PHÒNG GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP HUYỆN HUYỆN ĐỨC TRỌNG NĂM HỌC 2010 – 2011 ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ Thời gian làm bài : 150 phút (Không kể thời gian phát đề) Câu 1: (4 điểm) Cho bình hình chữ U có tiết diện hai nhánh bằng nhau (Hình 1), chứa hai chất lỏng có trọng lượng riêng d 1 > d 2 , ở giữa có vách ngăn nhẹ. Phần nối giữa hai nhánh có thể tích không đáng kể. Ban đầu, vách ngăn được giữ ở đáy bình và các chất lỏng có cùng độ cao H. Thả vách ngăn ra. a.Tìm độ chênh lệch giữa mực mặt thoáng của hai chất lỏng. b. Đổ thêm chất lỏng có trọng lượng riêng d 3 vào cho đến khi mực chất lỏng d 1 và d 2 ngang nhau. Tìm độ cao cột chất lỏng d 3 . Biết các chất lỏng không trộn lẫn vào nhau. c.Tìm độ lớn của d 3 để độ cao của cột chất lỏng này bằng độ chênh lệch giữa hai mực chất lỏng ở câu a. Câu 2: (4 điểm) Một nguồn sáng hình cầu bán kính 3cm được đặt cách dĩa chắn sáng, bán kính 6cm một khoảng 2m. Tìm diện tích bóng đen và vùng nửa tối trên màn đặt cách đĩa chắn sáng 1m. Biết đĩa chắn sáng, màng đặt song song với nhau và vuông góc với trục nối tâm của nguồn sáng với đĩa chắn sáng. Câu 3 : (5điểm) Cho mạch điện như hình vẽ. Biết R 1 = R 3 = R 4 = 4 Ω , R 2 = 2 Ω ; U = 6V. a. Khi nối giữa A và D bằng một vôn kế thì số chỉ của vôn kế bằng bao nhiêu? Biết vôn kế có điện trở rất lớn. b.Khi nối giữa A và D bằng một ampe kế thì ampe kế chỉ bao nhiêu? Biết ampe kế có điện trở rất nhỏ. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch trong trường hợp này. Câu 4:(5điểm) Có 100g nước đá ở - 7,5 0 C. a.Tính nhiệt lượng cần thiết để đưa nước đá lên 0 0 C. b. Khi nước đá ở 0 0 C, người ta đặt một thỏi kim loại bằng đồng có khối lượng 150g ở 100 0 C lên trên. Tính khối lượng nước đá tan. c. Sau đó, tất cả được đặt vào bình kín, cách nhiệt. Tìm khối lượng hơi nước sôi ở 100 0 C cần phải dẫn vào để toàn bộ hệ thống có nhiệt độ 20 0 C. Cho biết nhiệt dung riêng của nước, nước đá, đồng lần lượt là 4200J/kg.K, 1800J/kg.K và 380J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá : 3,4.10 5 J/kg, nhiệt hóa hơi của nước : 2,3.10 6 J/kg. (Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình kín và môi trường ngoài). Câu 5:(2 điểm) Một quả cầu sắt bên trong có một lỗ rỗng. Biết khối lượng riêng của sắt là D, xác định thể tích của phần lỗ rỗng đó với các dụng cụ sau: cân và bộ quả cân, nước ( quả cầu có thể bỏ lọt vào trong bình chia độ). Hết R 1 R 2 C R 3 R 4 B D A U - + (Hình 1) H d 1 d 2 PHÒNG GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP HUYỆN HUYỆN ĐỨC TRỌNG NĂM HỌC 2010 – 2011 ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ CÂU ĐÁP ÁN ĐIỂM 1(4đ) a.(Hình 1) Do d 1 > d 2 , áp suất ở vách ngăn chứa chất lỏng d 1 lớn hơn nên chất lỏng d 2 bị đẩy dâng lên. Gọi ∆ h là độ chênh lệch giữa hai mực chất lỏng. Xét hai điểm A và B ta có : p A = p B Hay d 2 .H = d 1 .(H - ∆ h) Tính được: ∆ h = 1 2 1 ( )d d H d − . (1) b. (Hình 2) Để hai mực chất lỏng d 1 và d 2 ngang nhau, cần đổ chất lỏng d 3 vào nhánh của chất lỏng d 2 . Gọi chiều cao cột chất lỏng d 3 là ∆ h’. Xét áp suất tại hai điểm C, D ta có: d 1. .H = d 2 H + d 3 ∆ h’ Suy ra : ∆ h’ = 1 2 3 d d H d − . (2) c. Từ (1) và (2) để ∆ h’ = ∆ h thì d 3 = d 1 0,5đ 0,5đ 0,75đ 0,5đ 0,5đ 0,75đ 0,5đ 2 (4đ) Hình vẽ 2m 1m a. Xét ∆ CKM ~ ∆ CJA(g.g) Suy ra : JA CJ KM CK = ⇒ IO IH CJ CK JA KM == 0,5đ N M K C J H A B O I A B h h H (Hình 1) (Hình 2) d 1 h’ d 2 H d 3 C D Mà AJ = IC – AO. Tính được KM = 1,5cm Tính : HM = HK + KM = CI + KM = 7,5cm Diện tích bóng đen : S 1 = π . HM 2 = 176,625cm 2 . b.Xét ∆ CKN ~ ∆ CJB(g.g) Suy ra: CK CJ OBCI CK CJ JB KN JB CJ KN CK + ==⇒= . Tính được KN = 4,5cm Tính được HN = HK + KN = 10,5cm. Diện tích bóng chiếu : S 2 = π .HN 2 = 346,186cm 2 . Vùng nửa tối là hình vành khăn có diện tích : S = S 2 – S 1 = 169,56cm 2 . 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 3 (5đ) Câu a : Do vôn kế có điện trở rất lớn nên không có dòng điện chạy qua nó. Mạch điện xem như gồm : [(R 3 nt R 4 )//R 2 ] nt R 1 R 34 = R 3 + R 4 = 8 Ω Tính được R CB = 1,6 Ω Tính được điện trở tương đương của cả mạch R = 5,6 Ω Tính được cường độ dòng điện chạy qua mạch chính I =1,07A Hiệu điện thế giữa hai điểm C và B U CB = 1,72V Cường độ dòng điện chạy qua R 3 , R 4 : I’ = 34 CB U R = 0,215A Số chỉ của vôn kế :U AD = U AC + U CD =IR 1 +I’R 3 = 5,14V Câu b : Ta có sơ đồ mạch điện Do điện trở của ampe kế nhỏ, chập A và D mạch gồm [(R 1 // R 3 ) nt R 2 ] // R 4 Tính R 13 = 2 Ω Tính được R’= R 13 + R 2 = 4 Ω và I 2 = 2 U R = 1,5A U 13 = I 2 R 13 = 3V. Tính được I 1 = 0,75A, I 4 = 1,5A . Từ đó tính được : I = I 2 + I 4 = 3A Số chỉ của ampe kế là : I 0 = I – I 1 = 2,25A. * Tính được điện trở tương đương của cả mạch : R = 2 Ω 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,5 đ 0,25 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,25 đ 0,5 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,5 đ 0,5 đ 4 a.Tinh được nhiệt lượng cần thiết để đưa nước lên 0 0 C : Q =1350J 1đ U R 1 R 1 R 2 R 1 R 2 U + V B D A R 4 R 3 - C A A D R 4 C B R 3 R 2 B U R 4 R 3 A D + - + - C (5đ) b. Gọi ∆ m là khồi lượng nước đá đã tan ; ∆ m. λ = m 1 .C 1 (t 2 – t 1 ) = 0,15.380(100 – 0) Tính được : ∆ m = 16,76g c.Tính được nhiệt lượng hơi nước tỏa ra khi ngưng tụ và giảm xuống 20 0 C Q 1 = 2,636.10 6 . m (J) Tính được nhiệt lượng cần thiết để lượng nước đá còn lại nóng chảy ở 0 0 C Q 2 = λ .m’ = 28301,6J Tính được nhiệt lượng thu vào để tăng nhiệt độ từ 0 0 C lên 20 0 C Q 3 = 8400J Tính được nhiệt lượng thu vào để thỏi đồng tăng nhiệt độ từ 0 0 C lên 20 0 C Q 3 = 1140J Tinh được nhiệt lượng nước đá, nước và thỏi đồng thu vào để tăng nhiệt độ từ 0 0 C lên 20 0 C. Q’ = 37841,69J Tính được khối lượng hơi nước sôi ở 100 0 C : m’’ = 14,36g 1,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 5 (2đ) Dùng cân và các quả cân xác định khối lượng của quả cầu sắt : m Từ đó xác định được thể tích V 1 của phần sắt : V 1 = m D Dùng bình chia độ (có chứa nước) xác định thể tích toàn phần của vật : V Thể tích của lỗ rỗng : V l = V - V 1 = V - m D 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ * Hướng dẫn chấm : - Giải cách khác đúng, phù hợp với chương trình THCS vẫn cho tròn số điểm của phần đó. - Sai hoặc thiếu đơn vị ở kết quả (đáp số) thì trừ 0,25 điểm cho mỗi chỗ sai hoặc thiếu. Hết . của lỗ rỗng : V l = V - V 1 = V - m D 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ * Hướng dẫn chấm : - Giải cách khác đúng, phù hợp với chương trình THCS vẫn cho tròn số điểm của phần đó. - Sai hoặc thiếu đơn vị. nước lên 0 0 C : Q =1350J 1đ U R 1 R 1 R 2 R 1 R 2 U + V B D A R 4 R 3 - C A A D R 4 C B R 3 R 2 B U R 4 R 3 A D + - + - C (5đ) b. Gọi ∆ m là khồi lượng nước đá đã tan ; ∆ m. λ = m 1 .C 1 (t 2 . độ). Hết R 1 R 2 C R 3 R 4 B D A U - + (Hình 1) H d 1 d 2 PHÒNG GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP HUYỆN HUYỆN ĐỨC TRỌNG NĂM HỌC 2010 – 2011 ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT