Đề + Đáp án HSG 9 2010-2011

PHÒNG GD KRÔNG PĂC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN NĂM HỌC 2010-2011 TRƯỜNG THCS HÒA AN MÔN: VẬT LÍ 9 - THCS ------------ ---------------------------------------------------- (150 phút không kể thời gian giao đề) BÀI 1: (5 điểm) Vào lúc 10 giờ một ô tô bắt đầu khởi hành đi từ thành phố A về thành phố B (hai thành phố cách nhau 445km) với vận tốc v 1 = 45km/h. Lúc 11 giờ một xe máy đi từ thành phố B về A với vận tốc v 2 = 55km/h. 1. Viết công thức vò trí của mỗi xe đối với A. 2. Hai xe găïp nhau lúc mấy giờ và cách B bao nhiêu km? 3. Xác đònh vò trí và thời điểm hai xe cách nhau 50km. BÀI 2: ( 4,5 điểm) Dùng một bếp điện để đun một ấm nhôm có khối lượng 0,50 kg chứa 2,5 lít nước ở nhiệt độ ban đầu 20 o C trong 30 phút. Sau đó đem cân ấm nước thì thu được khối lượng cả ấm nước là 2,85kg. Cho khối lượng riêng của nước là 1000kg/m 3 , nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là C n = 4200 J/kg.K, C Nh = 880 J/kg.K, nhiệt hóa hơi của nước là L n = 2,3.10 6 J/kg. Cho rằng ấm tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh là không đáng kể. 1. Tính nhiệt lượng thu vào của ấm nước. 2. Cho hiệu suất của bếp là 56,49% tính công suất của bếp. 3. Phải đổ thêm vào ấm bao nhiêu lít nước ở 20 o C thì thu được nước có nhiệt độ 70 o C. BÀI 3: (4,5 điểm) Một đoạn dây dẫn làm bằng hợp kim Nicrôm có chiều dài l, có tiết diện tròn đường kính 1,674mm và có điện trở là 20 Ω . Biết điện trở suất của Nicrôm là: ρ = 1,1.10 -6 Ω .m. (Cho π = 3,14) 1. Tính chiều dài l của đoạn dây. 2. Quấn đoạn dây trên lên một lõi sứ hình trụ tròn bán kính 2 cm để làm một biến trở. Tính số vòng dây của biến trở. 3. Cắt dây trên thành hai đoạn không bằng nhau rồi mắc song song vào hiêụ điện thế U = 32V thì cường độ dòng điện qua mạch chính là 10A. Tính chiều dài mỗi đoạn đã cắt. BÀI 4: ( 6 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ: Hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch U AB = 70V các điện trở R 1 = 10 Ω , R 2 = 60 Ω , R 3 = 30 Ω và biến trở R x . R 1 C R 2 1. Điều chỉnh biến trở R x = 20 Ω . Tính số chỉ của vôn kế và ampe kế khi: a. Khóa K mở. A b. Khóa K đóng. A V B 2. Đóng khóa K, R x bằng bao nhiêu để K vônkế và ampe kế đều chỉ số không? 3. Đóng khóa K, ampe kế chỉ 0,5A. R 3 R x Tính giá trò của biến trở R x khi đó. D Cho rằng điện trở của vôn kế là vô cùng lớn và điện trở của ampe kế là không đáng kể. ------------------------HẾT------------------------ 1 ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM: BÀI 1: Câu 1: Chọn mốc tại A, gốc thời gian vào lúc 11 giờ và chiều dương (+) từ A  B. Lúc 11 giờ sau 1 giờ xe ôtô đi từ A đến C cách A một khoảng x 01 = 1.45 = 45km. Xe máy bắt đầu đi từ B cách A 445 km và về A (+) 1 v 2 v A 45km C B 445km (0.5đ) Công thức vò trí của xe ô tô: x 1 = x 01 + 1 v t  x 1 = 45 + 45t (1đ) Công thức vò trí của xe máy: x 2 = x 02 - 2 v t  x 2 = 445 - 55t (1đ) Câu 2: Hai xe gặp nhau khi x 1 = x 2 (0,5đ)  45 + 45t = 445 – 55t  100t = 400  t = 4 h Vào lúc 11 + 4 = 15h hai xe gặp nhau (0,5đ) Và cách B một khoảng bằng quãng đường xe máy đi được : s = 55 . 4 =220 km (0,5đ) Câu 3: Hai xe cách nhau 50km xảy ra hai trường hợp: * Trước khi gặp nhau: Lúc này x 1 < x 2  x 1 + 50 = x 2  45 + 45t +50 = 445 – 55t  100t = 350  t = 3,5h Vào lúc 11+ 3,5 = 14 giờ 30 phút hai xe cách nhau 50 km. (0,5đ) Cách A một khoảng: - ôtô : x 1 = 45 + 45t = 45 + 45.3,5 = 202,5 km. - xe máy: x 2 = 445 - 55t = 445 – 55.3,5 = 252,5 km (0,5đ) * Sau khi gặp nhau: Lúc này x 1 > x 2  x 1 = x 2 + 50  45 + 45t = 445 – 55t + 50  100t = 450  t = 4,5h Vào lúc 11+ 4,5 = 15 giờ 30 phút hai xe cách nhau 50 km. (0,5đ) Cách A một khoảng: - ôtô: x 1 = 45 + 45t = 45 + 45.4,5 = 247,5 km. - xe máy: x 2 = 445 - 55t = 445 – 55.4,5 = 197,5 km. (0,5đ) BÀI 2: Câu 1: Ta có D n = 1000kg/m 3 => 2,5 lít nước (2,5 dm 3 ) có khối lượng = 2,5 kg. Khối lượng ấm nước trước khi đun: m = 0,5 + 2,5 = 3kg. Sau khi đun khối lượng còn lại la 2,85kg => có m’ = 0.15kg nước đã bay hơi và nhiệt độ cuối cùng của ấm nước là 100 o C. (0,5đ) Nhiệt lượng mà ấm nước thu vào: 2 Q thu = Q n + Q nh + Q hơi  Q thu = m n .C n . ∆ t + m nh .C nh . ∆ t + m’.L  Q thu = 2,5.4200.80 + 0,5.880.80 + 0,15.2,3.10 6  Q thu = 1220200 (J) (1đ) Câu 2: Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra: Q tỏa = 49,56 100 .thu Q = 2160028 (J) (0,5đ) Công suất của bếp: P = t Q toa = 1800 2160028 = 1200 (W) (0,5đ) Câu 3: Gọi m là khối lượng nước đổ thêm vào ấm:  Nhiệt lượng thu vào của nước đổ thêm: Q thu = m.C n .(70 -20) (0,5đ) m có khối lượng 0,5 kg chứa 2,35 kg nước ở 100 o C tỏa nhiệt: Q tỏa = 0,5.880.(100 – 70) + 2,35.4200.(100 – 70) = 309300(J) (0,5đ) Mà theo p/t cân bằng nhiệt: Q thu = Q tỏa  m.4200.50 = 309300(J)  m = 50.4200 309300 = 1,47 (kg) (0,5đ)  có thể tích là 1,47 lít (0,5đ) BÀI 3: Câu 1: Ta có: 1,674 mm = 1,674.10 -3 m. Tiết diện dây: S = 2 2       d . π = 2 3 2 10.674,1         − .3,14 = 2,2.10 -6 m 2 (0,75đ) Ta lại có : R = S l ρ  ρ SR l . = = 6 6 10.1,1 10.2,2.20 − − =40 m (0,75đ) Câu 2: Một vòng dây có chiều dài bằng chu vi lõi sứ. Chu vi lõi sứ: p = d. π = 2.r. π = 2.2.3,14 =12,56 cm =1,256.10 -3 m (0,75đ) Số vòng dây: n = p l = 3 10.256,1 40 − = 318,47 ( vòng) (0,75đ) Câu 3: Gọi R 1 ( Ω ) là điện trở của đoạn thứ nhất.  Điện trở của đoạn thứ hai là 20 - R 1 ( Ω ). Khi mắc song song ta có R tđ = 20 )20.( 11 RR − = I U = )(2,3 10 32 Ω=  R 2 1 - 20R 1 + 64 = 0 Giải ra ta được : R 1 =16 Ω  R 2 = 4 Ω R 2 = 4 Ω R 2 =16 Ω (0,75đ) ρ 11 1 .SR l = = = − − 6 6 10.1,1 10.2,2.16 32 m ρ 22 2 .SR l = = = − − 6 6 10.1,1 10.2,2.4 8 m (0,75đ) 3 BÀI 4: Câu 1: a, Khi K mở không có dòng điện qua R 1 I 1 C I 2 R 2 ampe kế. Ampe kế chỉ số không. (0,25đ) Sơ đồ thu gọn (R 1 nt R 2 ) // (R 3 nt R x ) I A Ta có : I 1 = I 2 = I 12 = U/(R 1 + R 2 )= 1 (A) A I 3 = I x = I 3x = U/(R 3 + R x )= 1,4 (A) A I V B Vôn kế đo hiệu điện thế giữa hai điểm C và D K mà U AD = U AC + U CD  U CD = U AD - U AC I 3 R 3 R x  U CD = U AD - U AC D I x  U CD = I 1 .R 1 – I 2 .R 2 = 1.10 -1,4.30 = -32 V (0,75đ)  U DC = 32 V. b, Khi khóa K đóng, điểm C được nối tắt với điểm D nên vôn kế chỉ số không. (0,25đ) Mạch điện trở thành: (R 1 // R 2 ) nt (R 3 // R x ) Điện trở tương đương R tđ = + + 31 31 . RR RR x x RR RR + 2 2 . = 2060 20.60 3010 30.10 + + + =22,5 Ω I = tđ R U = 5,22 70 = 3,11 A  U AC = I. R CD = 3,11.7,5 = 23,32 V  I 1 = )(332,2 10 32,23 1 A R U AC ==  I 2 = )(76,0 60 32,2370 2 A R U CD = − = Ta có I 1 > I 2  dòng điện chạy theo chiều từ C đến D qua ampe kế và có độ lớn: I A = 2,332 – 0,76 = 1,55 (A). (0,75đ) Câu 2: Khóa K đóng mà dòng điện không đi qua ampe kế  Mạch cầu cân bằng : x R R R R 3 2 1 =  R x = 1 32 . R RR = Ω= 180 10 30.60 (1đ) Câu 3: Đóng khóa K mạch trở thành: (R 1 // R 2 ) nt (R 3 // R x ) Điện trở tương đương: R tđ = + + 31 31 . RR RR x x RR RR + 2 2 . = x x R R + + + 60 .60 3010 30.10 = 7,5 + x x R R + 60 .60 ( Ω ) (0,25đ) Dòng điện qua mạch chính: I = td R U = x x R R + + 60 60 5,7 70 (A) Hiệu điện thế giữa hai đầu AC : U AC =I.R AC = x x R R + + 60 60 5,7 70 .7,5 = R60 60R 7,5 525 x x + + (V) (0,25đ) Cường độ dòng điện qua điện trở R 1 : 4 I 1 = 1 R U AC = R60 60R 7,5 525 x x + + . 10 1 = R60 60R 7,5 5,52 x x + + = xx x RR R 60)60(5,7 )60(5,52 ++ + = x x R R 5,67450 5,523150 + + (A) (0,5đ) Hiệu điện thế giữa hai đầu CB : U CB =U AB – U AC =70 - R60 60R 7,5 525 x x + + (V) Dòng điện qua điện trở R 2 : I 2 = 2 R U CB = (70 - R60 60R 7,5 525 x x + + ). 60 1 = x x R R + + − 60 60 5,7 75,8 6 7 = xx x RR R 60)60(5,7 )60(75,8 6 7 ++ + − = x x R R 5,67450 75,8525 6 7 + + − (A) (0,5đ) * Trường hợp dòng điện có cường độ 0,5A qua ampe kế theo chiều từ C đến D (hình vẽ): Ta có : I 1 = I 2 + I A  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 7 + + − + 0,5  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 10 + + −  6(3150 +52,5R x ) = 10(450+67,5R x ) – 6(525+8,75R x )  307,5.R x =17550  R x =57,1 ( Ω ) (Nhận) (0,75 đ) * Trường hợp dòng điện có cường độ 0,5A qua ampe kế theo chiều từ D đến C: Ta có : I 1 = I 2 + I A  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 7 + + − - 0,5  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 4 + + −  6(3150 +52,5R x ) = 4(450+67,5R x ) – 6(525+8,75R x )  -97,5.R x =20250  R x = -207,7 ( Ω ) Ta thấy R x < 0 (Loại) (0,5đ) Kết luận: Biến trở có giá trò R x =57,1 ( Ω ) thì dòng điện qua ampe kế có cường độ 0,5 (A). (0,25đ) (Các bài tập có thể giải bằng nhiều cách. Lập luận chặt chẽ, kết quả chính xác vẫn có điểm tương ứng) ------------------------------o0o------------------------------ Giáo viên: Dương Ngọc Khánh 5 . I 2 + I A  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 7 + + − + 0,5  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 10 + + −. AC = R60 60R 7,5 525 x x + + . 10 1 = R60 60R 7,5 5,52 x x + + = xx x RR R 60)60(5,7 )60(5,52 ++ + = x x R R 5,67450 5,523150 + + (A) (0,5đ) Hiệu điện thế