Đang tải... (xem toàn văn)
Đề thi HSG lớp 9 cấp huyện năm học 20142015 Huyện Tân Kỳ . Môn Vật lý lớp 9 Có Đáp án, biểu điểm. Đây là một đề thi khá chất lượng. Đề gồm 4 câu: Một câu phần quang, 1 câu phần lực đẩy Ác si met, 2 câu phần điện.
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN TÂN KỲ §Ò chÝnh thøc KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN LỚP THCS Năm học: 2014-2015 Môn: Vật lí Thời gian làm bài: 150 (không kể thời gian giao đề) (đề thi gồm 01 trang) Câu (4 điểm) Một gương phẳng hình tròn đường kính 10cm đặt bàn cách trần nhà 2m song song với mặt phẳng trần nhà, mặt phản xạ hướng lên Một nguồn sáng từ bóng đèn pin (xem nguồn sáng điểm) cách trần nhà 1m, chiếu thẳng xuống mặt gương a Hãy tính đường kính vệt sáng trần nhà b Cần phải dịch bóng đèn phía (theo phương vuông góc với gương) đoạn để đường kính vệt sáng tăng gấp đôi ? c Biết bóng đèn di chuyển câu b với vận tốc v = 2m/s Tìm vận tốc thay đổi đường kính vệt sáng ? Câu (6,0 điểm) Một khối gỗ hình hộp, đáy vuông, chiều cao nhỏ cạnh đáy 18cm Khối gỗ thả bình nước Biết trọng lượng riêng gỗ nước 9000 N/m 3, 10000 N/m3 a Tính độ cao phần gỗ mặt nước ? b Người ta đổ thêm lượng dầu vào bình lúc khối gỗ vừa ngập hết nước dầu Cho dầu không trộn lẫn vào nước Biết trọng lượng riêng dầu 7000 N/m3 Tính độ cao phần gỗ ngập dầu ? c Từ kết câu a, tính công tối thiểu để nhấn khối gỗ xuống vừa ngập ngang mặt nước ? Biết diện tích đáy bình đáy khối gỗ Sb=800 cm2, Sg= 400 cm2 Câu (6,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ, U = 24V không đổi, R1 = 12Ω, R2 = 9Ω, R3 biến trở, R4 = 6Ω Điện trở ampe kế dây dẫn không đáng kể +U a Cho R3 = 6Ω tìm cường độ dòng điện qua điện trở R1, R3 số ampe kế R1 A b Thay ampe kế vôn kế có điện trở vô lớn Tìm R3 để số vôn kế 16V R3 c Trong trường hợp câu b, di chuyển chạy để R3 tăng lên số vôn kế thay đổi ? R2 R4 Câu (4,0 điểm) Một máy bơm có ghi (220V – 500W) sử dụng hiệu điện 220V để bơm 2m nước lên độ cao 4,5m a Tính thời gian hoạt động máy bơm ? Biết trọng lượng riêng nước 10000 N/m ; hiệu suất máy bơm 90% b Tính điện trở cuộn dây máy bơm ? c Nếu máy bơm bị kẹt không quay chuyển hóa điện máy bơm ? Hiện tượng xẩy ? …………Hết……… Họ tên thí sinh……………………………………… Số báo danh………… ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CÂU Ý BIỂU ĐIỂM ĐÁP ÁN a A’ I’ B’ 0,5 S 1,5đ I A B S’ Xét tam giác S’AB đồng dạng với tam giác S’A’B’ A' B ' S ' I ' S 'I ' ' ' = ' ⇒ A B = AB ' Ta có: AB SI SI Trong AB = 10cm = 0,1m; S’I = SI = 1m; S’I’ = + = 3m → A ' B ' = 0,1 = 0,3(m) b 1,5đ Vậy đường kính vệt sáng trần nhà 0,3m = 30 cm Để đường kính vệt sáng tăng gấp đôi ta phải di chuyển bóng đèn đến gần gương Lúc ta có: S ' I ' A ' B ' 0,6 = = =6 AB 0,1 S 'I 0,5 0,5 0,5 0,25 Mà S’I = SI; S’I’ = SI + II’ Nên ta có C Vậy ta phải dịch bóng đèn lại gần gương đoạn là: h = – 0,4 = 0,6(m) = 60cm Thời gian để di chuyển bóng đèn là: t= 1đ SI + II ' II ' = → 5SI = II ' → SI = = = 0,4(m) SI 5 s h 0,6 = = = 0,3( s) v v 0,25 0,5 0,5 Cùng thời gian đường kính vệt sáng tăng thêm 0,6 – 0,3 = 0,3m Do vận tốc thay đổi đường kính vệt sáng là: s , 0,3 v = = = 1(m/s) t 0,3 , Gọi h chiều cao khối gỗ (h = 18cm); Trọng lượng riêng gỗ d = 9000N/m3 ; Trọng lượng riêng nước d2 = 10000N/m3 ; h1 chiều 2,5đ cao phần gỗ mặt nước, h2 chiều cao phần gỗ ngập nước ;Sg diện tích đáy khối gỗ, V thể tích khối gỗ, V2 thể tích 0,5 a 0,25 nước bị khối gỗ chiếm chỗ Theo ta có h1 + h2 = h = 18 cm Khối gỗ chịu lực tác dụng gồm : - Trọng lượng khối gỗ : P = d1.V = d1 Sg.h - Lực đẩy Acsimet tác dụng lên khối gỗ : FA = d2.V2 = d2.Sg.h2 Vì khối gỗ cân nên P = FA Hay d1.Sg h = d2.Sg h2 d1 h = d2.h2 B 2đ h2 = d1.h d1 h 9000.18 = = 16,2(cm) = d2 d2 10000 Vây phần nhô lên khỏi mặt nước khối gỗ cao : h1 = h – h2 = 18 – 16,2 = 1,8 (cm) Gọi chiều cao phần gỗ ngập nước dầu h x hy Ta có hx + hy = h = 18 cm (1) Thể tích nước dầu bị khỗi gỗ chiếm chỗ V x Vy; Trọng lượng riêng dầu d3= 7000 N/m3 Lúc khối gỗ chịu lực tác dụng gồm: - Trọng lượng khối gỗ : P = d1.V = d1.Sg.h - Lực đẩy Acsimet nước t/d lên khối gỗ: FA1 = d2.Vx = d2.Sg.hx -Lực đẩy Acsimet dầu t/d lên khối gỗ: FA2 = d3.Vy = d3.Sg.hy Vì khối gỗ cân nên ta có P = FA1 + FA2 Hay d1.S.h = d2.S.hx + d3.S.hy d1.h = d2.hx + d3 hy (2) Từ (1) (2) ta tính hy = h(d − d1 ) 18(10000 − 9000) = = 6(cm) d2 − d3 9000 − 7000 Vậy độ cao phần gỗ ngập dầu cm c Để khối gỗ ngập sâu thêm vào nước lực nhấn ngày phải tăng lực đẩy Acsimet tăng Ban đầu P cân với FA, khỗi gỗ ngập sâu 1,5đ thêm đoạn x lực đẩy tăng thêm ∆F A = d2.Sg.x Khi nhấn cho khối gỗ ngập từ -> h1 (vừa ngập hẳn nước) lực đẩy ∆FA tăng từ -> d2.Sg.h1 Điều có nghĩa lực nhấn F biến thiên từ -> d 2.Sg.h1 Lúc lực nhấn tính trung bình trình tức F= d S g h1 = 10000.400.10 −4.1,8.10 −2 = 3,6( N ) Do Sb = 2Sg nên nhấn khỗi gỗ xuống sâu thêm (Khi chưa ngập hết) nước dâng lên mức ban đầu nhiêu, khiến cho khối gỗ cần nửa quãng đường h mặt gỗ ngang mặt nước Như quãng đường di chuyển lực F s= 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 h1 1,8.10 −2 = = 0,9.10 − (m) 2 Công tối thiểu để nhấn khối gỗ vừa ngập nước là: Áp dung: 0,25 0,25 0,25 A = F.s = 3,6.0,9.10 -2 = 3,24.10-2 (J) 0,25 0,5 a Vẽ hình Cường độ dòng điện qua điện trở qua ampe kế : U U 24 = = 2A R1 12 R R 6.6 R34 = = = 3Ω R3 + R4 + I1 = 2,5đ I I I2 = I3 R I2 R2 0,25 I4 R 0,25 U3 = = 1A R3 0,25 Ia = I1 + I3 = + = 3A Vẽ hình Tìm R3 để số vôn kế 16V Gọi R3 = x U1 = U - UV = 24 - 16 = 8V I1 = 2,5đ U 24 = = 2A R234 12 0,25 U34 = I2.R34 = 2.3 = 6V I3 = b 0, R1 R234 = R2 + R34 = + = 12Ω 0, U 0,25 R1 U1 = = A R1 12 V 0,25 R3 I1 R2 I1 R2 = ⇒ = I R13 I + I1 R1 + R3 + R2 ⇒ 0,5 0, R2 I1 9 = = I 12 + x + 21 + x 0,25 R4 0,25 21 + x 21 + x ×I1 = × = I4 suy I = 9 Ta có UV = U3 + U4 = I3.R3 + I4.R4 = I1.R3 + I4.R4 0,25 0,25 Thay số ta có: c 1đ 21 + x x+ = 16 0,25 Giải pt ta tìm x = 6(Ω) Vậy để số vôn kế 16V R3 = 6Ω Khi R3 tăng điện trở mạch tăng 0,25 ⇒ I = I = U : giảm Rtd ⇒ U4 = I.R4 :giảm 0,25 U2 : tăng R2 0,25 ⇒ I1 = I – I2 :giảm ⇒ U1 = I1.R1 : giảm ⇒ UV = U – U : tăng 0,25 Vậy số vôn kế tăng R3 tăng 0,25 ⇒ U2 = U – U4 : tăng ⇒ I = a 1,5đ Vì U = Uđm= 220V -> P = Pđm = 500W Công có ích để đưa m3 nước lên cao 4,5m A1 = P.h = d.V.h = 10000.2.4,5 = 90 000 (J) Điện tiêu thụ để bơm m3 nước lên cao m H= 1,5đ 0,5 A1 A 90000 100% => A = 100% = 100% = 100000( J ) A H 90% 0,25 A 100000 = = 200( s) P 500 0,5 Thời gian bơm nước: A = P.t => t = b 0,25 Điện hao phí tỏa nhiệt cuôn dây máy bơm là: Ahp = Q = A – A1 = 100000 – 90000 = 10000(J) 0,5 Cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây: P = U I ⇒ I = P 500 = ≈ 2,27( Α) U 220 Điện trở cuộn dây là: Ta có Q = I2.R.t => R = Q 10000 = = 9,7(Ω) I t 2,27 2.200 Vậy điện trở cuộn dây 9,7Ω c Nếu máy bơm bị kẹt, lúc không điện chuyển hóa hoàn toàn thành nhiệt Xẩy trường hợp: 1đ Nếu máy bơm có hệ thống bảo vệ mạch điện tự ngắt, máy bơm không bị hỏng Nếu mạch bảo vệ máy bơm bị cháy đoản mạch (R dây nhỏ) Nếu học sinh nêu trường hợp cho 0,5 Lưu ý: Học sinh làm cách khác cho điểm tối đa 0,5 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25