Đề và đáp án thi chọn học sinh giỏi lớp 9 Quảng Bình 2013-2014 môn vật lý

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Họ và tên: Số báo danh: KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2013 – 2014 Khóa ngày: 28/ 3/2014 Môn: VẬT LÍ LỚP 9 THCS Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề) Đề gồm có 01 trang Câu 1 (2.5 điểm) Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm. Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi thẳng đứng trong nước thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm. a) Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước sẽ cao bao nhiêu? (Biết khối lượng riêng của nước và thanh lần lượt là D 1 = 1g/cm 3 ; D 2 = 0,8g/cm 3 ). b) Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh, biết thanh có chiều dài l = 20cm; tiết diện S’ = 10cm 2 . Câu 2 (2.0 điểm) Rót một lượng nước có khối lượng m 1 = 0,5kg ở nhiệt độ t 1 =20 0 C vào một nhiệt lượng kế, rồi thả một cục nước đá có khối lượng m 2 = 0,5kg ở nhiệt độ t 2 = -15 0 C vào trong nước. Cho nhiệt dung riêng của nước c 1 = 4200J/kgK, của nước đá là c 2 = 2100J/kgK. Nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3,4.10 5 J/kg. Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế. a. Tìm nhiệt độ của hỗn hợp sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập. b. Tìm khối lượng của nước đá thành nước (hoặc của nước thành nước đá). Câu 3 (2.0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ: U = 24V,R 1 = 4 Ω , R 2 = 20 Ω , Đèn Đ ghi (6V – 6W), con chạy C của biến trở R 2 có thể trượt dọc trên R 2 từ A đến B. a) Xác định vị trí của C để đèn sáng bình thường. b) Khi C dịch chuyển từ trái sang phải (từ phía A sang B) thì độ sáng của đèn thay đổi như thế nào? Câu 4 (2.5 điểm) Hai điểm sáng S 1 và S 2 cùng nằm trên trục chính, ở về hai bên của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính lần lượt là 6 cm và 12 cm. Khi đó ảnh của S 1 và ảnh của S 2 tạo bởi thấu kính là trùng nhau. a, Hãy vẽ hình và giải thích sự tạo ảnh trên. b, Từ hình vẽ đó hãy tính tiêu cự của thấu kính. Câu 5 (1.0 điểm) Khi dọn phòng thí nghiệm của nhà trường, Hiếu tìm thấy mấy cái điện trở và một vôn kế cũ. Khi kiểm tra, Hiếu thấy vôn kế vẫn hoạt động bình thường, nhưng bạn chỉ có thể nhìn được kim của vôn kế chỉ mấy vạch mà không thấy được giá trị ứng với mỗi vạch chia là bao nhiêu. Trong số các điện trở thì có một cái có ghi giá trị R o = 3,9kΩ, còn các điện trở khác đều bị mất hết nhãn. Hiếu đã dùng một nguồn điện không đổi phù hợp với vôn kế và một số dây nối có điện trở không đáng kể để đo giá trị của tất cả các điện trở còn lại. Hỏi Hiếu đã làm như thế nào? ……………………. Hết……………………… Đ U R 1 R 2 C A + - B HƯỚNG DẪN VÀ ĐÁP ÁN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG TỈNH LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2013 – 2014 Môn: VẬT LÍ Khóa ngày 28-3-2014 Câu Nội dung Điểm Câu 1 (2,5 đ) a) (1,25 đ). Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l. Ta có trọng lượng của thanh: P = 10.D 2 .S’.l ………………………………………………………………………………………………………. Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần chìm trong nước : V = ( S – S’).h Lực đẩy Acsimet tác dụng vào thanh : F 1 = 10.D 1 (S – S’).h ………………………….……… Do thanh cân bằng nên: P = F 1 ⇒ 10.D 2 .S’.l = 10.D 1 .(S – S’).h ⇒ h S SS D D l . ' ' . 2 1 − = (*) ………………………………………………………….…………………………. Khi thanh chìm hoàn toàn trong nước, nước dâng lên một lượng bằng thể tích thanh. Gọi V o là thể tích thanh. Ta có : V o = S’.l Thay (*) vào ta được: hSS D D V ).'.( 2 1 0 −= Lúc đó mực nước dâng lên 1 đoạn ∆h (so với khi chưa thả thanh vào) h D D SS V h . ' 2 1 0 = − =∆ ………………………………………………………………… …………………… Từ đó chiều cao cột nước trong bình là: H’ = H +∆h =H + h D D . 2 1 → H’ = 25 cm …… b) (1,25 đ). Lực tác dụng vào thanh lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F 2 và lực tác dụng F. Do thanh cân bằng nên : F = F 2 - P = 10.D 1 .V o – 10.D 2 .S’.l F = 10( D 1 – D 2 ).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N ……………………………………… ……. Từ pt(*) suy ra : '.3'.1. 1 2 SS h l D D S =         += Do đó khi thanh đi vào nước thêm 1 đoạn x có thể tích ∆V = x.S’ thì nước dâng thêm một đoạn: 2'2' x S V SS V y = ∆ = − ∆ = Khi nước vừa ngập hết thanh thì y = cmh D D hh 2.1 2 1 =         −=−∆ nghĩa là : 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 H h l P F 1 S’ + ’ H h P F 2 F l 42 2 =⇒= x x …………………………………………… …………………….… Và lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F = 0,4 N nên công thực hiện được: 2 3 1 1 . .0,4.4.10 8.10 2 2 A F x J − − = = = ……………………………………………………….…………. Câu 2 (2,0 đ) a) (1,25 đ). Khi được làm lạnh tới 0 0 C, nước tỏa ra một nhiệt lượng: Q 1 = m 1 c 1 (t - 0) = 0,5. 4200.20= 42000 (J). ………………………………………………………………… Để làm "nóng" nước đá tới 0 0 C cần tiêu tốn một nhiệt lượng: Q 2 = m 2 c 2 (0 - t 2 )= 0,5.2100.[0- (-15)] = 15750 (J). ………………………….…………………………… Muốn làm cho toàn bộ nước đá tan cần phải có một nhiệt lượng: Q 3 = L. m 2 = 3,4.10 5 .0,5 = 170000(J). ………………………………………………………………………… Vì:Q 2 +Q 3 > Q 1 > Q 2 Nên chỉ có một phần nước đá chuyển thành nước và hệ thống ở 0 0 C . …………………………………………………………………………………………………………………………………. b) (0,75 đ) Lượng nước đá thành nước là : 1 2 1 2 Q Q m Q Q m 77,2g − λ = − ⇒ = = λ ……………………………………………….…………………… 0,25 0,25 0,25 0,5 0,75 Câu 3 (2,0 đ) a) (1,25 đ) Đặt R AC =x (0<x<20); R đ = 6 Ω 6 (20 ) 6 AB x R x x = + − + ……………………………………………………………………………………………… ……… - Cường độ dòng điện mạch chính: x x x RR U I AB −+ + + = + = 20 6 6 4 24 1 ……….…………….… - Hiệu điện thế hai đầu bóng đèn: 2 6 6 .24 6 144 24 AC x x U I x x x = = + + − ……………………………. - Để đèn sáng bình thường thì 6 12 AC U V x= ⇒ = Ω ………………………………………….……… b) Viết lại biểu thức của U AC : 6.24 144 24 AC U x x = + − ………………………………………………………….…………………………………………………. Khi dịch chuyển con chạy thì x tăng, 144/x giảm và 24-x giảm hay mẫu số giảm nên U AC tăng. Do đó, đèn sáng mạnh lên ………………………………………… …………………………. 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 a) (1,25 đ). Giải thích : - Hai ảnh của S 1 và của S 2 tạo bởi thấu kính trùng nhau nên phải có một ảnh thật và một ảnh ảo ……………………………………………………………………………………………………………………… 0,5 0,5 M I N O F ' F S S S ' 1 2 Câu 4 (2,5 đ) - Vì S 1 O < S 2 O → S 1 nằm trong khoảng tiêu cự và cho ảnh ảo; S 2 nằm ngoài khoảng tiêu cự và cho ảnh thật. …………………………………………………………………………………… b) (1,25 đ). Tính tiêu cự f : - Gọi S’ là ảnh của S 1 và S 2 . Ta có : 1 S I // ON → 1 S S S I S O 6 S O S N S O ′ ′ ′ − = = ′ ′ ′ OI//NF' → S O S I S O S F' S N S O f ′ ′ ′ = = ′ ′ ′ + ⇒ S O 6 S O ′ − ′ = S O S O f ′ ′ + ⇒ f.S O = 6(S O + f) ′ ′ (1) ……………… - Vì 2 S I // OM , tương tự như trên ta có : 2 S F S O S M S O S S S I ′ ′ ′ = = ′ ′ ′ ⇒ S O f S O ′ − = ′ ′ ′ + S O S O 12 ⇒ f.S O = 12(S O - f) ′ ′ (2) - Từ (1) và (2) ta có : f = 8 (cm) 0,25 0,5 0,5 0,25 Câu 5 (1,0 đ) Số chỉ của vôn kế tỷ lệ với số vạch chia nên nếu kim lệch n vạch thì số chỉ của vôn kế nCU o .= với C là hằng số. Bước 1: Mắc trực tiếp vôn kế vào nguồn có hiệu điện thế o U (xem hình 1) kim vôn kế lệch o n vạch, ta có oo nCU .= Bước 2: Mắc vôn kế nối tiếp với o R rồi mắc vào hai cực của nguồn (xem hình 2), kim vôn kế lệch 1 n vạch, ta có: )1( . 1 1 1 1 10 1 1 o o vo o vov R nn R n R nCnC R nC R UU R U I − =⇔ − =⇔ − == Bước 3: Mắc vôn kế nối tiếp với x R rồi mắc vào hai cực của nguồn (xem hình vẽ), kim vôn kế lệch 2 n vạch, ta có: )2( . 2 2 2 2 2 20 2 2 x o vx o vv R nn R n R nCnC R nC R UU R U I − =⇔ − =⇔ − == Từ (1) và (2) ta tìm được 1 1 1 2 − − = n n n n RR o o ox . Lặp lại bước 3 với các điện trở còn lại, bạn có thể tìm được điện trở của chúng. 0,25 . 0,25 0,25 0,25 * Ghi chú:1. Phần nào thí sinh làm bài theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa phần đó. 2. Không viết công thức mà viết bằng số các đại lượng, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. 3. Ghi công thức đúng mà: 3.1. Thay số đúng nhưng tính toán sai thì cho nửa số điểm của câu. 3.3. Thay số từ kết quả sai của ý trước dẫn đến sai thì cho nửa số điểm của ý đó. 4. Nếu sai hoặc thiếu đơn vị 3 lần trở lên thì trừ 0,5 điểm cho toàn bài. 5. Điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 điểm. U o V   R V n 0 U o   V R V n 1 R 0 I 1 U o   V R V n 2 R x I 2 . SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH ĐỀ THI CHÍNH THỨC Họ và tên: Số báo danh: KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2013 – 2014 Khóa ngày: 28/ 3/2014 Môn: VẬT LÍ LỚP 9 THCS Thời gian: 150 phút. DẪN VÀ ĐÁP ÁN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG TỈNH LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2013 – 2014 Môn: VẬT LÍ Khóa ngày 28-3-2014 Câu Nội dung Điểm Câu 1 (2,5 đ) a) (1,25 đ). Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l thời gian giao đề) Đề gồm có 01 trang Câu 1 (2.5 điểm) Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm. Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó