đề đáp án thi hsg môn vật lý 9 huyện Bình Giang

PHÒNG GD&ĐT BÌNH GIANG ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN NĂM HỌC: 2015 - 2016 MÔN: VẬT LÍ - LỚP Thời gian làm bài: 150 phút (Đề gồm trang) Câu (1,5 điểm) Một người xe đạp quãng đường AB chia thành ba đoạn liên tiếp Quãng đường đầu người với vận tốc v1 = 5km/h, quãng đường với vận tốc v2 = 15km/h đoạn cuối người với vận tốc v3 = 7,5km/h Tính vận tốc trung bình người quãng đường AB Câu (1,5 điểm) Một khối gỗ hình hộp chữ nhật, diện tích đáy S = 100cm2, chiều cao h = 20cm thả nước cho khối gỗ thẳng đứng Biết trọng lượng riêng gỗ d g = d nc trọng lượng riêng nước 10000N/m3 a) Tính chiều cao phần chìm nước khối gỗ b) Tính công lực để nhấc khối gỗ khỏi nước (Bỏ qua thay đổi mực nước) Câu (2,0 điểm) Cho hai bình đựng nước, bình chứa kg nước 800C, bình chứa kg nước 200C Đầu tiên rót phần nước từ bình sang bình 2, đến nhiệt độ bình cân người ta lại rót từ bình bình lượng nước lần đầu nhiệt độ cân bình 76 0C (Bỏ qua nhiệt lượng trao đổi với môi trường vỏ bình) a) Tìm nhiệt độ cân bình lượng nước rót từ bình sang bình b) Tiến hành lần rót tiếp từ bình sang bình với lượng nước lần Tìm nhiệt độ cân nước bình Câu (2,5 điểm) Cho mạch điện hình vẽ: Biết R1 = Ω , R2 = R4 = Ω , U = 7,8V Bỏ qua điện trở khóa k dây nối a) Khi khóa k mở cường độ dòng điện qua R1 lớn gấp lần cường độ dòng điện qua R2 Tính R3 b) Đóng khóa k Tính cường độ dòng chạy qua khóa k rõ chiều dòng điện qua khóa k A C R1 R3 B k R2 R4 D + - Câu (2,5 điểm) Cho mạch điện hình vẽ: Biết R1 = Ω ; R2 = Ω ; RMN = 16 Ω ; U không đổi, điện trở dây nối ampe kế không đáng kể, điện trở vôn kế lớn a) Khi chạy C trung điểm MN vôn kế 10V Tìm số ampe kế giá trị hiệu điện U b) Xác định vị trí chạy C để công suất tiêu thụ toàn biến trở cực đại A V R1 B R2 M C N A - -Họ tên học sinh:……………………………………Số báo danh:………….………… Chữ kí giám thị 1: ……………………… Chữ kí giám thị 2:…………….……… … PHÒNG GD&ĐT BÌNH GIANG HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN NĂM HỌC: 2015 - 2016 MÔN: VẬT LÍ - LỚP (Hướng dẫn chấm biểu điểm gồm 04 trang) I HƯỚNG DẪN CHUNG Thí sinh làm theo cách khác đáp số chất vật lí cho đủ điểm Việc chi tiết hoá điểm số (nếu có) so với biểu điểm phải đảm bảo không sai lệch với hướng dẫn chấm thống Hội đồng chấm Sau cộng điểm toàn bài, điểm để lẻ đến 0,25 điểm II ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Câu số Nội dung đáp án S1 S S = = (h) v1 3.v1 15 S2 S S = (h) - Thời gian đoạn đường thứ hai là: t2 = = v2 3.v2 45 S3 S S = (h) - Thời gian đoạn đường thứ ba là: t3 = = v3 3.v3 22,5 - Thời gian đoạn đường đầu là: t1 = Biểu điểm 0,25 0,25 0,25 - Vận tốc trung bình quãng đường là: v= 2a 0,75 S S S = = = 7,5km / h S S S t t1 + t2 + t3 + + 15 45 22,5 - Gọi chiều cao phần khối gỗ chìm nước x ( < x < 20) - Trọng lượng vật là: P = dg.V = dg.S.h = dg.10-2.20.10-2 = dg.2.10-3 (N) - Lực đẩy Ác si mét tác dụng lên phần chìm là: FA = dnc.Vchìm = dnc.S.x = dnc.10-2.x - Vì vật nằm cân nên ta có: FA = P ⇔ d nc 10−2.x = d g 2.10−3 ⇔ d nc 10 −2.x = d nc 2.10 −3 x = 0,15m = 15cm Lực đẩy Ác si mét tác dụng lên phần chìm là: FA = dnc.10-2.x = 104.10-2.15.10-2 = 15N Khi ta kéo vật lên độ lớn F A thay đổi giảm dần (Từ thời điểm FAmax = 15N đến vật rời khỏi mặt nước FAmin = 0) 2b FATb = 0,25 0,25 0,25 0,25 FA max + FA 15 + = = 7,5 N 2 - Hợp lực tác dụng lên vật vừa khỏi mặt nước là: Fk + FAtb = P ⇔ Fk = P - FAtb = 15 – 7,5 = 7,5N - Vậy công lực kéo để kéo vật khỏi mặt nước đoạn x = 0,15m là: A = Fk x = 7,5.0,15 = 1,125J Gọi m (kg) lượng nước rót từ bình sang bình t1' t2' nhiệt độ cân bình bình * Lần 1: Rót m (kg) nước từ bình sang bình Nhiệt lượng m (kg) nước tỏa là: Qtỏa = m.c( t1 - t2' ) 0,25 0,25 0,25 Nhiệt lượng m2 (kg) nước thu vào là: Qthu = m2.c( t2' - t2 ) Áp dụng ptcb nhiệt cho lần 1, ta có: Qtỏa = Qthu m.c(t1 − t 2') = m c(t 2'− t2 ) ⇔ m = 3a m (t 2'− t2 ) 2(t 2' − 20) = (t1 − t 2') (80 − t 2') (1) * Lần 2: Rót m (kg) nước từ bình bình Nhiệt lượng nước lại bình tỏa là: Qtỏa = (m1 - m) c( t1 - t1' ) = (5 - m) c( 80 - 76 ) = 4.c(5 - m ) Nhiệt lượng m (kg) nước thu vào là: QThu = m.c(t1' - t2') = m.c(76 - t2') Áp dụng ptcb nhiệt cho lần 2, ta có: Qtỏa = Qthu 4c(5 − m) = m.c(76 − t 2') ⇔ 20 − m = 76 m − m t 2' ⇒ m = 0,25 20 (2 80 − t2 ' 2(t 2' − 20) 20 = ⇔ t 2' = 300 C 80 − t2 ' 80 − t2 ' 20 20 = = 0, 4kg Thay t2' = 300C vào pt (2), ta có: m = 80 − t2 ' 80 − 30 Từ pt (1) (2), ta có: 3b 4a 0,25 0,25 0,25 * Lần 3: Rót m = 0,4 (kg) nước từ bình sang bình Gọi nhiệt độ cân bình lúc t3 0C Nhiệt lượng m (kg) nước tỏa là: Qtỏa = m.c ( t1' - t3 ) = 0,4.c ( 76 - t3 ) Nhiệt lượng m2 (kg) nước bình thu vào là: QThu = m2.c(t3 - t2') = 2.c(t3 - 30) Áp dụng ptcb nhiệt cho lần 3, ta có: Qtỏa = QThu 0,4.c ( 76 - t3 ) = 2.c(t3 - 30) ⇔ 76 - t3 = 5(t3 - 30) ⇔ t3 = 37,70C * Khi khóa k mở, mạch điện có dạng: ( R1 nt R3 ) // ( R2 nt R4 ) Cường độ dòng điện qua R13 là: I13 = 0,25 U U U = = = I1 = I R13 R1 + R3 + R3 0,25 0,25 0,25 Cường độ dòng điện qua R24 là: 0,25 U U U U = = = = I2 = I4 R24 R2 + R4 + 12 U U = ⇔ R3 = 2Ω Theo đề bài, ta có: I1 = I ⇔ + R3 12 I 24 = 0,25 * Khi khóa k đóng, mạch điện có dạng: ( R1 // R2 ) nt ( R3 // R4) Điện trở tương đương R1 R2 là: R12 = R1 R2 4.6 = = 2, 4Ω R1 + R2 + Điện 4b trở tương 0,25 đương R3 R4 là: R R 2.6 R34 = = = 1,5Ω R3 + R4 + Điện trở tương R = R12 + R34 = 2, + 1,5 = 3,9Ω đương mạch là: 0,25 Cường độ dòng điện mạch là: I= 0,25 U 7,8 = = 2A = I12 = I 34 R 3,9 Cường độ dòng điện chạy qua R1 là: 0,25 I1 = I12 R2 =2 = 1, 2A R1 + R2 4+6 Cường là: 0,25 Ta thấy I3 = 1,5A > I1 = 1,2A nên dòng điện qua khóa k có chiều từ D đến C Vậy nút C, ta có: I3 = I1 + Ik ⇔ I3 - I1 = Ik ⇔ Ik = 1,5 - 1,2 = 0,3A Vậy dòng điện chạy qua khóa k I k = 0,3A có chiều chạy từ D đến C ( Học sinh giả sử chiều dòng điện nút C sau biện luận chiều dòng điện qua ampe kế ) Mạch điện có dạng: R1 nt ( RNC // RMC ) nt R2 a) Khi C nằm trung điểm MN RMC = RNC = Ω Điện trở tương đương RMC RNC là: 0,25 I = I 34 RMCN = 5a độ dòng điện chạy qua R3 R4 =2 = 1,5A R3 + R4 2+6 0,25 RMC RCN 8.8 = = 4Ω RMC + RCN + Điện trở tương đương mạch là: R = R1 + RMCN + R2 = + + = Ω Cường độ dòng điện qua 0,25 mạch là: U U I = = = I1 = I = I MCN R U U = 7 U 2U Hiệu điện hai đầu R2 là: U = I R2 = = 7 Hiệu điện hai đầu R1 là: U1 = I1.R1 = 0,25 Hiệu điện hai đầu RMCN là: U MCN = U − U1 − U = U − U 2U 4U − = = U CM = U CN 7 Theo đề bài: UV = 10V 0,25 U 4U = 10 ⇒ U = 14V Mặt khác, ta lại có: UV = U1 + U CM = + 7 56 Số ampe kế là: I = I = U CN = = 1A A CN RCN 0,25 b) Mạch điện có dạng: R1 nt ( RNC // RMC ) nt R2 Gọi điện trở đoạn MC x ( Ω ) => Điện trở đoạn NC 16 - x ( Ω ) Điện trở tương đương RMC RCN là: RMCN = x(16 − x) 16 0,25 Điện trở tương đương mạch là: R = R1 + R2 + RMCN = + + 5b x (16 − x) 48 + x (16 − x) = 16 16 Cường độ dòng điện chạy qua mạch là: I= U 14 14.16 = = = I MCN 48 + x (16 − x ) R 48 + x (16 − x ) 16 0,25 Công suất toàn biến trở là: 14.16 (16 − x ) x ]2 48 + x (16 − x ) 16 196.16 ⇔ PMCN = x (16 − x ) 48 + 96 x (16 − x ) + [x(16 − x )]2 3136 ⇔ PMCN = 48 + 96 + x (16 − x ) x (16 − x ) 3136 ⇔ PMCN =   48 + x (16 − x ) ÷   x (16 − x )  48 ) phải đạt Để PMCN đạt max ( (16 − x) x + (16 − x) x 48 48 ( (16 − x ) x + ) 2Min ⇔ (16 − x) x = (16 − x) x (16 − x) x Vậy: PMCN = I RMCN = [ Hay : (16 − x ) x = 48 ⇔ x1 = 12Ω(TM ); x2 = 4Ω(TM ) 0,5 0,25 0,25