Nối trục của đĩa và miếng kim loại vào 2 cực của nguồn điện thì thấy đĩa.. quay (trong quá trình đĩa quay, vành đĩa vẫn chạm vào miếng kim loại ở P).[r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÁI BÌNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016- 2017
Môn: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
(Đề thi gồm 02 trang)
Bài 1 (3,0 điểm)
1 Một tượng đài kỷ niệm có khối lượng là 150 tấn, đặt trên bệ đá Bệ đá có dạng hình hộp
chữ nhật, cao 1m, khối lượng riêng là 2.103kg/m3 đặt trên mặt đất Nếu mặt đất chịu được áp suất lớn nhất là 7.104Pa thì diện tích đáy của bệ đá tối thiểu phải là bao nhiêu?
2 Trong hệ tọa độ xoy (hình 1), có hai vật nhỏ A và B
chuyển động thẳng đều Lúc bắt đầu chuyển động, vật A cách
vật B một đoạn l = 200m
Biết vận tốc của vật A là vA = 10m/s theo hướng ox, vận tốc
của vật B là vB = 20m/s theo hướng oy
a) Sau thời gian bao lâu kể từ khi bắt đầu chuyển động, hai
vật A và B lại cách nhau 200m
b) Xác định khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vật A và B.
Bài 2 (2,0 điểm) Một con thỏ chạy ra xa một con chó săn theo đường thẳng với vận tốc
không đổi Tại thời điểm ban đầu, khoảng cách giữa con thỏ và con chó săn là s = 100m, còn con chó săn chạy đuổi theo con thỏ với vận tốc v0 = 15m/s Do đã mệt nên vận tốc của con chó săn cứ sau mỗi khoảng thời gian t = 20s thì giảm đi một lượng v = 1m/s Hỏi thỏ phải chạy với vận tốc không đổi thỏa mãn điều kiện gì để không bị chó săn bắt được? Biết rằng trong khoảng thời gian t vận tốc của con chó săn là không đổi
Bài 3 (4,0 điểm)
1 Người ta trồng rừng để điều hòa nhiệt độ không khí Mỗi ngày 1ha rừng hấp thụ
năng lượng Mặt trời là 1,7.1010J Nếu năng lượng này trải trên 1ha mặt đất, truyền đến một
độ sâu nhất định ứng với khối lượng 3,96.106kg thì nhiệt độ mặt đất tăng bao nhiêu độ?
Cho nhiệt dung riêng của đất là 840J/Kg.K
2 Trong một bình nhiệt lượng kế ban
đầu chứa mo=100g nước ở nhiệt độ to=200C
Bắt đầu có các giọt nước nóng nhỏ vào
nhiệt lượng kế một cách đều đặn, nhiệt độ
các giọt nước nóng này như nhau Hình bên
là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nhiệt
độ nước trong nhiệt lượng kế theo số giọt
nước nóng nhỏ vào bình (hình 2)
Hãy xác định nhiệt độ của các giọt
nước nóng và khối lượng của mỗi giọt
nước, xem rằng khối lượng của các giọt
nước là như nhau và sự cân bằng nhiệt được
thiết lập ngay sau khi giọt nước nhỏ xuống
Trang 2Bài 4 (4,0 điểm) Cho mạch điện hình 3 Biết R3 = 20,
hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là U = 22V; Rx là
một biến trở Điện trở các vôn kế V1 và V2 rất lớn, điện
trở ampe kế A và dây nối không đáng kể Khi điều chỉnh
Rx = Rxo = 20 thì số chỉ vôn kế V1 gấp 1,2 lần số chỉ
vôn kế V2 và ampe kế A chỉ 0,1A
a) Hãy tìm công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB
khi Rx = 20 và giá trị các điện trở R1, R2
b) Thay đổi Rx để công suất tiêu thụ trên Rx đạt cực
đại Tìm Rx và giá trị công suất cực đại này
c) Rx có giá trị nằm trong khoảng nào để dòng điện qua ampe kế A có chiều từ C đến D?
Bài 5 (4,0 điểm) Hãy trình bày phương án thực nghiệm xác định giá trị của 3 điện trở R1, R2, R3
với các dụng cụ sau đây:
1 nguồn điện có hiệu điện thế không đổi và chưa biết giá trị
1 điện trở có giá trị R0 đã biết
1 ampe kế có điện trở chưa biết
3 điện trở cần đo R1, R2, R3
Một số dây dẫn có điện trở không đáng kể
Chú ý: Để không làm hỏng dụng cụ đo thì không được mắc ampe kế song song với bất cứ dụng cụ nào
Bài 6 (3,0 điểm)
1 Trên hình vẽ trình bày một động cơ điện gọi là
“bánh xe Balơn” Động cơ gồm một đĩa mỏng bằng đồng
đặt thẳng đứng và dễ dàng quay quanh trục nằm ngang
làm bằng kim loại đi qua O Bề mặt dưới của đĩa chạm
nhẹ vào một miếng kim loại nhỏ, nhẵn Toàn bộ đĩa nằm
trong từ trường đều vuông góc với đĩa và có chiều hướng
từ trong ra ngoài mặt phẳng hình vẽ Nối trục của đĩa và
miếng kim loại vào 2 cực của nguồn điện thì thấy đĩa
quay (trong quá trình đĩa quay, vành đĩa vẫn chạm vào miếng kim loại ở P) Giải thích hoạt động của động cơ này và tìm chiều quay của đĩa trong hình vẽ của đề bài (đĩa quay xuôi chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ)
2 Có một ống dây dài được quấn như
hình vẽ Đặt gần ống dây hai nam châm (nam
châm 1 và nam châm 2) Nam châm 1 đã biết các
cực, cực bắc đặt gần ống dây còn nam châm 2
chưa biết các cực Đặt vào 2 đầu ống dây một
hiệu điện thế không đổi có 2 đầu cực là 1 và 2
thì thấy cả 2 nam châm đều bị đẩy ra xa Xác định cực 1 và 2 của nguồn điện là cực âm hay cực dương Xác định các cực từ của nam châm 2 Giải thích?
HẾT
(Hình 3)
A
-+
D
-O
P
N S
Trang 3Họ và tên thí sinh:……….……… Số báo danh:………
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÁI BÌNH
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016- 2017
HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM MÔN VẬT LÍ
(Gồm 05 trang)
Bµi 1
1 (1 ®)
Áp suất tác dụng lên mặt đất có độ lớn:
p = P P1 2
S
= 150.104 2000.1.S
S
= 7.104 Pa S = 375
17 m2 = 22m2 1,0
2 (2 đ)
2/a Quãng đường A đi được trong t giây: AA1 = vAt
Quãng đường B đi được trong t giây: BB1 = vBt
Khoảng cách giữa A và B sau t giây:
d2 = (AA1)2 + (OB1)2
Với AA1 = vAt và OB1 = l v t B
Nên: d2 = ( v2
A + v2
B )t2 – 2lvBt + l2
=> ( v2
A + v2
B )t2 – 2lvBt + l2 – d2 = 0 (*)
Thay số và biến đổi ra biểu thức : 500t2 – 8000t = 0 Giải ra được: t = 16s
1,0
2/b - Xét phương trình bậc hai (*) với biến là t Để (*) có nghiệm thì
0 '
từ đó tìm được:
2 2
A B
l v (d )
- Rút ra được dmin = 2 A 2
A B
l v
- Thay số tính được dmin 89,44 m
1,0
Bài 2
- Ký hiệu vận tốc của thỏ là là vt Chọn mốc quãng đường là vị trí của chó săn
lúc đầu Gọi khoảng cách từ vị trí của chó săn và thỏ đến mốc là sc và st Thỏ
không bị chó săn bắt khi st > sc
- Trong 20 giây đầu, thỏ không bị chó săn bắt khi:
100 + 20vt > 20.15 = 300 vt > 10 m/s
- Trong 40 giây đầu, thỏ không bị chó săn bắt khi:
100 + 40vt > 300 + 20.14 = 580 vt > 12 m/s
- Trong 60 giây đầu, thỏ không bị chó săn bắt khi:
100 + 60vt > 580 + 20.13 = 840 vt > 12,33 m/s
- Trong 80 giây đầu, thỏ không bị chó săn bắt khi:
100 + 80vt > 840 + 20.12 = 1080 vt > 12,25 m/s
- Trong 100 giây đầu, thỏ không bị chó săn bắt khi:
100 + 100vt > 1080 + 20.11 = 1300 vt > 12 m/s
- Trong 120 giây đầu, thỏ không bị chó săn bắt khi:
100 + 120vt > 1300 + 20.10 = 1500 vt > 11,67 m/s
Tính toán tương tự như trên ta thấy từ giây 120 trở đi thỏ không bị chó săn bắt
2,0
Trang 4Bài 3
1
(1 đ) Độ tăng nhiệt độ của đất là: t =
Q
mc = 5,10C hoặc t = 5,1K
1,0
2
(3 đ)
Giả sử khối lượng mỗi giọt nước nóng là m, nhiệt độ là t (m > 0) Từ đồ thị
ta thấy:
+ Khi nhỏ vào nhiệt lượng kế (NLK) N1=200 giọt thì nhiệt độ nước trong NLK là t1=300C Phương trình cân bằng nhiệt:
m0c(30 – 20) = 200mc(t – 30) (1)
+ Khi nhỏ vào nhiệt lượng kế (NLK) N1=500 giọt thì nhiệt độ nước
trong NLK là t1=400C Phương trình cân bằng nhiệt:
m0c(40 – 20) = 500mc(t – 40) (2)
+ Giải hệ 2 phương trình 1,2 ta thu được : t = 800C, m = 0,1g
* Chú ý : Nếu thì sinh làm theo cách khác đúng thì vẫn cho điểm tối đa
3,0
Bài 4
a)
(1,5 đ)
- Gọi số chỉ các Vôn kế V1 và V2 lần lượt là U1 và U2 ta có:
12 1
1, 2 (1)
X
R U và U1 + U2 = U = 22V => U1 = 12V ; U2 = 10V
3 0 3
3 0
10 (2)
X X
X
R R R
R R
, RAB = R12 + R3X (3)
Từ (1), (2) và (3) suy ra: R12 = 12 và RAB = 22
- Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch AB là:
2
22W
AB
U P R
0,5
- Cường độ dòng điện trong mạch chính là: I = 22 1
22
P
A
U
Suy ra: I3 = Ix =
2
I
= 0,5 (A)
- Nếu dòng điện qua A có chiều từ C đến D thì:
I1=IA + I3 = 0,6A (4) và I2 = IX - IA = 0,4A (5) Từ (4) và (5) suy ra:
1 1
1
20
U R
I
2 2
30
U R I
0,5
- Nếu dòng điện qua A có chiều từ D đến C thì làm tương tự ta có:
b)
(1,5 đ) - Công suất tiêu thụ trên RX khi biến trở thay đổi giá trị là:
2
(6)
X X x
U P R
- Mặt khác ta lại có: X 3X (7)
AB
R U
3
20
( ) (8) 20
X
R
12 3
240 32
(9) 20
X
X
R
R
0,75
Trang 5- Từ (6), (7) và (8) suy ra:
2 2
2
240
(240 32 )
32 240.32
X X
X
X X
R P
R
R R
Ta tìm thấy PX lớn nhất khi :
2 2
240
32 X X 7,5
X
Khi đó PXmax = 6,3W
0,75
c)
(1 đ)
* Trường hợp: R1 =30 :
Cường độ dòng điện qua ampe kế có độ lớn là:
1 3
x
U I R I R U
I I
12 3 1 3
x
x
R R U
R R R R
Với: R3x = 3
3
x
x
R R
R R
Thay số ta có biểu thức: IA = 330 24,75.
450 60
x
x
R R
+ Để dòng điện qua ampe ke có chiều từ C đến D thì:
330 24,75
450 60
x
x
R R
> 0 khi 0 40
3
R x
0,5
* Xét trường hợp R1 = 20:
Tương tự ta có: IA = 330 11
300 40
x x
R R
+ Để dòng điện qua ampe ke có chiều từ C đến D thì:
330 11
0
300 40
x
x
R
R suy ra: 0 R x 30
* Chú ý : Nếu thí sinh làm theo cách khác mà đúng thì giám khảo vẫn cho
điểm tối đa
0,5
Trang 7Bài 5
+ Lần 1 : mắc R1 vào mạch điện như hình vẽ thì ampe kế A chỉ giá trị I1
Có : I1 =
1 A
U
R R => R1 =
1
U
I - RA (1)
ampe kế A chỉ giá trị I2
Có : I2 =
2 A
U
R R => R2 =
2
U
I - RA (2)
ampe kế A chỉ giá trị I3
Có : I3 =
3 A
U
R R => R3 =
3
U
I - RA (3) 1,5
+ Lần 4 : mắc R1, R2, R3 vào mạch điện như hình vẽ thì ampe kế A chỉ giá
trị I4
Có : I4 =
U
R R R R
=> R1 + R2 + R3 =
4
U
I - RA (4)
Từ (1), (2), (3), (4) => RA =
1 2 3 4
2 I I I I
(5)
+ Lần 5 : mắc R0 vào mạch điện như hình vẽ thì ampe kế A chỉ giá trị I0
Có : I0 =
0 A
U
R R => RA =
0
U
I - R0 (6)
Từ (5), (6) có : U =
0
0 1 2 3 4
2R
I I I I I (7)
1,5
Thay (6) vào (1), (2), (3) ta thu được các giá trị của điện trở :
R1 = U
1 0
1 1
I I
+ R0 ; R2 = U
2 0
1 1
I I
+ R0 ; R3 = U
3 0
1 1
I I
+ R0
* Chú ý : Nếu thí sinh làm theo cách khác mà đúng thì giám khảo vẫn cho
điểm tối đa
1,0
A
-R1
A
-R2
A
-R3
A
A
-R0
Trang 8(3 ®)
1
(1,5 đ)
Khi nối P và O với 2 cực của nguồn điện thì trong đĩa sẽ có dòng điện chạy từ P đến O Từ trường sẽ tác dụng lực từ vào dòng điện này Theo quy tắc bàn tay trái ta sẽ xác định được chiều của lực từ hướng sang phải ( hình vẽ) Lực từ này sẽ làm đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ
1,5
2
(1,5 đ)
- Vì nam châm 1 bị đẩy nên cực của ống dây phía gần nam châm 1 là cực
bắc (N) Đường sức từ sẽ có chiều đi ra từ cực này và đi vào cực phía bên
kia( đi ra từ cực bắc và đi vào cực nam)
- Theo quy tắc nắm tay phải thì dòng điện qua dây dẫn sẽ có chiều như
hình vẽ Từ chiều của dòng điện ta xác định được cực 2 của nguồn điện là
cực + còn cực 1 là cực –
- Nam châm 2 bị đẩy ra xa => cực của nam châm 2 gần ống dây sẽ giống
như cực của ống dây Từ hình vẽ => cực của nam châm 2 gần ống dây là
cực S, cực xa ống dây là cực N
1,5
-O
P
N
