Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý lớp 9 thành phố Hải Dương năm học 2016 2017 vòng 1

VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP - VÒNG NĂM HỌC: 2016 - 2017 MÔN: VẬT LÍ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 150 phút (Đề gồm 05 câu, 01 trang) Câu (2,0 điểm) Một người dự định quãng đường với vận tốc không đổi 5km/h Khi nửa quãng đường người nhờ xe đạp với vận tốc không đổi 12km/h nên đến sớm so với dự định 28phút Hỏi người hết quãng đường phải thời gian bao nhiêu? Câu (2,0 điểm) Có số chai sữa giống nhiệt độ tx Người ta thả chai vào bình cách nhiệt chứa nước, sau cân nhiệt lấy ra, thả tiếp chai khác vào Nhiệt độ nước ban đầu bình t0 = 360C Chai sữa thứ lấy có nhiệt độ t1 = 330C, chai thứ hai lấy có nhiệt độ t2 = 30,50C Bỏ qua hao phí nhiệt a Tìm tx b Đến chai thứ lấy nhiệt độ nước bình bắt đầu nhỏ tn = 250C Câu (2,5 điểm) Cho mạch điện hình Hiệu điện hai đầu mạch điện U = 6V; R1 = R2 =  ; R3 biến trở R2 R1 R3 a Khi R3 = 6Ω, tính công suất tiêu thụ biến trở b R3 phải để công suất tiêu thụ biến trở lớn nhất? Tính công suất lớn Hình Câu (2,0 điểm) Một dây dẫn có điện trở Khi dòng điện có cường độ I1 = 2A chạy qua dây dẫn nóng lên đến nhiệt độ t1 = 500C, dòng điện có cường độ I2 = 4A chạy qua dây dẫn nóng lên đến nhiệt độ t2 = 1500C Biết nhiệt lượng tỏa môi trường xung quanh tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ dây dẫn môi trường Nhiệt độ môi VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí trường không đổi Coi điện trở dây dẫn không thay đổi theo nhiệt độ Gọi a b khoảng thời gian tương ứng từ lúc dòng điện I1 I2 bắt đầu chạy qua dây dẫn đến dây dẫn đạt nhiệt độ không đổi Trong khoảng thời gian coi nhiệt lượng tỏa môi trường từ dây dẫn không đáng kể Chứng minh a = b Cho dòng điện có cường độ I3 = 6A chạy qua dây dẫn nóng lên đến nhiệt độ t3 bao nhiêu? Câu (1,5 điểm) Cho mạch điện hình Hiệu điện U = 18V không đổi, điện trở r = 2, bóng đèn Đ có hiệu điện định mức 6V, biến trở có điện trở toàn phần R Bỏ qua điện trở dây nối, ampe kế chạy biến trở Điều chỉnh chạy biến trở để số ampe kế nhỏ 1A đèn Đ sáng bình thường Hãy xác định công suất định mức đèn Đ + - A B M A Đ r R C D N Hình VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP - VÒNG NĂM HỌC: 2016 - 2017 MÔN: VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm gồm 04 trang) Câu (2,0 điểm) Nội dung Thời gian người dự định hết quãng đường là: t  Điểm S ( h) 0,25 S S Thời gian người nửa quãng đường đầu là: t1   (h) 10 0,25 S S Thời gian người nửa quãng đường sau là: t   (h) 12 24 0,25 S S  ) 10 24 Thời gian thực tế người quãng đường là: t '  t1  t2  ( Theo đề ta có phương trình: S S S (  )  10 24 15 => S = (km) 0,5 0,25 0,25 => t   1, 6(h) 0,25 Câu (2,0 điểm) Nội dung Điểm a Gọi nhiệt dung chai sữa nước bình q1, q2 (J/K) Khi thả chai sữa thứ vào bình, ta có phương trình cân nhiệt: q2.(t0 – t1) = q1.( t1 – tx) => q2.(36 – 33) = q1.(33 – tx) => 3q2 = q1.(33 – tx) (1) Khi thả chai sữa thứ hai vào bình, ta có phương trình cân nhiệt: 0,25 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí q2.(t1 – t2) = q1.( t2 – tx) => q2.(33 – 30,5) = q1.( 30,5 – tx) 0,25  => 2,5q2 = q1.( 30,5 – tx) (2) Chia (1) cho (2) có: 0,25 q (33  t x ) 3q2  2,5q2 q1 (30,5  t x ) =>165 – 5tx = 183 – 6tx => tx = 180C b Thay 0,25 tx = 180C vào (1) có: q2 = 5q1 Khi lấy chai thứ n ta có: 0,25 q2.(tn-1 – tn) = q1.( tn – tx) => q1.(tn-1 – tn) = q1.( tn – 18) => 6tn = 5tn-1 + 18 => tn = 0,25 5tn 1  18 5t   n 1 6 Lập bảng n tn(0C) 28,42 26,68 25,23 24,03 Vậy đến chai thứ lấy nhiệt độ nước bình nhỏ 250C 0,25 0,25 Câu (2,5 điểm) Nội dung Điểm a (1,0 điểm) Rtd  R1  I R2 R3 R R  R1 R3  R2 R3   5 R2  R3 R2  R3 U   1, A Rtd 0,25 0,25 I I R  R2 I R3 R2   3  I3  I  0, A I R2 I3 R2 R3  R2 0,25 P3 = (I3)2 R3 = (0,4)2 = 0,96(W) 0,25 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí b (1,5 điểm) Điện trở tương đương mạch là: Rtd  R1  Rtd  R2 R3 R2  R3 0,25 R2 R3   R2  R3  R1 R2  R3   R3  R3 Cường độ dòng điện qua biến trở R3 I  R3  R3 U  6:  Rtd  R3  R3 I3  I R2  R2  R3  R3 0,25 Công suất tiêu thụ biến trở R3 3  I R3  36 0,25  R3  12 R3 P3 đạt GTLN mẫu đạt GTNN 0,5 GTNN mẫu 24, khi: R3 = 1,5  P3max = 1,5W 0,25 Câu (2,0 điểm) Nội dung Điểm Gọi hệ số tỉ lệ nhiệt lượng tỏa môi trường k, nhiệt độ môi trường Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ I1, ta có: R = k(t1 – t0) Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ I2, ta có: I 22 R = k(t2 – t0) Lấy (1) chia (2) ta được: I12 t1  t0 22 50  t0 50     t0  2 I t  t0 150  t0 t0 (1) (2) C Nhiệt lượng tỏa dây dẫn sử dụng dòng điện I1 thời gian a làm cho dây dẫn nóng đến 500C không đổi là: R.a = mc(50 – t0) (3) 0,5 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Nhiệt lượng tỏa dây dẫn sử dụng dòng điện I2 thời gian b làm cho dây 0,25 dẫn nóng đến 1500C không đổi là: 0,5 R.b = mc(150 – t0) (4) Lấy (3) chia (4) ta được: 2 I a 50  t0  I b 150  t0 50 a  a  b =>  50 b 150  50  0,25 Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ I3, ta có: R = k(t3 – t0) (5) 50 50  2 t t I  t  950  316, 67 Lấy (1) chia (3) ta được: 12    50 I t3  t t3  0,5 C Câu (1,5 điểm) Nội dung Điểm Cường độ dòng điện qua mạch (qua điện trở r) là: I = U (1) r  R  x  Rtd 0,25 Trong đó: x điện trở đoạn MC biến trở, (R - x) điện trở đoạn CN biến trở, Rtd điện trở tương đương đèn x: Rtd = Thay (2) vào (1) biến đổi ta được: I = RD x (2) RD  x U ( x  RD ) (3)  x  ( R  r ) x  ( R  r ) RD Cường độ dòng điện chạy qua đoạn AC biến trở là: Ix  RD UR D I (*) RD  x x  ( R  r )  x    R  r ) RD  Từ (*) ta thấy Ix khi: x((R+r) - x) max ( R  r )2 Theo BĐT Cosi ta có: x  ( R  r )  x   Dấu (=) xảy khi: x = ((R+r) - x) => x  0,25 (R  r) Vì số ampe kế nhỏ 1A => Ixmin = 1A 0,25 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Theo đầu bài, lúc đèn Đ sáng bình thường  Ux = UĐ = 6V Do điện trở x bằng: x = Ux = = 6 Ix Thay x vào (6) ta điện trở toàn phần biến trở là: 0,25 R = 2x - r = 10 UCB = U - UMC = 18 - = 12V Do cường độ dòng điện mạch là: I = U CB 12 = = 2A rRx  10  Cường độ dòng điện qua đèn là: IĐ = I - Ix = - = 1A Vậy công suất định mức đèn Đ là: PĐ = IĐ.UĐ = 6.1 = 6W 0,25 0,25 ... pháp luật, biểu mẫu miễn phí PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP - VÒNG NĂM HỌC: 2 016 - 2 017 MÔN: VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm gồm 04 trang) Câu (2,0 điểm) Nội dung Thời gian... = 18 0C b Thay 0,25 tx = 18 0C vào (1) có: q2 = 5q1 Khi lấy chai thứ n ta có: 0,25 q2.(tn -1 – tn) = q1.( tn – tx) => q1.(tn -1 – tn) = q1.( tn – 18 ) => 6tn = 5tn -1 + 18 => tn = 0,25 5tn 1  18 ... q2.(t1 – t2) = q1.( t2 – tx) => q2.(33 – 30,5) = q1.( 30,5 – tx) 0,25  => 2,5q2 = q1.( 30,5 – tx) (2) Chia (1) cho (2) có: 0,25 q (33  t x ) 3q2  2,5q2 q1 (30,5  t x ) = >16 5 – 5tx = 18 3 –