Đề thi chọn HSG vật lí 9 cấp huyện

Xe II xuất phát từ B đi về A, trong nửa thời gian đầu đi với tốc độ không đổi v1, nửa thời gian sau đi với tốc độ không đổi v2. TÝnh khèi lîng níc ®· rãt vµ nhiÖt ®é cña b×nh thø hai. N[r]

PHỊNG GIÁO DỤC ĐÀO TẠO §Ị thi chän häc sinh giái líp cÊp hun

HUYN YấN NH năm học 2012- 2013

M«n thi: VËt lý 9

Thời gian 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài (4,0 điểm):

Xe I xuất phát từ A đến B, nửa đoạn đường đầu với tốc độ không đổi v1, nửa đoạn đường sau với tốc độ không đổi v2 Xe II xuất phát từ B A, nửa thời gian đầu với tốc độ không đổi v1, nửa thời gian sau với tốc độ không đổi v2 Biết v2 = 60 km/h Nếu xe II xuất phát muộn 30 phút so với xe I, xe II đến A xe I đến B lúc

a) Tính tốc độ trung bình xe đoạn đường AB

b) Nếu hai xe xuất phát lúc chúng gặp vị trí cách A khoảng bao nhiêu?

B i 2à (3,0 điểm):

Có hai bình cách nhiệt, bình chứa 10kg nớc nhiệt độ 600C Bình chứa 2kg nớc nhiệt độ 200C Ngời ta rót lợng nớc bình sang bình 2, có cân nhiệt lại rót lợng nớc nh cũ từ bình sang bình Khi nhiệt độ bình 580C.

a Tính khối lợng nớc rót nhiệt độ bình thứ hai b Tiếp tục làm nh nhiều lần, tìm nhiệt độ bình

Bài (2,0 điểm):

Hai gương phẳng G1 , G2 quay mặt phản xạ vào tạo với góc 600 Một điểm S nằm khoảng hai gương

a) Hãy vẽ hình nêu cách vẽ đường tia sáng phát từ S phản xạ qua G1, G2 quay trở lại S

b) Tính góc tạo tia tới xuất phát từ S tia phản xạ qua S

Bài (4,0 điểm):

Một sợi dây dẫn đồng chất tiết diện uốn thành khung kín hình chữ nhật ABCD Nếu mắc nguồn điện có hiệu điện U khơng đổi vào hai điểm A B cường độ dòng điện chạy qua nguồn IAB = 0,72A Nếu mắc nguồn vào hai điểm A D cường độ dòng điện chạy qua nguồn IAD = 0,45A Bây giờ, mắc nguồn vào hai điểm A C

a) Tính cường độ dịng điện IAC chạy qua nguồn

b) Mắc thêm điện trở Rx nối hai điểm M N trung điểm cạnh AD BC hiệu điện Rx U/5 Tính cường độ dịng điện chạy qua nguồn

B i 5à (5,0 i m):đ ể

Cho mạch điện có sơ đồ nh hình vẽ, điện trở R1 = 3R, R2 = R3 = R4 = R Hiệu điện hai đầu mạch điện U khơng đổi Khi biến trở RX có giá trị cơng suất tỏa nhiệt điện trở R1 P1 = 9W

a) Tìm cơng suất tỏa nhiệt điện trở R4 b) Tìm RX theo R để công suất tỏa nhiệt RX cực đại

Bài : (2,0 điểm)

Một khối gỗ hình hộp chữ nhật tiết diện S = 40 cm2 cao h = 10 cm Cã khối lợng m = 160 g

a Thả khối gỗ vào nớc.Tìm chiều cao phần gỗ mặt nớc Cho khối lợng riêng nớc D0 = 1000 Kg/m3

b Bây khối gỗ đợc kht lỗ hình trụ có tiết diện S = cm2, sâu h lấp đầy chì có khối l-ợng riêng D2 = 11300 kg/m3 thả vào nớc ngời ta thấy mực nớc với mặt khối gỗ Tìm độ sâu h lỗ

(Thí sinh sử dụng máy tính cầm tay thơng thường)

A

C D

B

M

N

R2

R3 R4

RX

+ 

híng dÉn chÊm ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN m«n vËt lý - líp - Năm học: 2012 - 2013

Bài (4,0 điểm):

Néi dung Thang®iĨm

a) Kí hiệu AB = S Thời gian từ A đến B xe I là:  2

1 2

S v +v

S S

t = + =

2.v 2.v 2.v v Tốc độ trung bình quãng đường AB xe I là:

1 A

1

2v v S

v = = =30km/h

t v +v

Gọi thời gian từ B đến A xe II t2 Theo đề ta có

 

2

2

1

t v +v

t t

S= v + v =

2 2

Tốc độ trung bình quãng đường BA xe II là:

1 B

2

v +v S

v = = =40km/h

t

0,5 0,5 0,5 0,5

b) Theo ta có A B  

S S

- =0,5 h S=60km

v v 

Khi hai xe xuất phát lúc quãng đường xe thời gian t là: SA = 20t t 1,5h (1)

SA = 30+(t-1,5).60 t 1,5h (2) SB = 20t t 0,75h (3) SB = 15+(t-0,75).60 t 0,75h (4) Hai xe gặp SA + SB=S=60

và xảy 0,75 t 1,5h  Sử dụng (1) (4): 20t+15+(t-0,75)60 = 60

Giải phương trình ta có t=9/8 h vị trí hai xe gặp cách A là: SA=20.9/8 =22,5km

0,5

0,5

0,5

0,5

Bài (3,0 điểm):

Néi dung Thang®iĨm

a) Gọi khối lợng nớc rót m(kg); nhiệt độ bình t2 ta có:

NhiƯt lợng thu vào bình là: Q1 = 4200.2(t2 20)

Nhiệt lợng toả m kg níc rãt sang b×nh 2: Q2 = 4200.m(60 – t2)

0,5 Do Q1 = Q2, ta có phơng trình:

4200.2(t2 – 20) = 4200.m(60 – t2)

=> 2t2 – 40 = m (60 – t2) (1)

0,5 ở bình nhiệt lợng toả để hạ nhiệt độ:

Q3 = 4200(10 - m)(60 – 58) = 4200.2(10 - m)

NhiÖt lợng thu vào m kg nớc từ bình rãt sang lµ; Q4 = 4200.m(58 – t2)

0,5 Do Q3 = Q4, ta có phơng trình:

4200.2(10 - m) = 4200.m (58 – t2)

=> 2(10 - m) = m(58 – t2) (2)

0,5 Tõ (1) vµ (2) ta lËp hƯ phơng trình:

2

2

2t 40 m(60 t ) 2(10 m) m(58 t )

  

 

  

Nội dung Thangđiểm

Giải hệ phơng trình tìm t2 = 300 C; m =

2 kg 3

b) Nếu đổ lại nhiều lần nhiệt độ cuối bình gần bằng nhiệt độ hỗn hợp đổ bình vào nhau.

gọi nhiệt độ cuối t ta có: Qtoả = 10 4200(60 – t)

Qthu = 2.4200(t – 20); Qto¶ = Qthu => 5(60 – t) = t – 20 => t 53,30C

0,5

Bài (2,0 điểm):

Néi dung Thang®iĨm

a)

0,25

Cách vẽ:

+ Lấy S1 đối xứng với S qua G1

0,125

+ Lấy S2 đối xứng với S qua G2 0,125

+ Nối S1 S2 cắt G1 I cắt G2 J 0,125

+ Nối S, I, J, S đánh hướng ta tia sáng cần vẽ 0,25

b) Ta phải tính góc ISR

Kẻ pháp tuyến I J cắt K 0,125 Trong tứ giác IKJO có góc vng I J có góc O = 600

Do góc lại IKJ = 1200 0,25

Suy ra: Trong JKI có: I1 + J1 = 600 0,25

Mà cặp góc tới góc phản xạ I1 = I2; J1 = J2

Từ đó:  I1 + I2 + J1 + J2 = 1200 0,25

Xét SJI có tổng góc : I + J = 1200  IS J = 600

Bài (4,0 điểm):

Néi dung Thang®iĨm

Đặt a điện trở đoạn dây AB, b điện trở dây BC.

* Khi mắc hiệu điện U vào hai điểm A-B, điện trở tương đương mạch:

 

AB

a a 2b R

2a 2b  

  Cường độ dịng điện qua tồn mạch: AB AB U I R  . 0,5

* Khi mắc hiệu điện U vào hai điểm A-D, điện trở tương đương mạch:

 

AD

b 2a b R

2a 2b  

  Cường độ dịng điện qua tồn mạch: AD AD U I

R 

. 0,5

Theo đề thì:

 

 

AB AD

b 2a b

I 0, 72

I a a 2b 0, 45 

  

 . 0,5

Giải ta b = 2a. * Ta có:

 

AB

a a 2b 5a R

2a 2b       AB AB AB 5I

U 6U U 5.0,72

I 0,6 A

R 5a a 6

       1,0

a) Khi mắc hiệu điện vào A C: AC

a b 3a R

2



  AC

AC

U 2U 2.0,6

I 0, 4A

R 3a

     0,5

b) Khi mắc hiệu điện U vào A C mắc thêm Rx.

Mạch điện trở thành mạch đối xứng.

Dựa vào tính đối xứng mạch điện suy phân bố hiệu điện mạch như hình vẽ.

Ta có: Xét Chiều từ M đến N

1 x x

1

1

U U U U U 2U 3U

U U

U U U 5

            

Cường độ dịng điện mạch chính:

 

U U 2U 3U 7U 7.0,6

I 0, 42 A

a 2a 5a 10a 10a 10

      

(Nếu HS xét chiều từ N đến M I = 0,48 (A))

Bài (5,0 điểm):

Néi dung Thang®iĨm

0,25

a) P4

P1= I4

2

R4

I12R1=( I4

I1)

2

(3 RR )= 3(

I4

I1)

2

0,25

T×m I4

I1

Ta cã: I = I1 + I3 = I2 + I4 0,25

mµ: I3=U3

R3

=U −U4

R3

=U − I4R4

R3

=U − I4R

R 0,25

I2=U2

R2

=U −U1

R2

=U − I1R1

R2

=U − I1.3 R

R 0,25

Do đó: I1+U − I4R

R =I4+

U − I1.3 R

R ⇒ I1=2 I4⇒

I4 I1

=2 0,25

⇒P4

P1

=4

3⇒ P4=

4

3 P1=12W Ta nhËn thÊy tû sè I4

I1

kh«ng phơ thc vµo RX.

0,5 b) Ta cã:

* UAB=UAM+UMN+UNB ⇒ I1R1+IxRx+I4R4=U 0,5

⇒3 I1R+ IxRx+2 I1R=U ⇒5 I1R+IxRx=U (1) 0,25

* UMB=UMN+UNB ⇒ I2R2=IxRx+I4R4 0,25

⇒(I1− Ix)R=IxRx+2 I1R ⇒− I1R=Ix(R +Rx) (2) 0,25

Khử I1 khỏi hệ phơng trình để tìm IX, chẳng hạn nhân hai vế (2) với cộng với (1):

IxRx=U +5 Ix(R+Rx) ⇒ Ix=

−U

5 R +4 Rx 0,5

Khi ta viết đợc biểu thức cơng suất tỏa nhiệt RX là:

Px=I2xRx= U

Rx

(5 R+Rx)

2=

U2

(5 R √Rx

+4√Rx)

2 0,25

áp dụng bất đẳng thức Côsi: R

√Rx

+4√Rx≥ 2√ 5 R

√Rx

4√Rx=2√20 R 0,5

Dấu "=" xảy ra, tức PX đạt giá trị lớn Pmax= U

80 R , khi: R

√Rx

=4√Rx⇒ Rx=

5

4R 0,5

Bài 6: (2,0 điểm)

R2

R3 R4

RX

+ 

R1

I1 I2

IX

I3 I4

I

A B

M

Néi dung Thang ®iĨm

0,25

a Khi khối gỗ cân nớc trọng lợng khối gỗ cân với lực đẩy Acsimet Gọi x phần khối gỗ mặt nớc, ta có.

P = FA  10.m =10.D0.S.(h-x) ⇒ x = h - m

D0 S=6 cm b Khối gỗ sau khoét lỗ có khối lợng

m1 = m - m = D1.(S.h - S h)

Víi D1 lµ khèi lợng riêng gỗ: Sh m

D1

. Khối lợng m2 chì lấp vào là: m2=D2S h Khối lợng tổng cộng khối gỗ chì lúc là

M = m1 + m2 = m + (D2 - m

Sh ).S.h Vì khối gỗ ngập hoàn toàn níc nªn. 10.M=10.D0.S.h ==> h =

D0S h −m

(D2− m

S h)ΔS

=5,5 cm

0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 h

x

P FA

h

h S