Đề thi HS giỏi lý 9

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9. GIA LAI. NĂM HỌC 2008 - 2009. --------------------- Môn vật lí. Thời gian làm bài 150 phút (không kể thời gian phát đề) ĐỀ BÀI. Câu 1. (5 điểm) Một thanh đồng chất, tiết diện đều, đặt trên thành của một bình đựng nước. Ở đầu thanh buộc một quả cầu đồng chất có bán kính R sao cho quả cầu ngập hoàn toàn trong nước. Hệ thống này nằm cân bằng (hình vẽ 1). Biết trọng lượng riêng của quả cầu và nước lần lượt là d 0 và d, tỉ số l 1 : l 2 = a : b. Tính trọng lượng của thanh đồng chất nói trên. Có thể xảy ra trường hợp l 1 ≥ l 2 được không? Giải thích. Câu 2.(5 điểm) Trả lời các câu hỏi sau: a) (2,0 điểm) Để xác định điện trở R A của một miliampe kế bằng thực nghiệm, người ta dùng các dụng cụ sau: Một nguồn điện, một ngắt điện K, một biến trở R có thể biết được giá trị của nó ứng với từng vị trí của con chạy, hai điện trở R 1 và R 2 đã biết giá trị và một số dây nối đủ dùng (điện trở dây nối không đáng kể). Vẽ sơ đồ mạch điện và từ đó phải tiến hành thực nghiệm như thế nào để đo được R A ? b) (2,0 điểm) Khi sử dụng hai chiếc đèn dầu, một chiếc có bóng đèn còn chiếc kia không có bóng đèn. Bóng đèn có tác dụng gì? Giải thích. c) (1,0 điểm) Trong mạch điện gia đình, số đồ dùng điện làm việc ngày càng nhiều, cường độ dòng điện trong mạch chính càng lớn hay càng nhỏ? Vì sao? (Cho rằng hiệu điện thế nguồn ổn định). Câu 3. (5 điểm) Đặt một vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (A nằm trên trục chính) và cách thấu kính một khoảng OA. Trên màn (đặt vuông góc trục chính sau thấu kính) ta nhận được ảnh A’ 1 B’ 1 . Giữ thấu kính cố định, dịch chuyển vật AB một đoạn 2cm dọc theo trục chính và để thu được ảnh A’ 2 B’ 2 cao gấp 3 5 lần ảnh A’ 1 B’ 1 trên màn, ta phải dịch chuyển màn đi 30cm so với vị trí cũ. . Tìm tiêu cự của thấu kính. (Học sinh không được áp dụng trực tiếp các công thức thấu kính) Câu 4. (5 điểm) Bộ bóng đèn được lắp như sơ đồ mạch điện (hình vẽ 2). Cho biết các bóng có cùng công suất và điện trở của bóng đèn Đ 1 là R 1 = 1 Ω . Tìm các điện trở R 2 , R 3 , R 4 , R 5 của các bóng đèn Đ 2 , Đ 3 , Đ 4 , Đ 5 . --------------Hết --------------- Đ4 A Đ 3 Đ 1 Đ 2 M N Hình vẽ 2 Đ 5 U B , ĐỀ CHÍNH THỨC 0 l 2 l 1 Hình vẽ 1 SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 GIA LAI NĂM HỌC: 2008- 2009. --------------------- Môn vật lí ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Câu ĐÁP ÁN Điểm 1. (5đ) Quả cầu ngập hoàn toàn trong nước chịu tác dụng của hai lực: - Trọng lực P 0 hướng thẳng đứng xuống dưới. - Lực đẩy Acsimet F A hướng thẳng đứng lên trên. Hợp lực của P 0 và F A hướng thẳng đứng xuống dưới và có độ lớn: F = P 0 - F A . ……………………… Gọi P 1 , P 2 là trọng lượng của phần thanh có chiều dài l 1 , l 2 . Các lực được biểu diễn trên hình vẽ. Phương trình cân bằng lực: 22 . 2 2 1 11 l P l PlF =+ …………………………………………………  l 1 (2F + P 1 ) = P 2 .l 2  1 2 2 1 2 PF P l l + = (1) …………………………………………………  Vì thanh có tiết diện đều: b a P P l l == 2 1 2 1 và P = P 1 + P 2 Kết hợp với (1) ta được: P.b a a b P.a b 2F a b + = + + …………………………………………… Suy ra : ab aF P − = 2 (2) ………………………………………………… Ta có: F = P 0 - F A = V(d 0 - d) => 3 0 4 F R (d d) 3 = -p (3) ………………………………………………… Thay (3) vào (2): 3 0 8.a P R (d d) 3(b a) = -p - ………………………………………………… Trong lập luận trên ta coi quả cầu kéo căng sợi dây tức là d 0 > d => d 0 - d > 0 P là một đại lượng dương: b - a > 0 => a 1 b < tức là 1 2 l 1 l < nên không thể xảy ra trường hợp 21 ll ≥ ……………………………………………… H vẽ. 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 2. 0 P 1 P 2 F l 2 /2 l 1 /2 l 2 l 1 (5đ) a) (2,0 điểm) Để xác định điện trở của một miliampe kế ta mắc các dụng cụ đã cho theo sơ đồ mạch điện như hình vẽ : Đây là mạch cầu. Mạch cầu cân bằng (dòng qua khóa K bằng 0) khi: 2 1 R R R R A = => 2 A 1 RR R R = (1) ………………… Tiến hành thực nghiệm: - Mắc theo sơ đồ mạch điện. Đóng và mở khóa K, nếu thấy số chỉ của miliampe kế trong hai trường hợp đó là khác nhau thì dịch chuyển con chạy của biến trở R, rồi lại đóng và mở khóa K. - Cứ thực hiện như vậy cho đến khi số chỉ của miliampe kế lúc đóng khóa K bằng số chỉ của miliampe kế lúc mở khóa K, khi đó dòng điện qua khóa K bằng không và cầu cân bằng, ta xác định được R A theo công thức (1) Hvẽ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ b) (2,0 điểm) Tác dụng dễ thấy của bóng đèn là bảo vệ ngọn lửa để nó không bị thổi tắt, tuy nhiên đó là tác dụng thứ yếu. Công dụng chính của bóng đèn là tăng cường độ sáng về mặt quang học và tăng nhanh quá trình cháy về mặt nhiệt học. Cột không khí trong bóng đèn bị ngọn lửa hơ nóng nhanh hơn hẳn không khí xung quanh đèn, không khí nóng lên thì nhẹ đi và sẽ bị không khí chưa nóng phía bên ngoài luồn qua lỗ nhỏ ở cổ đèn đẩy lên, tức là không khí luôn lưu động từ dưới lên và không ngừng mang theo những sản phẩm cháy Thay vào đó không khí mới làm cho sự cháy diễn ra nhanh hơn, bóng càng cao sự cháy xảy ra càng nhanh. 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ c) (1,0 điểm) Trả lời: Cường độ dòng điện trong mạch chính càng lớn. Giải thích: Các dụng cụ điện đều mắc song song, số đồ dùng điện càng nhiều điện trở tương đương R càng nhỏ, từ công thức R U I = , vì hiệu điện thế nguồn ổn định cho nên cường độ dòng điện I càng lớn. 0,5đ 0,5đ 3. R 1 C R 2 D mA R r K r R A Nguồn điện (5đ) Vì ảnh A 2 ’B 2 ’ là ảnh thật (do hứng được trên màn) và A 2 ’B 2 ’ > A 1 ’B 1 ’ vì vậy vật phải di chuyển lại gần thấu kính, còn màn phải di chuyển ra xa thấu kính. Trường hợp vật chưa di chuyển : A 1 B 1 cho ảnh A 1 ’ B 1 ’ OFOA OFOA OA OAOA OA OA OF AA OA BB OB IB OF − =⇒ + =⇒== 1 1 , 1 1 , 1 , 1 1 , 11 , 1 1 , 1 , 1 1 . (1) …………………………. OFOA OF BA BA − = 111 , 1 , 1 (2) …………………………. Trường hợp vật di chuyển : A 2 B 2 cho ảnh A 2 ’ B 2 ’ Tương tự : OFOA OFOA OA − = 2 2 , 2 . (3) …………………………. OFOA OF BA BA − = 222 , 2 , 2 (4) …………………………. Chia (4) cho (2) vế theo vế: , , 2 2 1 2 1 , , 1 1 2 A B OA OF 5 5.OA 3.OA 2.OF A B OA OF 3 - = = - =Þ - (5) …………………………. Theo giả thuyết ta có: OA 1 - OA 2 = 2 (6) Từ (5) và (6) ta được : OA 1 = OF + 5 và OA 2 = OF + 3 …………………………. Theo giả thuyết : OA’ 2 - OA’ 1 = 30 30 1 1 2 2 = − − − ⇒ OFOA OFOA OFOA OFOA …………………………. (OF 3).OF (OF 5).OF 2 2 30 OF 15 OF 15cm 3 5 + + - = = =Þ Û Þ ………………………. 0,5đ H.vẽ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ A’ 1 C R 1 r B A 1 , O A 2 F A 1 B 1 B 2 I B’ 1 A’ 2 B’ 2 4. (5đ) Từ công thức P = RI 2 => R 1 = R 2 = 1 Ω Từ công thức P = UI cho mạch MN U MN .I 3 = P U MN .I 2 = P 1 + P 2 = 2P => I 2 = 2I 3 => 2 P I R 3 3 = = 2 I 2 R 3 2 æ ö ÷ ç ÷ ç ÷ ç ÷ ç ÷ è ø = R 2 3 I 2 4 = 2 I R 2 2 => R 3 = 4R 2 = 4 Ω . Vì 3 1 2 R R 4R ; R R 3 2 2 = + = Đoạn mạch MN có (R 1 nối tiếp với R 2 ) song song với R 3 , ta có: 3 I I I I 4 3 2 2 2 = + = và I 3I 4 3 = ……………………………………………… 2 P I R 4 4 = = 2 3I 2 R 4 2 æ ö ÷ ç ÷ ç ÷ ç ÷ ç ÷ è ø = 9 2 I R 2 4 4 = 2 I R 2 2 ……………………………………………… => R 4 = 4 R 2 9 = 4 9 W ……………………………………………… Để tìm R 5 , dùng P = UI, ta có : U AB I 5 = P và U AB I 4 = 4P ta được 4 4 5 I I = ……………………………………………… 2 P I R 5 5 = = 2 I 4 R 5 4 æ ö ÷ ç ÷ ç ÷ ç ÷ ç è ø = 1 2 I R 5 4 16 = 4 2 4 RI ……………………………………………… => R 5 = 16R 4 = 64 9 W ……………………………………………… 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Chú ý : - Học sinh giải theo các cách khác nhau nhưng đúng kết quả, cho điểm tối đa theo biểu điểm. - Trong mỗi bài toán, nếu học sinh không ghi đơn vị hoặc ghi sai chỉ trừ điểm một lần 0,5 điểm. Đ4 Đ 1 Hình 2 Đ 2 M Đ 3 N A Đ 5 B U I 2 I 5 I 4 I 3 . THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9. GIA LAI. NĂM HỌC 2008 - 20 09. --------------------- Môn vật lí. Thời gian làm bài 150 phút (không kể thời gian phát đề) ĐỀ. Hình vẽ 2 Đ 5 U B , ĐỀ CHÍNH THỨC 0 l 2 l 1 Hình vẽ 1 SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 GIA LAI NĂM HỌC: 2008- 20 09. ---------------------