đề thi hsg vật lí

UBND TỈNH THỪA THIÊN HUẾ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2006 - 2007 Môn : VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài : 150 phút. (Đề thi có 02 trang) --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Bài 1: (3 điểm) Một người đánh cá bơi thuyền ngược dòng sông. Khi tới chiếc cầu bắc ngang sông, người đó đánh rơi một cái can nhựa rỗng. Sau 1 giờ, người đó mới phát hiện ra, cho thuyền quay lại và gặp can nhựa cách cầu 6 km. Tìm vận tốc của nước chảy, biết rằng vận tốc của thuyền đối với nước khi ngược dòng và xuôi dòng là như nhau. Bài 2: (3 điểm) Một bình thông nhau có hai nhánh tiết diện bằng nhau, một nhánh chứa nước, nhánh còn lại chứa dầu có khối lượng riêng là 3 850 / d D kg m= . Hỏi mặt ngăn cách giữa hai chất lỏng trên ống nằm ngang nối hai nhánh sẽ dịch chuyển một đoạn bằng bao nhiêu, nếu đổ thêm lên mặt nhánh chứa nước một lớp dầu cùng loại như ở nhánh trái và có chiều cao 0,5l cm= ? Biết rằng diện tích tiết diện ngang của mỗi nhánh gấp 10 lần diện tích tiết diện của ống nằm ngang. Bài 3: (3 điểm) Trong một bình cao có tiết diện thẳng là hình vuông, được chia làm ba ngăn như hình vẽ. Hai ngăn nhỏ có tiết diện thẳng cũng là một hình vuông có cạnh bằng nửa cạnh của bình. Đổ vào các ngăn đến cùng một độ cao 3 chất lỏng: ngăn 1 là nước ở nhiệt độ t 1 = 65 0 C, ngăn 2 là cà phê ở nhiệt độ t 2 = 35 0 C, ngăn 3 là sữa nước ở nhiệt độ t 3 = 20 0 C. Biết rằng thành bình cách nhiệt rất tốt, nhưng các vách ngăn có dẫn nhiệt không tốt lắm; nhiệt lượng truyền qua các vách ngăn trong một đơn vị thời gian tỉ lệ với diện tích tiếp xúc của chất lỏng và với hiệu nhiệt độ ở hai bên vách ngăn. Sau một thời gian thì nhiệt độ ngăn chứa nước giảm ∆ t 1 = 1 0 C. Hỏi ở hai ngăn còn lại, nhiệt độ biến đổi bao nhiêu trong thời gian trên? Xem rằng về phương diện nhiệt thì cả ba chất lỏng nói trên là giống nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và với môi trường. Bài 4: (4 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết U = 15V, R = 15r. Các vôn kế giống nhau, bỏ qua điện trở dây nối. Biết vôn kế V 1 chỉ 14V, hỏi vôn kế V 2 chỉ bao nhiêu? 1 l D a u N u o c ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) R R R V V + _ U r 1 2 Bài 5: (4 điểm) Một vật AB đặt trước một thấu kính phân kỳ cho một ảnh cao là A 1 B 1 = 0,8cm. Thay thấu kính phân kỳ bằng thấu kính hội tụ có cùng tiêu cự và cũng đặt ở vị trí của thấu kính phân kỳ thì thu được một ảnh thật, chiều cao là A 2 B 2 = 4cm. Khoảng cách giữa hai ảnh là 72cm. Tìm tiêu cự của thấu kính và chiều cao của vật. Chú ý: Không sử dụng công thức thấu kính. Bài 6: (3 điểm) Trong mạch điện dân dụng người ta thường dùng công tắc chuyển mạch hai vị trí, tuỳ theo vị trí của khoá K mà điểm O được nối với điểm 1 hoặc điểm 2 (như hình vẽ). Hãy vẽ một mạch điện gồm một nguồn điện , hai bóng đèn giống nhau có hiệu điện thế định mức bằng hiệu điện thế của nguồn và hai công tắc chuyển mạch như trên sao cho ứng với 4 vị trí khác nhau của khoá, mạch sẽ hoạt động như sau: a, Hai đèn không sáng. b, Hai đèn đều sáng bình thường. c, Hai đèn đều sáng như nhau và kém bình thường. d, Một đèn sáng bình thường, một đèn không sáng. Mạch điện trên phải đảm bảo không có vị trí nào của các khoá K để nguồn bị tắt. ------------------------------------------------------------------------- UBND TỈNH THỪA THIÊN HUẾ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2006 - 2007 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ (03 trang) Câu Nội dung – Yêu cầu Điể m 1 3đ A C B - Ký hiệu A là vị trí của cầu, C là vị trí thuyền quay trở lại và B là vị trí thuyền gặp can nhựa. Ký hiệu u là vận tốc của thuyền so với nước, v là vân tốc của nước so với bờ. Thời gian thuyền đi từ C đến B là: ( ).1 6 CB CA AB CB S S S u v t u v u v u v + − + = = = + + + - Thời gian tính từ khi rơi can nhựa đến khi gặp lại can nhựa là: 6 ( ).1 6 1 AC CB u v t t v u v − + = + = + + - Rút gọn phương trình trên ta có: 2. 6v = ⇒ 3v = (km/h) 0,25 0,25 1,0 1,0 0,5 2 3đ - Kí hiệu độ cao của cột dầu và cột nước trong trường hợp đầu là 0 d h và 0 n h ; trong trường hợp sau là d h và n h ; khối lượng riêng của dầu và nước là d D và n D ; tiết diện của nhánh là S ; tiết diện ống nằm ngang là 1 S . Điều kiện cân bằng của mỗi trường hợp là: 0 0 10 10 d d n n D h D h= và 10 10 10 d d n n d D h D h D l= + - Từ đó ta có: 0 0 ( ) ( ) d d d d n n n D h h D l D h h− = − − (1) 0,25 0,5 0,25 2 o 1 2 - Độ dịch chuyển x của mặt phân cách dầu và nước trong ống nằm ngang được xác định từ tính chất không chịu nén của chất lỏng: 0 0 1 ( ) ( ) d d n n S h h S h h S x− = − = ; - Từ đó suy ra: 0 0 1 d d n n S h h h h x S − = − = (2) - Thay các giá trị vào (1) và (2) ta có: 1 1 . d d n S S D x D l D x S S = − ⇒ 1 2,3 ( ) d n d D l x S D D S = ≈ + (cm) 0,5 0,5 0,5 0,5 3 3đ - Diện tích tiếp xúc của từng cặp chất lỏng trong bài toán là như nhau. Vậy nhiệt lượng truyền qua giữa chúng tỉ lệ với hiệu nhiệt độ với cùng một hệ số tỉ lệ là k. - Nước toả nhiệt sang cà phê và sữa lần lượt là: 12 1 2 ( )Q k t t= − và 13 1 3 ( )Q k t t= − . - Cà phê toả nhiệt sang sữa là: 23 2 3 ( )Q k t t= − - Ta có các phương trình cân bằng nhiệt: + Đối với nước: 12 13 1 2 1 3 1 ( ) 2Q Q k t t t t mc t+ = − + − = ∆ ; + Đối với cà phê: 12 23 1 2 2 3 2 ( )Q Q k t t t t mc t− = − − + = ∆ ; + Đối với sữa: 13 23 1 3 2 3 3 ( )Q Q k t t t t mc t+ = − + − = ∆ ; - Từ các phương trình trên ta tìm được: 0 1 3 2 2 1 1 2 3 2 2 . 0,4 2 t t t t t C t t t + − ∆ = ∆ = − − ; 0 1 2 3 3 1 1 2 3 2 2 . 1,6 2 t t t t t C t t t + − ∆ = ∆ = − − 0,25 0,5 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 4 4đ - Ta có 1 Ir + I V U R= ⇒ 1 . V U I r I R− = = 14(V) ⇒ 1 r I = (A) Mà 1 2 I I I= + ⇒ 1 14 14 ( ) r 2 V V V R R R R R R R = + + + + ⇒ 2 2 16 165 . 42 0 V V R R r R− − = (*) ; thay 15 R r = vào pt (*) ta có: 2 2 16 11 42 0 V V R RR R− − = (**) ⇒ 2 2 2 121 2688 2809R R R∆ = + = ⇒ 53R∆ = ⇒ 2 V R R= (loại nghiệm âm) Xét đoạn AV 2 B, ta có: 2 R 2 V V U R U R = = ⇒ 2 2 R 2 2 1 2 3 V V U U U = = + + ⇒ 2 2 3 V AB U U = (1) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 3 R R R V V + _ U r 1 2 1 2 I I I A B C - Mặt khác: ( ) 2 3 2 4 V V V AB CA V R R R R R R R U U R R R + + + = = = + ⇒ 1 3 7 AB AB CA AB V U U U U U = = + (2) ; với 1 14( ) V U V= - Từ (1) và (2) ta có: 6 AB U = (V) và 2 4 V U = (V) 1,0 0,5 5 4đ A B A B F A B O A B OF F ' I I 1 1 2 2 - Gọi h là chiều cao của AB, f là tiêu cự cả thấu kinh 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 2 2 2 2 0,8 1 5. 4 5 OA B OAB A B OA OA B OA B OA OA OA B OAB A B OA ∆ ∆  ⇒ ∆ ∆ ⇒ = = = ⇒ =  ∆ ∆  : : : - Mà 1 2 1 2 72( ) 12( ), 60( )OA OA cm OA cm OA cm+ = ⇒ = = - Mặt khác: 1 1 1 1 1 FA 12 A 0,8 OF f f FA B FOI B OI h − ∆ ∆ ⇒ = ⇔ =: (1) 2 2 2 2 2 F A 60 A 4 OF f f F A B F OI B OI h ′ ′ − ′ ′ ∆ ∆ ⇒ = ⇔ =: (2) - Từ (1) và (2) ta có: 20( )f cm= và 2( )h cm= 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 6 3đ 2 1 + _ 0 0 1 2 Trước hết ta nhận xét: bình thường khi hai đèn mắc song song vào nguồn thì hai đèn sáng bình thường và khi hai đèn mắc nối tiếp vào nguồn thì sáng kém bình thường. Vậy, ta phải mắc: - Một cái chuyển mạch bảo đảm yêu cầu: ở vị trí này thì hai đèn mắc 2,0 4 song song và ở vị trí kia hai đèn mắc nối tiếp. - Cái chuyển mạch thứ hai phải bảo đảm yêu cầu: ở vị trí này thì mạch hở, ở vị trí kia thì mạch kín. - Mạch được thiết kế như hình vẽ; mạch đang ở vị trí hai đèn cùng sáng yếu. HS tự tìm vị trí các khoá tương ứng với 3 trường hợp còn lại. 0,5 0,25 0,25 5 . UBND TỈNH THỪA THI N HUẾ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2006 - 2007 Môn : VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian. ------------------------------------------------------------------------- UBND TỈNH THỪA THI N HUẾ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2006 - 2007 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ (03 trang) Câu