + + (2) ( 0,5 điểm ) Tương tự ta có: + Trong mạch tam giác thì: R BC = 2 1 3 2 1 3 R .(R R ) R (R R ) + + + + Trong mạch hình sao ta có : R BC = r 1 + r 3 Từ hai phương trình trên ta suy ra : r 1 + r 3 = 1 2 2 3 1 2 3 R .R R .R R R R + + + (3) ( 0,5 điểm ) Lấy (1) + (2) + (3) vế theo vế ta được: r 1 + r 2 + r 3 = 1 2 1 3 2 3 1 2 3 R .R R .R R .R R R R + + + + (4) ( 1 điểm ) Lấy (4 ) – (1) ; (4 ) – (2) và (4 ) – (3) vế theo vế ta được: r 1 = 2 3 1 2 3 R .R R R R+ + ( 0,5 điểm ) r 2 = 1 3 1 2 3 R .R R R R+ + ( 0,5 điểm ) r 3 = 1 2 1 2 3 R .R R R R+ + ( 0,5 điểm ) (hình 1) B A C R 1 R 2 R 3 (hình 2) B A C r 1 r 2 r 3 O Bài 4: (4 điểm ) Như hình vẽ dưới : Gọi B là vị trí bóng đèn, AB là chiều cao của cột đèn. MN là thước có độ dài cho trước. Đặt thước thẳng đứng tại chỗ bạn đang đứng ( M 1 N 1 ). Chiều cao của bóng thước sẽ là: M 1 C 1 . Đánh dấu vị trí M 1 và C 1 . Di chuyển thước đến một vị trí bất kỳ nào đó , đến vị trí M 2 N 2 .Chiều cao của bóng thước ở vị trí này sẽ là: M 2 C 2 . Đánh dấu vị trí M 2 và C 2 . Ta có: ∆ ABC 1 ~ ∆ M 1 N 1 C 1 ⇒ AC 1 = 1 1 AB M N . M 1 C 1 = AB MN . M 1 C 1 (1) ( 0,5 điểm ) Ta có: ∆ ABC 2 ~ ∆ M 2 N 2 C 2 ⇒ AC 2 = 2 2 AB M N .M 2 C 2 = AB MN .M 2 C 2 (2) ( 0,5 điểm ) Lấy (2) – (1) ta có : C 2 C 1 = AB MN ( M 2 C 2 – M 1 C 1 ) ( 0,5 điểm ) ⇒ AB = 2 1 2 2 1 1 C C . MN M C M C− (3) ( 0,5 điểm ) Dùng thước đo chiều dài các khoảng cách C 2 C 1 ; M 2 C 2 ; M 1 C 1 . Ta xác định được chiều cao của cột đèn theo công thức (3) Thay (3) vào (1) ta có : A C 1 = 2 1 1 1 2 2 1 1 C C . M C M C M C− ( 0,5 điểm ) Vậy khoảng cách từ chỗ bạn đứng đến chân cột đèn là : AM 1 = AC 1 – M 1 C 1 = 2 1 1 1 2 2 1 1 C C . M C M C M C− – M 1 C 1 = M 1 C 1 ( 2 1 2 2 1 1 C C M C M C− – 1) (4) ( 0,5 điểm ) Thay các giá trị đo được vào (4) ta xác định được khoảng cách từ chỗ bạn đứng đến chân cột đèn. Bài 5: (5 điểm ) 1.Khi khoá K mở: B A M 1 N 1 C 1 M 2 N 2 C 2 B A A  R 3 C (hình 3) D V    R 1 R 2 R 0 +   - Gọi I C là cường độ dòng điện qua mạch chính . U V là số chỉ của vôn kế. Ta có: U = 13,5 = U V + I C .R 0 (1) ( 0,5 điểm ) Và U V = 12 = I 1 .R 1 + I C .R 2 = (I C – I A ). R 1 + I C .R 2 Hay 12 = (I C – 1 ). 6 + I C .6 ⇔ 18 = 12. I C ⇒ I C = 1,5 A (2) ( 0,5 điểm ) Thay (2) vào (1) ta được : R 0 = 1 Ω ( 0,5 điểm ) Cường độ dòng điện qua R 1 là I 1 = I C – I A = 1,5 – 1 = 0,5 A ⇒ U 1 = I 1 .R 1 = 0,5 . 6 = 3 V ( 0,5 điểm ) Mặt khác ta lại có : U 1 = I A .(R 3 + R A ) = 1 .(R 3 + 1) = 3V ⇒ R 3 = 2 Ω ( 0,5 điểm ) 2.Khi khoá K đóng ta có : U CD = U A = I A .R A = 0,2V. Còn : U = 13,5V = I 1 .R 1 + I 2 R 2 + I 0 .R 0 ( Học sinh có thể tính theo cách U = I 3 .R 3 + I A .R A + I 2 R 2 + I 0 .R 0 Hoặc :U = I 3 .R 3 + I 4 R 4 + I 0 .R 0 ) Mà : I 2 = I 1 + I A và I 0 = I 1 + I 3 ⇒ 13,5 = 6.I 1 + (I 1 + 0,2 ).6 +( I 1 + I 3 ).1 (3) ( 0,5 điểm ) Lại có : U 1 = I 1 .R 1 = U 3 +U A ⇔ 6I 1 = 2I 3 + 0,2 (4) ( 0,5 điểm ) Từ (4) suy ra : I 3 = 3I 1 – 0,1 Thay vào (3) ta có : I 1 = 0,775 A ( 0,5 điểm ) Do đó : I 3 = 2,225 A ; I 2 = 0,975 A ; I 4 = 2,025 A U 2 = I 2 .R 2 = 0,975. 6 = 5,85 V ( 0,5 điểm ) U 4 = U 2 + U A = 5,85 + 0,2 = 6,05 V ⇒ R 4 = 4 4 U I = 6,05 3 2,025 Ω; Vậy vôn kế chỉ giá trị là : U V = U – I 0 .R 0 = U – ( I 1 + I 3 ). R 0 = 13,5 – (0,755 + 2,225).1 = 10,52V ( 0,5 điểm ) *(Lưu ý: Họcsinh có thể giải theo cách khác mà lập luận chặt chẽ, đúng thì vẫn sẽ cho điểm tối đa cho bài đó ) (hình 3) D U V A       KR 3 R 4 R 1 R 2 R 0 B A C   + - . PHÙ MỸ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO NĂM HỌC : 2010 – 2011 Môn : VẬT LÝ Lớp 9 Đề chính thức Thời gian làm bài : 150 phút ( Không kể thời gian phát đề ) . 2) B A C r 1 r 2 r 3 O (hình 3) D U V A       KR 3 R 4 R 1 R 2 R 0 B A C   + - ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM THI HSG MÔN VẬT LÝ LỚP 9 Năm học: 2010 – 2011 Bài 1: (4 điểm ) Khi người thứ ba xuất phát thì người. M 1 C 1 . Đánh dấu vị trí M 1 và C 1 . Di chuyển thước đến một vị trí bất kỳ nào đó , đến vị trí M 2 N 2 .Chiều cao của bóng thước ở vị trí này sẽ là: M 2 C 2 . Đánh dấu vị trí M 2 và C 2 .