PHÒNG GD & ĐT CƯM’GAR ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN MÔN : VẬT LÝ 9 NĂM HỌC: 2010-2011 Thời gian 150 phút không kể thời gian giao đề Bài 1: (4 điểm). Hai vật chuyển động thẳng đều trên một đường thẳng. Nếu đi ngược chiều để gặp nhau thì sau 10s khoảng cách giữa chúng giảm đi 20 m; Nếu đi cùng chiều thì sau 10s khoảng cách giữa chúng giảm đi 4 m. a) Tính vận tốc của mỗi vật. b) Tính thời gian để chúng gặp nhau khi chúng đi cùng chiều, xuất phát cùng một lúc từ hai điểm cách nhau 100 m. Bài 2: (4 điểm). Người ta thả một miếng đồng khối lượng 200g ở nhiệt độ 100 0 C vào một nhiệt lượng kế bằng đồng khối lượng 100g đựng 738g nước ở nhiệt độ 15 0 C. Khi có sự cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế đo được là 17 0 C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4186J/kg.K. a) Hãy tính nhiệt dung riêng của đồng (bỏ qua trao đổi nhiệt ra môi trường). b) Thực tế nhiệt lượng kế chứa nước bị mất nhiệt cho môi trường đều đặn là 15% nhiệt nhận được. Tính nhiệt độ của nước khi có cân bằng nhiệt. Bài 3: (5 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình 1, trong đó U MN = 12V được giữ không đổi, điện trở R 1 = 9 Ω. Vôn kế có có R V ≈ ∞. Khi khóa K mở vôn kế chỉ 4,5V, khi khóa K đóng vôn kế chỉ 7,2V. a) Tính giá trị các điện trở R 2 và R 3 . b) Tính công suất của R 2 khi K mở và nhiệt lượng tỏa ra trên R 3 khi K đóng trong thời gian 5 phút. c) Thay vôn kế bằng ampe kế (có R A ≈ 0) thì ampe kế chỉ bao nhiêu khi khóa K mở và khi khóa K đóng. Bài 4: (4 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ(Hình 2). Biết hiệu điện thế U không đổi, R là biến trở. Khi cường độ dòng điện chạy trong mạch có cường độ 2A thì công suất toả nhiệt trên biến trở là 36W; khi dòng điện chạy trong mạch là 5A thì công suất toả nhiệt trên biến trở là 30W, bỏ qua điện trở dây nối. a) Tìm hiệu điện thế U và điện trở r. b) Mắc điện trở R 0 = 16Ω vào hai điểm A và B. Cần thay đổi biến trở R đến giá trị nào để công suất toả nhiệt trên bộ R 0 và R bằng công suất toả nhiệt trên R 0 sau khi tháo bỏ R ra khỏi mạch. Bài 5: (3 điểm). Hai gương phẳng(G 1 ) và (G 2 ) có mặt phản xạ hợp với nhau một góc α. Chiếu một tia sáng SI tới (G 1 ) dưới góc tới i 1 . a) Tìm góc tới của tia sáng đó khi gặp(G 2 ). b) Định giá trị của α để tia phản xạ trên (G 2 ) vuông góc với tia SI và song song với SI. HẾT (Hình 1) ĐỀ CHÍNH THỨC (Hình 2) ∙ U ∙ r A C R B I ٠S G 1 G 2 (Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm, chữ ký: ) PHÒNG GD & ĐT CƯM’GAR ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM BÀI THI HSG HUYỆN MÔN : VẬT LÝ 9 NĂM HỌC: 2010-2011 Câu/ mục HS viết, trình bày được Điểm Bài 1: 4 điểm Câu a: Câu b: a) Tính vận tốc của mỗi chuyển động: - Gọi vận tốc vật thứ nhất là v 1 (m/s) - Gọi vận tốc vật thứ nhất là v 2 (m/s) - Quảng đường mỗi vật đi được sau 10s chuyển động: + Vật thứ nhất đi được: s 1 = v 1 . t = 10 .v 1 (1) + Vật thứ hai đi được: s 2 = v 2 . t = 10 .v 2 (v 1 >v 2 ) (2) - Khi chúng chuyển động ngược chiều nhau khoảng cách giữa chúng giảm đúng bằng quảng đường hai vật đi được sau thời gian đã cho và nếu chuyển động cùng chiều thì khoảng cách giảm đúng bằng quảng đường vật đi nhanh trừ đi quảng đường vật đi chậm. Từ bài ra, kết hợp (1) và (2) ta có các phương trình tính khoảng cách giảm giữa hai vật như sau: + đi ngược chiều: l 1 = 10(v 1 + v 2 ) = 20(m) (3) + đi cùng chiều: l 2 = 10(v 1 – v 2 ) = 4(m) (4) - Giải hệ pt Từ (3) và (4) ta được: 20 v 2 = 16 => v 2 = 0,8(m/s) - Thay vào (3) hoặc (4) tính được v 1 = 1,2 m/s. b) Tính thời gian gặp nhau khi đi cùng chiều theo đề bài: - Để gặp nhau vật 1 phải đi được quảng đường đúng bằng quảng đường vật 2 đi được + khoảng cách 2 vật trước lúc chuyển động: Nên ta có : s 1 ’= v 1 .t = l + s 2 ’ = l + v 2 .t => v 1 .t = l + v 2 .t => t(v 1 – v 2 ) = l Thay số ta có: t = 1 2 l v v− 100 100 1,2 0,8 0,4 = − = 250(s) 2,50đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25 đ 0,5đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 1,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Bài 2: 4 điểm Câu a: Câu b: a) Tính nhiệt dung riêng của đồng: - Chỉ ra khối lượng, nhiệt dung riêng, nhiệt độ đầu, nhiệt độ cuối cả các vật(nước, nhiệt lượng kế, miếng đồng). + Nhiệt lượng nước thu vào: C 1 m 1 (t 2 – t 1 ) + Nhiệt lượng nhiệt lượng kế thu vào : C 2 m 2 (t 2 – t 1 ) + Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra: C 2 m 3 (t 3 – t 2 ) - Từ dự kiện có PT cân bằng nhiệt: C 1 m 1 (t 2 – t 1 ) + C 2 m 2 (t 2 – t 1 ) = C 2 m 3 (t 3 – t 2 ) (*) => ( ) ( ) ( ) 2 3 3 2 2 2 1 1 1 2 1 C m t t m t t C m t t − − − = − => C 2 = ( ) ( ) ( ) 1 1 2 1 3 3 2 2 2 1 C m t t m t t m t t − − − − = 4186. 0,738(17 15) 0,2(100 17) 0,1(17 15) − − − − - Tính đúng : C 2 = 376,74 (J/kg.K) b) Tính nhiêt độ cân bằng khi có mất nhiêt cho môi trường: - Từ PT(*) và nhiệt mất cho môi trường ta có : C 1 m 1 (t 2 – t 1 ) + C 2 m 2 (t 2 – t 1 ) = C 2 m 3 (t 3 – t 2 ). 0,75 => t 2 ( C 1 m 1 + C 2 m 2 + 0,75C 2 m 3 ) = C 1 m 1 t 1 + C 2 m 2 t 1 + 0,75.C 2 m 3 t 3 => t 2 = 1 1 1 2 2 1 2 3 3 1 1 2 2 2 3 C m t + C m t + 0,75.C m t C m + C m + 0,75C m Thay số tính được: 2,50đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ 0,5đ 1,50 đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ t 2 = 4186.0,738.15 376,74.0,1.15 0,75.376,74.0,2.100 4186.0,738 376,74.0,1 0,75.376,74.0,2 + + + + t 2 = 46339,02 + 565,11 + 5651,1 3089,268 + 37,674 + 56,511 = 52555,478 3183, 453 = 16,6 ( 0 C) 0,5đ Bài 3: 5 điểm Câu a: Câu b: Câu c: a/ Khi K mở: Đoạn mạch chỉ có R 1 nối tiếp R 2 và vôn kế đo hiệu điện thế 2 đầu R 1 . Ta có: 1 1 1 4,5 0,5( ) 9 U I I A R = = = = Điện trở tương đương của đoạn mạch: 12 24( ) 0,5 MN tđ U R I = = = Ω )(15924 12 Ω=−=−=⇒ RRR tđ Khi K đóng đoạn mạch có R 1 nt (R 2 //R 3 ). Vôn kế đo hiệu điện thế 2 đầu R 1 . Ta có: 1 1 1 7,2 0,8( ) 9 U I I A R ′ ′ ′ = = = = Điện trở tương tương của đoạn mạch: 12 15( ) 0,8 MN tđ U R I ′ = = = Ω ′ Điện trở tương đương của đoạn mạch R 2 //R 3 là: )(6915 123 Ω=−=− ′ = RRR Với 23 2 3 3 23 2 1 1 1 1 1 1 1 1 6 15R R R R R R = + ⇒ = − = − => R 3 =10( Ω ) b/ Tính P 2 khi K mở và Q 3 khi K đóng: + P 2 = I 2 2 .R 2 = (0,5) 2 .15 = 3,75(W) + Khi K đóng hiệu điện thế 2 đầu R 3 : U 3 = U MN – U’ 1 = 12 – 7,2 = 4,8 (V) Cường độ dòng điện qua R3: 3 3 3 4,8 0,48( ) 10 U I A R = = = Nhiệt lượng tỏa ra trên R 3 : 2 2 3 3 3 . . (0,48) .10.300 691,2( )Q I R t J= = = c/ Số chỉ của ampe kế khi K mở và đóng: + K mở, dòng điện không qua R 1 , đoạn mạch chỉ có R 2 : Nên số chỉ của am pe kế là: 2 12 0,8( ) 15 U I A R = = = K đóng, dòng điện không qua R1, đoạn mạch có R 2 //R 3 : Nên số chỉ của am pe kế là: )(2 6 12 23 A R U I === ′ 2,00đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 1,50đ 0,75đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 1,50đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ Bài 4: 4 điểm Câu a: a) Tính U và r: - Gọi hiệu điện thể giứa hai đầu r và của biến trở lần lượt là U r , U b + Ta có : U r = I . r và U b = P b / I + Vì r và biến trở mắc nối tiếp nên : U r + U b = U + I thay đổi do điều chỉnh biến trở theo bài ra ta có hệ PT: 2.r + 36 2 = U (1) 5. r + 30 5 = U( vì U không đổi) (2) Trừ (1) cho (2) vế theo vế ta được : - 3r + 12 = 0 => r = 4(Ω) + Thay r vào (1) ta tìm được U = 2 . 4 + 18 = 26 (V) 1,50đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Câu b b) Tính R để công suất đm AB không đổi (có R và tháo R) : - Từ công thức : P = U.I = I 2 R + Công suất đm AB khi R tháo ra ngoài: P 1 = ( 0 U r R+ ) 2 .R 0 (hình 2a) + Công suất tiêu thụ của đm AB khi có R// với R 0 thì: P 2 = 2 U x r ÷ + .x, với x = 0 0 .R R R R+ (Hình 2b) Vì P 1 = P 2 nên ta có: ( ) 2 2 0 U r R+ .R 0 = ( ) 2 2 U x r+ .x (*) - Giải phương trình (*) bằng cách thay r và R 0 Ta được: 2 1 25 8 16 x x x = + + và Giải được : x 1 = 16 ; x 2 = 1. - Thay giá trị của x tìm ra R = 0(Ω) và R’ = 16/15(Ω) 2,50 đ 0,25đ 0,5đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ (hình vẽ) Bài 5: 3 điểm Câu a: 1,50đ Câu b 1,50đ a) Tìm góc tới i 2 với (G 2 ): - Vẽ được tia tới SI và các góc tới i 1 và góc phản xạ i 1 ’ qua(G 1 ). Vẽ được Góc tới i 2 và góc phản xạ i 2 ’ qua (G 2 ). - Đặt tên cho góc, điểm cần thiết. - Theo định luật phản xạ ánh sáng ta tính được: i 2 = 90 0 – OKI (1) KIO = 90 0 – i 1 (2) Trong tam giác IOK ta có: OKI = 180 0 – (α + KIO) (3) + Từ các đẳng thức trên ta có : i 2 = 90 0 – [180 0 – (α + KIO)] = - 90 0 + α + KIO = - 90 0 + α + 90 0 – i 1 = α – i 1 b) Xác định α để KN vuông góc và // với SI: - Khi KN vuông góc với SI ta có: 2(i 1 + i 2 ) = 90 0 nên (i 1 + i 2 ) = 45 0 Từ kết quả câu a ta có α = i 1 + i 2 = 45 0 - Khi KN // với SI thì : góc SIK + góc IKN = 180 0 . Hay 2(i 1 + i 2 ) = 180 0 => i 1 + i 2 = 90 0 Vậy : α = i 1 + i 2 = 90 0 1,50đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 1,50đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Ghi chú: - Học sinh có thể có cách giải khác như đối với bài 1 HS có thể lập phương trình theo tọa độ x. Nhưng dù cách nào thì cũng phải đủ lập luận trên kiến thức vật lý và toán học mới cho điểm tối đa của ý đó, câu đó. - Nếu học sinh thiếu lập luận, thiếu đơn vị, tính kết quả sai(từ 2 lỗi trở lên) thì trừ 0,5 diểm 1 lần cho toàn bài, trừ 0,25 điểm nếu phạm 1 lỗi. - Nếu lập luận sai kết quả đúng thì không cho điểm ở câu đó, phần đó. (Hình 2a) B R 0 ∙ U ∙ r A C (Hình 2b) R 0 R ∙ U ∙ r B A ٠ S I G 1 G 2 O K N . không giải thích gì thêm, chữ ký: ) PHÒNG GD & ĐT CƯM’GAR ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM BÀI THI HSG HUYỆN MÔN : VẬT LÝ 9 NĂM HỌC: 2010-2011 Câu/ mục HS viết, trình bày được Điểm Bài 1: 4 điểm Câu