Đề HSG môn Vật Lý

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 9 THCS -- TUYÊN QUANG MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2008 - 2009 Thời gian 150 phút (không kể thời gian giao đề) Đề này có 01 trang Bài 1(3 điểm): Ba người đi xe đạp đều xuất phát từ A đi về B. Người thứ nhất đi với vận tốc v 1 = 8km/h. Sau 15phút thì người thứ hai xuất phát với vận tốc là v 2 =12km/h. Người thứ ba đi sau người thứ hai 30 phút. Sau khi gặp người thứ nhất, người thứ ba đi thêm 30 phút nữa thì sẽ ở cách đều người thứ nhất và người thứ hai. Tìm vận tốc của người thứ ba. Bài 2(4 điểm): Cho hệ ròng rọc như hình vẽ 1. Biết vật B có trọng lượng P = 30N, các ròng rọc giống nhau. 1. Bỏ qua ma sát, khối lượng của ròng rọc và dây nối: a. Tính F để hệ cân bằng. b. Khi vật B chuyển động đều đi lên 3cm thì F dời điểm đặt đi bao nhiêu? 2. Vì ròng rọc có trọng lượng nên hiệu suất của hệ là 80%. Tính trọng lượng của mỗi ròng rọc. Bài 3(3 điểm): Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng m 2 = 300g thì sau thời gian t 1 = 10 phút nước sôi. Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi ? (Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là c 1 = 4200J/kg.K; c 2 = 880J/kg.K. Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn Bài 4(3 điê ̉ m): Hai gương phẳng G 1 và G 2 được bố trí hợp với nhau một góc α như hình vẽ 2. Hai điểm sáng A và B được đặt vào giữa hai gương. 1. Trình bày cách vẽ tia sáng xuất phát từ A phản xạ lần lượt lên gương G 2 đến gương G 1 rồi đến B. 2. Giả sử ảnh của A qua G 1 cách A là 12cm và ảnh của A qua G 2 cách A là 16cm; khoảng cách giữa hai ảnh đó là 20cm. Tính góc α. Bài 5(3 điê ̉ m): Cho mạch điện như hình vẽ 3. Đèn 1 có ghi 3V - 6W, đèn 2 có ghi 6V -3W; R 5 = 2,4 Ω; hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch U AB = 15V. Biết rằng cả hai đèn đều sáng bình thường. Tính R 3 và R 4 Bài 6(4 điểm): Trong mạch điện hình vẽ 4. Cho biết các đèn Đ1 : 6V - 6W; Đ2 : 12V - 6W; Đ3 : 1,5W. Khi mắc hai điểm A, B vào một hiệu điện thế U thì các đèn sáng bình thường. Hãy xác định: 1. Hiệu điện thế định mức của các đèn Đ3, Đ4, Đ5. 2. Công suất tiêu thụ của cả mạch, biết tỉ số công suất định mức hai đèn cuối cùng là 5/3. ----------------Hết------------------ ĐA ́ P A ́ N ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ LỚP 9 A B α G 1 G 2 Hình vẽ 2 R 5 1 R 3 C D 2 R 4 A B Hình vẽ 3 F B A Đề chính thức Hình vẽ 1 Đ 1 Đ 4 BA Đ 3 Đ 5 Đ 2 Hình vẽ 4 Năm học 2008 – 2009 Bài Nô ̣ i Dung Điê ̉ m 1 Khi người thứ ba xuất phát thì người thứ nhất đã đi được quãng đường là S 1 =v 1 .t 1 = 8. 0,75 =6km Người thứ hai đã đi được quãng đường là S 2 =v 2 .t 2 = 12.0,5 =6km Gọi t là thời gian người thứ ba đi đến gặp ngườ thứ nhất v 3 . t = s 1 + v 1 . t => t= 8 6 313 1 − = − vvv S (1) Sau t’=t + 0,5 hthì Quãng đường người thứ nhất đi được là l 1 = s 1 + v 1 . t’ = 6 + 8(t + 0,5) Quãng đường người thứ hai đi được là L 2 = s 2 + v 2 . t’ = 6 + 12(t + 0,5) Quãng đường người thứ ba đi được là L 3 = v 3 . t’ = v 3 . (t + 0,5) Theo dề bài ta có l 2 - l 3 = l 3 - l 1 => l 2 +l 1 = 2 l 3 6 + 8(t + 0,5)+ 6 + 12(t + 0,5) =2 v 3 . (t + 0,5) 12 = ( 2v 3 - 20) . (t + 0,5) (2) Thay (1) vào (2) ta có phương trình v 3 2 -18 . v 3 + 56 =0 Hai nghiệm của phương trình là v 3 = 4km/h (Loại vì v 3 <v 1 ,v 2 ) v 3 = 14km/h 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 2 1.Bỏ qua ma sát, khối lượng ròng rọc, và dây nối a. mỗi ròng rọc động cho ta lợi hai lần về lực = > 3 ròng rọc động cho ta lợi 2 3 = 8 lần về lực. + Khi hệ cân bằng : F = P/8 = 3,75N b, Khi vật B chuyển động đều đi lên 3 cm : + Ròng rọc 4 đi lên 3 cm, đoạn dây 3 dịch chuyển một đoạn 6 cm + Ròng rọc 3 đi lên 6 cm, đoạn dây 2 dịch chuyển một đoạn 12 cm + Ròng rọc 2 đi lên 12 cm, đoạn dây 1 dịch chuyển một đoạn 24 cm Vậy điểm đặt lực F rời đi một đoạn S = 24 cm. c. Khi hệ cân bằng (theo hình vẽ): + Ròng rọc 4 : P + P rr =2 T 3 => T 3 =(P + P rr )/2 + Ròng rọc 3 : T 3 +P rr =2T 2 => T 2 = (T 3 + P rr )/2 => T 2 = (P + 3P rr )/4 + Ròng rọc 2 : T 2 +Prr =2T 1 => T 1 = (T 2 + P rr )/2 => T 1 = (P + 7P rr )/8 + Ròng rọc 1 : F = T 1 = (P + 7P rr )/8 => P rr = (8F - P)/7 (1). Mặt khác ta có : H = A i /A F => A F = A i /H =>F = 3P/24H = 4,6875 N Vậy trọng lượng mỗi ròng rọc: P rr =1,0714 N 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 F B A 3 Gọi Q 1 và Q 2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun, ta có: ( ) tcmcmQ ∆+= 221.11 ; ( ) tcmcmQ ∆+= .2 22112 (m 1 , m 2 là khối lượng nước và ấm trong hai lần đun đầu). Mặt khác, do nhiệt toả ra một cách đều đặn nghĩa là thời gian đun càng lâu thì nhiệt toả ra càng lớn. Do đó: Q 1 = kt 1 ; Q 2 = kt 2 ; (k là hệ số tỉ lệ nào đó) Ta suy ra: ( ) tcmcmkt ∆+= 22111 ; ( ) tcmcmkt ∆+= 22112 2 Lập tỷ số ta được : = 1 2 t t 2211 11 2211 2211 1 2 cmcm cm cmcm cmcm + += + + hay: t 2 = ( 2211 11 1 cmcm cm + + ) t 1 = ( 880.3,04200 4200 1 + + ).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút. 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 4 a/-Vẽ A ’ là ảnh của A qua gương G 2 bằng cách lấy A ’ đối xứng với A qua G 2 - Vẽ B ’ là ảnh của B qua gương G 1 bằng cách lấy B ’ đối xứng với B qua G 1 - Nối A ’ với B ’ cắt G 2 ở I, cắt G 1 ở J - Nối A với I, I với J, J với B ta được đường đi của tia sáng cần vẽ b/ Gọi A 1 là ảnh của A qua gương G 1 ; A 2 là ảnh của A qua gương G 2 Theo giả thiết: AA 1 =12cm AA 2 =16cm, A 1 A 2 = 20cm Ta thấy: 20 2 =12 2 +16 2 .Vậy tam giác AA 1 A 2 là tam giác vuông tại A suy ra 0 90 = α 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 A A B B α . B ’ A’ ’ A A A ’ J I A A α A 2 .A 1 5 U 1 = U AC = 3V ; A U P I 2 3 6 1 1 1 === U 2 = U CD = 6V ; A U P I 5,0 6 3 2 2 2 === Mặt khác: U AC + U CD +U DB = U AB => U DB = U AB – U 1 – U 2 = 15 – 3 – 6 = 6V Cường độ dòng điện mạch chính chạy qua R 5 : A R U I DB 5,2 4,2 6 5 === Cường độ dòng qua R 3 : I 3 = I – I 1 = 0,5A Vậy Ω=== 6 5,0 3 3 3 I U R AC Cường độ dòng qua R 4 : I 4 = I – I 2 = 2A Vậy Ω=== 3 2 6 4 4 I U R CD 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 6 1.Dòng định mức của Đ1, Đ2 là: I 1 = 6/6 = 1A; I 2 = 6/12 = 0,5A - Dòng qua Đ3 là: I 3 = I 1 – I 2 = 0,5A; chạy từ C đến D. - Hiệu điện thế định mức của Đ3, Đ4, Đ5 là: U 3 = P 3 / I 3 = 3V U 4 = U 1 + U 3 = 6 + 3 = 9V; U 5 = U 2 – U 3 = 12 – 3 = 9V 2. Công suất định mức của Đ4; Đ5 là: P 4 = I 4 U 4 = 9I 4 ; P 5 = I 5 U 5 - Với: I 5 = I 4 + I 3 = I 4 + 0,5 → P 5 = (I 4 + 0,5)9 = P 4 + 4,5 (*) - Theo đầu bài: - Giải (*) ta được: P 4 = 6,75W; P 5 = 11,25W - Công suất tiêu thụ toàn mạch: P = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 + P 5 = 6 + 6 + 1,5 + 6,75 + 11,25 = 31,5W 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 R 5 1 R 3 C D 2 R 4 A B I 1 I 2 I 3 I 4 I . ĐÀO TẠO ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 9 THCS -- TUYÊN QUANG MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2008 - 2009 Thời gian 150 phút (không kể thời gian giao đề) Đề này có. ----------------Hết------------------ ĐA ́ P A ́ N ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ LỚP 9 A B α G 1 G 2 Hình vẽ 2 R 5 1 R 3 C D 2 R 4 A B Hình vẽ 3 F B A Đề chính thức Hình