Đề thi HSG vật lý 9 (24)

Phòng Giáo Dục thành phố Huế ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ – NĂM HỌC 2006-2007 Môn thi: VẬT LÝ LỚP 9 Thời gian làm bài: 120 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1: (4 điểm). Hai anh em Nam và Việt ở cách trường 27km mà chỉ có một chiếc xe đạp không chở được. Vận tốc của Nam khi đi bộ và khi đi xe đạp lần lượt là 5km/h và 15km/h, còn vận tốc của Việt khi đi bộ và khi đi xe đạp lần lượt là 4km/h và 12km/h. Nếu muốn xuất phát từ nhà và đến trường cùng một lúc thì hai anh em phải thay nhau dùng xe như thế nào? Biết xe có thể dựng bên đường và thời gian lên xuống xe không đáng kể. Bài 2: (4 điểm). Một thau nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước ở 20 0 C. a) Thả vào thau nước một thỏi đồng khối lượng 200g lấy ra ở bếp lò. Nước nóng đến 21,2 0 C. Tìm nhiệt độ của bếp lò. Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt là: c 1 = 880J/kg.K, c 2 = 4200J/kg.K, c 3 = 380J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. b) Thực ra, trong trường hợp này nhiệt lượng toả ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước. Tìm nhiệt độ thực sự của bếp lò. c) Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước một thỏi nước đá có khối lượng 100g ở 0 0 C. Nước đá có tan hết không? Tìm nhiệt độ cuối cùng của hệ thống . Biết để 1kg nước đá ở 0 0 C nóng chảy hoàn toàn cần cung cấp một nhiệt lượng là 3,4.10 5 J. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Bài 3: (2,5 điểm). Hãy vẽ sơ đồ mạch điện gồm nguồn điện, bốn bóng đèn và 3 khoá K thoả mãn đồng thời các yêu cầu sau: - Khi ba khoá đều ngắt: 4 đèn mắt nối tiếp. - Khi ba khoá đều đóng: ba đèn mắc song song, đèn Đ 2 không sáng. Bài 4 : (5 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch được giữ khơng đổi là U = 7 V; các điện trở R 1 = 3 Ω , R 2 = 6 Ω ; MN là một dây dẫn điện có chiều dài l = 1,5 m, tiết diện khơng đổi S = 0,1 mm 2 , điện trở suất ρ = 4.10 -7 Ω m. Bỏ qua điện trở của ampe kế và của các dây nối. a, Tính điện trở R của dây dẫn MN. b, Xác định vị trí điểm C để dòng điện qua ampe kế theo chiều từ D đến C và có cường độ 1/3 A. Bài 5 : ( 4.5điểm) Một ơ tơ chuyển động trên 1/3 đoạn đường đầu với vận tốc v 1 = 40km/h. Phần còn lại nó chuyển động trong 1/3 thời gian đầu với vận tốc v 2 = 50km/h, 1/3 thời gian kế tiếp với vận tốc v 3 =40km/h, cuối cùng nó chuyển động với vận tốc v 4 = 60km/h. Tính vận tốc trung bình của xe trên tồn bộ đoạn đường. ------------------------- A N R R + _ U 1 2 M C D Phòng Giáo Dục thành phố Huế KỲ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ – NĂM HỌC 2006-2007 ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM MÔN: VẬT LÝ 9 Bài1: (2 điểm). Gọi x(km) là quãng đường Nam đi xe thì quãng đường Nam đi bộ là (27-x). Vì cùng xuất phát và cùng đến nơi một lúc nên quãng đường Việt đi bộ là x và đi xe là (27-x). Thời gian Nam đi từ nhà đến trường bằng thời gian Việt đi từ nhà đến trường: t N = t V => 15 x + 5 )27( x − = 4 x + 12 )27( x − => x = 10,5km. Vậy, có hai phương án sau: _ Nam đi xe 10,5km rồi để xe bên đường và tiếp tục đi bộ 16,5km để đến trường. Việt xuất phát cùng một lúc với Nam, đi bộ 10,5km thì gặp xe của Nam để lại rồi đạp xe quãng đường 16,5km và đến trường cùng lúc với Nam. _ Hoặc ngược lại, Việt đi xe đạp 16,5km rồi tiếp tục đi bộ 10,5km. Nam đi bộ 16,5km rồi tiếp tục đi xe đạp 10,5km. Bài2: (3 điểm). a) Nhiệt độ của bếp lò: ( t 0 C cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng) Nhiệt lượng của thau nhôm nhận được để tăng nhiệt độ từ t 1 = 20 0 C lên t 2 = 21,2 0 C: Q 1 = m 1 .c 1 (t 2 - t 1 ) Nhiệt lượng của nước nhận được để tăng nhiệt độ từ t 1 = 20 0 C lên t 2 = 21,2 0 C: Q 2 = m 2 .c 2 (t 2 - t 1 ) Nhiệt lượng của thỏi đồng toả ra để hạ nhiệt độ từ t 0 C xuống t 2 = 21,2 0 C: Q 3 = m 3 .c 3 (t – t 2 ) Vì không có sự toả nhiệt ra môi trường nên theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q 3 = Q 1 + Q 2 => m 3 .c 3 (t - t 2 ) = m 1 .c 1 (t 2 - t 1 ) + m 2 .c 2 (t 2 - t 1 ) => t = [(m 1 .c 1 + m 2 .c 2 ) (t 2 - t 1 ) / m 3 .c 3 ] + t 2 thế số ta tính được t = 160,78 0 C b) Nhiệt độ thực của bếp lò(t’): Theo giả thiết ta có: Q’ 3 - 10% ( Q 1 + Q 2 ) = ( Q 1 + Q 2 )  Q’ 3 = 1,1 ( Q 1 + Q 2 )  m 3 .c 3 (t’ - t 2 ) = 1,1 (m 1 .c 1 + m 2 .c 2 ) (t 2 - t 1 )  t’ = [ 1,1 (m 1 .c 1 + m 2 .c 2 ) (t 2 - t 1 ) ] / m 3 .c 3 }+ t 2 Thế số ta tính được t’ = 174,74 0 C c) Nhiệt độ cuối cùng của hệ thống: + Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn ở 0 0 C: Q = 3,4.10 5 .0,1 = 34000(J) + Nhiệt lượng cả hệ thống (thau, nước, thỏi đồng) toả ra khi hạ 21,2 0 C xuống 0 0 C: Nam đi xe Nam đi bộ x (27-x) Việt đi bộ Việt đi xe Q’ = (m 1 .c 1 + m 2 .c 2 + m 3 .c 3 ) (21,2 0 C - 0 0 C) = 189019,2(J) + So sánh ta có: Q’ > Q nên nhiệt lượng toả ra Q’ một phần làm cho thỏi nước đá tan hoàn toàn ở 0 0 C và phần còn lại (Q’-Q) làm cho cả hệ thống ( bao gồm cả nước đá đã tan) tăng nhiệt độ từ 0 0 C lên nhiệt độ t” 0 C. + (Q’-Q) = [m 1 .c 1 + (m 2 + m)c 2 + m 3 .c 3 ] (t”- 0) => t” = (Q’-Q) / [m 1 .c 1 + (m 2 + m)c 2 + m 3 .c 3 ] thế số và tính được t” = 16,6 0 C. Bài3: (2 điểm). a, Điện trở của dây MN : R MN = l ρ S = 7 7 4.10 .1,5 10 − − = 6 ( Ω ). b, Gọi I 1 là cường độ dòng điện qua R 1 , I 2 là cường độ dòng điện qua R 2 và I x là cường độ dòng điện qua đoạn MC với R MC = x. - Do dòng điện qua ampe kế theo chiều từ D đến C nên : I 1 > I 2 , ta có : 1 R 1 1 1 U = R I = 3I ; 2 R 2 2 1 1 U = R I = 6(I - ) 3 ; - Từ 1 2 MN MD DN R R U = U + U = U + U = 7 (V) , ta có phương trình : 1 1 1 3I + 6(I - ) = 7 3 ⇒ I 1 = 1 (A) - Do R 1 và x mắc song song nên : 1 1 x I R 3 I = = x x . - Từ U MN = U MC + U CN = 7 ⇒ 3 3 1 x. + (6 - x)( + ) = 7 x x 3 ⇒ x 2 + 15x – 54 = 0 (*) - Giải pt (*) và lấy nghiệm dương x = 3 ( Ω ). Vậy con chạy C ở chính giữa dây MN 1,5 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 Đ 2 K 2 K 1 K 3 Đ 1 Đ 3 Đ 4 A N R R + _ U 1 2 M C D . thành phố Huế ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ – NĂM HỌC 2006-2007 Môn thi: VẬT LÝ LỚP 9 Thời gian làm bài: 120 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1:. D Phòng Giáo Dục thành phố Huế KỲ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ – NĂM HỌC 2006-2007 ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM MÔN: VẬT LÝ 9 Bài1: (2 điểm). Gọi x(km) là quãng