PHÒNG GD – ĐT PHÙ CỪ ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2014 - 2015 Môn: VẬT LÝ 9 Thời gian: 150 phút (Không kể giao đề) Câu I. (6,0 điểm) 1. Một quả cầu đặc (quả cầu 1) có thể tích V = 100cm 3 được thả vào trong một bể nước đủ rộng. Người ta thấy quả cầu chìm 25% thể tích của nó trong nước và không chạm đáy bể. Tìm khối lượng của quả cầu. Cho khối lượng riêng của nước là D = 1000kg/m 3 . 2. Người ta nối quả cầu trên với quả cầu đặc khác (quả cầu 2) có cùng kích thước bằng một sợi dây nhẹ không co dãn rồi thả cả hai quả vào bể nước. Quả cầu 2 bị chìm hoàn toàn (không chạm đáy bể) đồng thời quả cầu 1 bị chìm một nửa trong nước. a. Tìm khối lượng riêng của quả cầu 2 và lực mà sợi dây tác dụng lên nó. b. Người ta đổ dầu từ từ vào bể cho đến khi phần thể tích V x của quả cầu 1 chìm trong dầu bằng phần thể tích của nó chìm trong nước. Tìm V x biết khối lượng riêng của dầu D d = 800kg/m 3 . Câu II. (4,0 điểm) Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế luôn luôn không đổi U = 12V, người ta mắc hai điện trở R 1 và R 2 . Nếu R 1 mắc nối tiếp với R 2 thì công suất điện toàn mạch là 1,44W. Nếu R 1 mắc song song với R 2 thì công suất điện toàn mạch là 6W. 1. Tính R 1 và R 2 . Biết rằng R 1 > R 2 . 2. Trong trường hợp hai điện trở được mắc song song với nhau, người ta mắc thêm điện trở R 3 nối tiếp với hai điện trở nói trên vào hiệu điện thế ban đầu, thì thấy rằng công suất điện của điện trở R 3 bằng 3 5 công suất điện của điện trở R 1 . Tính điện trở R 3. Câu III. (4,0 điểm). Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m (kg) ở nhiệt độ t 1 = 23 0 C, cho vào nhiệt lượng kế một khối lượng m (kg) nước ở nhiệt độ t 2 . Sau khi hệ cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước giảm đi 9 0 C. Tiếp tục đổ thêm vào nhiệt lượng kế 2m (kg) một chất lỏng khác (không tác dụng hóa học với nước) ở nhiệt độ t 3 = 45 0 C, khi có cân bằng nhiệt lần hai, nhiệt độ của hệ lại giảm 10 0 C so với nhiệt độ cân bằng nhiệt lần thứ nhất. Tìm nhiệt dung riêng của chất lỏng đã đổ thêm vào nhiệt lượng kế, biết nhiệt dung riêng của nhôm và của nước lần lượt là c 1 = 900 J/kg.K và c 2 = 4200 J/kg.K. Bỏ qua mọi mất mát nhiệt khác. Câu IV. (4,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên, hiệu điện thế U = 24 V không đổi. Một học sinh dùng một Vôn kế đo hiệu điện thế giữa các điểm A và B; B và C thì được các kết quả lần lượt là U 1 = 6 V, U 2 = 12 V. Hỏi hiệu điện thế thực tế (khi không mắc Vôn kế) giữa các điểm A và B; B và C là bao nhiêu ? Câu V. (2,0 điểm). Cho một bình thuỷ tinh hình trụ tiết diện đều, một thước chia tới mm, nước (đã biết khối lượng riêng D), một khối gỗ nhỏ (hình dạng không đều đặn, bỏ lọt được vào bình, không thấm chất lỏng, nổi trong nước). Hãy trình bày một phương án để xác định khối lượng riêng của gỗ. HẾT U A + C - B R 1 R 2 ĐỀ CHÍNH THỨC F A1 F A2 T 2 T 1 P 2 P 1 Họ tên thí sinh:………………… ……… Số báo danh: ……… …Phòng thi số: ……… …… Chữ ký của cán bộ coi thi số 1: …………………………………………………………………… PHÒNG GD – ĐT PHÙ CỪ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2014 - 2015 Môn: Vật lý Câu Hướng dẫn chấm Điểm Câu I 1 (2 điểm) 2 (4 điểm) a – (2 điểm) b - (2 điểm) 1. Điều kiện cân bằng: F A = P 1 => 10.D.0,25.V = m 1 .10 => m 1 = 1000.0,25.100.10 -6 = 0,025( kg) 2. a) * Lực tác dụng lên quả cầu 1: P 1 , T 1 và F A1 Lực tác dụng lên quả cầu 1: P 2 , T 2 và F A2 Điều kiện cân bằng: F A1 + F A2 + T 2 = T 1 + P 1 + P 2 Trong đó: T 1 = T 2 = T; => F A1 + F A2 = P 1 + P 2 => 10.D.V + 10.D. 2 V = 10.D 1 .V + 10.D 2 .V với D 1 = 1 m V = 6 0,025 100.10 − = 250 ( kg/m 3 ) => D 2 = 1,5D – D 1 = 1,5 . 1000 - 250 = 1250 (kg/m 3 ) *Lực mà sợi dây tác dụng lên quả cầu 2 là: T = P 2 - F A 2 = 10.D 2 .V - 10.D.V = 10.100 . 10 -6 (1250 – 1000) = 0,25N b) Lực tác dụng lên quả cầu 1: F’ A1 , F’’ A1 , T’ 1 và P 1 (F’ A1 : lực đẩy Ác-si-mét do dầu tác dụng lên quả cầu 1) Lực tác dụng lên quả cầu 2: F A2 , T’ 2 và P 2 Điều kiện cân bằng: F’ A1 + F’’ A1 + F A2 + T’ 2 = T’ 1 + P 1 + P 2 => F’ A1 + F’’ A1 + F A2 = P 1 + P 2 => 10.D d .V x + 10.D.V x + 10.D.V = 10.(D 1 + D 2 ).V => V x = 1 2 d D D D D D + − + .V = 250 1250 1000 100 800 1000 x + − + = 27,8 cm 3 . Có thể lập luận cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa 0,5đ 0,5đ 1đ Vẽ hình biểu diễn lực 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Câu II 4 điểm 1 (2,0 đ) 1. Ta có R 1 nt R 2 : R nt = nt P U 2 = 100 Ω R 1 + R 2 = 100 (1) R 1 //R 2 : R SS = SS P U 2 = 24 Ω 0,5đ 0,5đ ĐỀ CHÍNH THỨC 2 (2,0 đ) R 1 .R 2 = 2400 (2) - Kết hợp (1), (2) và Áp dụng điều kiện của bài toán ta được: R 1 = 60 Ω và R 2 = 40 Ω . 2. Ta có (R 1 // R 2 ) nt R 3 - Điện trở tương đương của đoạn mạch (R 1 //R 2 ) ntR 3 : R tđ = R 12 + R 3 = 24 + R 3 . -CĐDĐ chạy qua mạch là: I = I 12 = I 3 = 3 24 12 RR U tđ + = (3) - Hiệu điện thế đặt vào R 1 là: U 12 = U 1 = U 2 = I 12 .R 12 = 24. 24 12 3 R+ = R3 + 24 288 (V) -CĐDĐ chạy qua điện trở R 1 là: I 1 = 60 1 . 24 288 31 1 RR U + = = )24(5 24 3 R+ (4) Ta có : P 3 = 3 5 P 1 I 3 2 .R 3 = 5 3 I 1 2 .R 1 (5) Thay (3), (4) vào (5). Giải phương trình được R 3 = 16 Ω . 1đ 0,5đ 0,5đ 0,5 đ 0,5đ Câu III (4 điểm) + Khi có sự cân bằng nhiệt lần thứ nhất, nhiệt độ cân bằng của hệ là t, ta có m.c 1 .(t - t 1 ) = m.c 2 .(t 2 - t) (1) mà t = t 2 - 9, t 1 = 23 o C, c 1 = 900 J/kg.K, c 2 = 4200 J/kg.K thay vào (1) ta có : 900(t 2 - 9 - 23) = 4200(t 2 - t 2 + 9) 900(t 2 - 32) = 4200.9 => t 2 = 74 0 C và t = 74 - 9 = 65 0 C Khi có sự cân bằng nhiệt lần thứ hai, nhiệt độ cân bằng của hệ là t', ta có 2m.c.(t' - t 3 ) = (mc 1 + m.c 2 ).(t - t') (2) mà t' = t - 10 = 65 - 10 = 55, t 3 = 45 o C , Thay vào (3) ta có: 2c.(55 - 45) = (900 + 4200).(65 - 55) suy ra c = 2550 (J/kg.K) Vậy nhiệt dung riêng của chất lỏng đổ thêm vào là 2550J/kg.K 0,5đ 0,5đ 1đ 0,5đ 0, 5đ 0,5đ 0,5đ Câu IV (4 điểm) Gọi điện trở của vôn kế là R v . - Khi mắc Vôn kế vào A,B, ta có: ( R 1 // R v ) nt R 2 : => I R 1 + I v = I BC 1 2 6 6 18 V R R R ⇒ + = (1) - Khi mắc Vôn kế vào B,C, ta có R 1 nt (R 2 // R v ) => I R 2 + I v = I AB 2 1 12 12 12 V R R R ⇒ + = (2) - Từ (1) và (2) => R 2 = 2R 1 - Khi không mắc Vôn kế (thực tế): U 1 + U 2 = U = 24 (3) 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 1 1 2 2 1 2 U R U R = = (4) - Từ (3) và (4) => 1 8( )U V= 2 16( )U V= 0,5đ 0,5đ 0,5đ Câu V (2 điểm) - Đổ vào bình thuỷ tinh một lượng nước thể tích V 0 , dùng thước đo độ cao h 0 của cột nước trong bình. - Thả khối gỗ vào bình, nó chìm một phần trong nước, nước dâng lên tới độ cao h 1 , ứng với thể tích V 1 . - Nhấn chìm hoàn toàn khối gỗ vào nước, nước dâng tới độ cao h 2 , ứng với thể tích V 2 . Ta có : V gỗ = V 2 – V 0 . - Khối gỗ nổi, trọng lượng của nó bằng trọng lượng khối nước mà nó chiếm chỗ. Suy ra: D gỗ (V 2 – V 0 ) = D nước (V 1 – V 0 ) D gỗ = D nước (V 1 – V 0 )/(V 2 – V 0 ) - Do bình hình trụ có tiết diện đều S nên : D gỗ = D nước (h 1 – h 0 )/(h 2 – h 0 ) 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Ghi chú: - Các cách giải khác mà kết quả đúng vẫn cho điểm tối đa.