HSG Lý năm 2009-2010 Ninh Hòa

PHÒNG GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2009 - 2010 Môn: Vật lý lớp 9 Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian phát đề) ĐỀ BÀI: Bài 1. (3 điểm) Một người đi xe đạp từ A đến B. Nữa đoạn đường đầu đi với vận tốc 20 km/h. Trong nữa thời gian đi hết quãng đường còn lại, người đó đi với vận tốc 10 km/h. Cuối cùng đi với vận tốc 5 km/h. Tính vận tốc trung bình trên quãng đường AB. Bài 2. (4 điểm) Trong bình hình trụ, tiết diện S chứa nước có chiều cao H = 15cm. Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi trong nước thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm. a) Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước sẽ cao bao nhiêu? (Biết khối lượng riêng của nước và thanh lần lượt là D 1 = 1g/cm 3 ; D 2 = 0,8g/cm 3 ) b) Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh, biết thanh có chiều dài l = 20cm ; tiết diện S’ = 10cm 2 . Bài 3. (4 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 và nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn) Bài 4. (5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ, biết U = 36V không đổi, R 1 = 4 Ω, R 2 = 6 Ω, R 3 = 9 Ω, R 5 = 12 Ω. Các ampe kế có điện trở không đáng kể. a) Khóa K mở, ampe kế chỉ 1,5A. Tìm R 4 b) Đóng khóa K, tìm số chỉ của các ampe kế. Bài 5. (4 điểm) Một dãy gồm 40 bóng đèn hoàn toàn giống nhau mắc nối tiếp, hiệu điện thế định mức của mỗi đèn là U 1 = 6V, được mắc vào một hiệu điện thế không đổi U = 240V. a) Các bóng có sáng bình thường không? b) Khi có một bóng trong dãy cháy dây tóc, người ta nối tắt hai đầu bóng đó. Hỏi công suất tiêu thụ cả mạch thay đổi thế nào? c) Nếu không nối tắt mà thay bóng hỏng bằng một bóng có hiệu điện thế định mức cũng bằng 6V, nhưng công suất định mức P 2 lớn gấp đôi bóng cũ, thì các bóng sáng thế nào? Cho rằng điện trở dây tóc bóng đèn không phụ thuộc nhiệt độ. Số BD: . . . . . . . . . . . . . A 1 U + - A 2 K R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ KỲ THI HỌC SINH GIỎI HUYỆN NĂM HỌC 2009 - 2010 Bài 1. (3 điểm) Gọi S là quãng đường AB, t 1 là thời gian đi nữa quãng đường đầu, t 2 là thời gian đi nữa quảng đường còn lại. Ta có: 1 1 1 1 S S t v v = = (0,25đ) Thời gian đi với vận tốc v 2 và v 3 là: 2 2 t (0,25đ) Quảng đường đi tương ứng là: 2 2 2 . 2 t S v = , 2 3 3 . 2 t S v = (0,5đ) Theo đề bài ta có: 2 32 S SS =+ hay: 2 2 2 3 2 3 2 . . ( ) 2 2 2 t t S v v v v t S = ⇒ + = 2 2 3 S t v v ⇒ = + (1đ) - Thời gian đi cả quảng đường là: 1 2 1 2 3 2 40 15 S S S S t t t v v v = + = + = + + (0,5đ) - Vận tốc trung bình trên cả quảng đường AB là: 40.15 10,9( / ) 40 15 40 15 tb S S v km h S S t = = = ≈ + + (0,5đ) Bài 2. (4 điểm) a) Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l V là thể tích nước ban đầu chứa trong bình: Từ hình 1 ta thấy V=S.H Khi thanh cân bằng như hình 2, thể tích phần thanh đồng chất chìm trong nước là: V’=S’.l’ Do đó: S.( H+h)= V+S’.l’ = S.H + S’.l <=> S.H+S.h = S.H + S’.l’ (0.75 điểm) => S. h = S’.l’ => l’= S S' h Vì trọng lượng P của thanh cân bằng với lực đẩy Acsimet F A : => P=F A1 <=> 10.D 2 .S’.l=10.D 1 . S 1 .l’ => l = 1 2 D D l’= 1 2 D D . S S' .h (0.75 điểm) H H H h h∆ S S S S' l (Hình 3) (Hình 2) (Hình 1) l' A2 F uuur F r P ur P ur A1 F uuur } } => l = 1 2 D D . S S' .h (*) Khi thanh chìm hoàn toàn trong nước như hình 3, ta thấy: S.( H+ ∆ h)= V+S’.l = S.H + S’.l <=> S. H+S. ∆ h = S.H + S 1 .l => S. ∆ h = S’.l (0.5 điểm) => ∆ h= S' S .l= S' S . 1 2 D D . S S' .h= 1 2 D D .h Gọi H’ là độ cao của mực nước khi đó: => H’= ∆ h +H= 1 2 D D .h+H= 1 0,8 .8+15=25cm (0.5 điểm) b) l=20cm, S’=10cm 2 Lực tác dụng vào thanh lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F 2 và lực tác dụng F. Do thanh cân bằng nên : F = F A2 - P = 10.D 1 .V o – 10.D 2 .S’.l F = 10( D 1 – D 2 ).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N (0.5 điểm) Từ (*) l = 1 2 D D . S S' .h => S= 2 1 D D . l h .S’= 0,8 1 . 20 8 .10=20cm 2 Ta thấy khi thanh đi vào nước thêm 1 đoạn x có thể tích ∆V = x.S’ thì nước dâng thêm một đoạn: ΔV ΔV y= = =x S-S' S' Mặt khác nước dâng thêm so với lúc đầu: 1 2 D Δh-h= -1 .h=2cm D    ÷   nghĩa là : x=y=2 cm (0.5 điểm) Vậy thanh di chuyển thêm một đoạn: x =2 cm. Và lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F = 0,4 N nên lực tác dụng trung bình vào vật là: TB 0+0.4 F = =0.2N 2 (0.5 điểm) Công thực hiện được: 2 3 TB A F . 0,2.2.10 4.10 Jx − − = = = Bài 3. (4 điểm) Gọi Q 1 và Q 2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun, ta có: Q 1 = ( ) tcmcm ∆+ 221.1 ; Q 2 = ( ) tcmcm ∆+ .2 2211 (1đ) (m 1, m 2 là khối lượng nước và ấm trong hai lần đun). 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) (0,5đ) Ta suy ra: kt 1 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 ; kt 2 = ( ) tcmcm ∆+ 2211 2 (0,5đ) Lập tỷ số ta được : = 1 2 t t 2211 11 2211 2211 1 2 cmcm cm cmcm cmcm + += + + (0,75đ) hay: t 2 = ( 1+ 2211 11 cmcm cm + ) t 1 (0,75đ) Vậy : t 2 = (1+ 880.3,04200 4200 + ).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút. (0,5đ) } } } } Bài 4. (5 điểm) a) (2 điểm) Khi khóa K mở, mạch điện trở thành: (0,25đ) Vì I 3 = 1,5A nên U 3 = I 3 R 3 = 1,5 × 9 = 13,5 (V) (0,25đ) Vậy hiệu điện thế trên hai đầu điện trở R 1 và R 2 là: U 12 = U – U 3 = 36 – 13,5 = 22,5(V) (0,25đ) Do đó, cường độ dòng điện trong mạch chính là: 12 1 2 22,5 2,25( ) 10 U I A R R = = = + (0,25đ) Suy ra cường độ dòng điện qua điện trở R 4 là: I 4 = 2,25 – 1,5 = 0,75(A) (0,25đ) Điện trở tương đương của R 4 và R 5 là: 3 4,5 4 13,5 18( ) 0,75 U R I = = = Ω (0,5đ) Vậy điện trở R 4 có giá trị là: R 4 = R 4,5 – R 5 = 18 – 12 = 6(Ω) (0,25đ) b) (3 điểm) Mạch điện tương đương là: (0,5đ) Điện trở tương đương của R 2 và R 4 là: 2 2,4 6 3( ) 2 2 R R = = = Ω (0,25đ) Điện trở tương đương của R 2 , R 4 và R 3 là: R 2,3,4 = 3 + 9 = 12 (Ω) (0,25đ) Vậy điện trở tương đương của đoạn mạch CD là: 5 12 6( ) 2 2 CD R R = = = Ω (0,25đ) Ta có: 1 1 1 1 1 36 3,6( ) 4 6 10 CD CD CD CD U U U U U I A R R R R + = = = = = = + + (0,5đ) Suy ra U CD = I 1 R CD = 3,6 × 6 = 21,6(V) (0,25đ) Vậy 5 3 5 21,6 1,8( ) 12 CD U I I A R = = = = (0,25đ) 5 2 4 1,8 0,9( ) × 2 I I I A = = = = (0,25đ) Ampe kế A 2 chỉ: I 1 – I 2 = 3,6 – 0,9 = 2,7 (A) (0,25đ) Ampe kế A 1 chỉ: I 3 = 1,8(A) (0,25đ) Bài 5 (4 điểm) a) (1,0 điểm) Ta có 40 × 6 = 240V, chứng tỏ hiệu điện thế cung cấp cho từng bóng đèn bằng hiệu điện thế định mức của mỗi bóng nên đèn sáng bình thường (0,5đ) b) (1,5 điểm) Công suất tiêu thụ của mạch khi còn đủ 40 bóng đèn: 2 2 d R 40R U U P = = (0,25đ) R 3 R 4 R 5 R 2 I 4 R 1 I 1 I 2 I 3 I 5 C D A 1 R 3 R 4 R 5 R 1 R 2 I I 3 I 4 Khi có 1 bóng cháy, công suất tiêu thụ của 39 bóng là: 2 2 ' ' d R 39R U U P = = (0,25đ) Ta có: ' 39 1 40 P P = < . Vậy P < P ’ (0,25đ) c) (1,5 điểm) Thay bóng cháy bằng bóng có P 2 = 2P thì điện trở của dây tóc bóng này là: 2 2 2 2 P 2P 2 d d d d U U R R = = = (0,25đ) Điện trở toàn mạch lúc này là: R ’’ = 39R d + 0,5R d = 39,5R d (0,25đ) Cường độ dòng qua các đèn: '' d 240 39,5R I = (0,25đ) Hiệu điện thế trên các đèn ban loại ban đầu: U ’ 1 = I ” R d = 6,075(V) > 6(V): Đèn sáng quá bình thường. (0,25đ) Hiệu điện thế U ’ 2 trên bóng đèn có công suất P 2 thỏa mãn: U 2 = 39U ’ 1 = 240 Suy ra 39U ’ 1 = 240 - U 2 > 39 × 6 = 234(V) (0,25đ) Nên U 2 < 240 – 234 = 6V: Đèn loại P 2 sáng kém bình thường (0,25đ) . PHÒNG GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2009 - 2010 Môn: Vật lý lớp 9 Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian phát. A 1 U + - A 2 K R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ KỲ THI HỌC SINH GIỎI HUYỆN NĂM HỌC 2009 - 2010 Bài 1. (3 điểm) Gọi S là quãng đường AB,