Đề thi HSG Lý 9 ( n/h 2010-2011)

PHÒNG GD-ĐT HƯƠNG TRÀ ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN TRƯỜNG THCS HƯƠNG TOÀN NĂM HỌC 2010 - 2011 MÔN: VẬT LÝ 9 (Thời gian: 150 phút) Bài 1: Một thanh AB có trọng lượng P = 100N như hình vẽ. a) Đầu thanh được đặt thẳng đứng chịu tác dụng của một lực F = 200N theo phương ngang. Tìm lực căng của dây AC. Biết AB = BC. b) Sau đó người ta đặt thanh nằm ngang gắn vào tường nhờ bản lề tại B. Tìm lực căng của dây AC lúc này (AB = BC) Bài 2: Một người muốn cân một vật nhưng trong tay không có cân, mà chỉ có một thanh cứng có trọng lượng P = 3N, và một quả cân có khối lượng 0,3kg. Người ấy đặt thanh lên một điểm tựa O. Treo vật vào đầu A. Khi treo quả cân vào đầu B thì thấy hệ thống cân bằng và thanh nằm ngang. Đo khoảng cách giữa các điểm: OA = l 4 1 ; OB = l 2 1 . Xác định khối lượng vật cần cân. Bài 3: Thả một cục đá lạnh khối lượng m 1 = 900g vào m 2 = 1,5kg nước ở nhiệt độ là t 2; t 2 = 6 0 C. Khi có cân bằng nhiệt lượng nước trong bình là 1,47kg. Xác định nhiệt độ ban đầu của cục nước đá biết: C 1 của nước đá là 210J/kg.K C 2 của nước là 4200J/kg.K λ = 3,4.10 5 J/kg.K Bài 4: Có hai loại điện trở R 1 = 3 Ω ; R 2 = 5 Ω . Hỏi phải chọn mỗi loại mấy cái, để khi ghép nối tiếp thì đoạn mạch có điện trở R = 55 Ω . Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ: R 1 = R 2 ; R 3 = 3R 2 . Hiệu điện thế toàn mạch U không đổi. Điện trở ampe kế không đổi. Khi K mở R 4 tiêu thụ công suất cực đại. Ampe kế chỉ 1A. a) Xác định số chỉ của ampe kế khi K đóng. b) Với U = 150V, hãy xác định công suất tiêu thụ trên R 4 khi K mở và khi K đóng. B A C B C A A A R 4 R 2 R 3 R 1 K + _ U ĐÁP ÁN: Bài 1: a) Thanh chịu tác dụng của lực F và T (do lực P đi qua điểm quay B nên không ảnh hưởng đến sự quay. Quy tắc cân bằng: F.AB = T.BH (BH = 2 2.AB ) Từ đó: 2200 2 2 =⋅=⋅= FF BH AB T (N) b) Phương trình: P.OB = T.BH ( 2 AB OB = ) 250 2 ==⋅=⇒ P P BH OB T (N) Bài 2: Các lực tác dụng lên thanh AC. Trọng lực P 1 ; P 2 của các vật treo tại A và B. Trọng lượng P của thanh đặt tại trung điểm của thanh: 4 l OI = Phương trình cân bằng lực: P 1 .OA = P.OI + P 2 .OB Suy ra: OA OBPOIP P 2 1 + = VỚI p = 10.m P 2 = 10.0,3 = 3N 9 4 1 2 1 .3 4 1 .3 1 = + = l ll P (N) khối lượng vật 9,0 10 == P m (kg) Bài 3: Khối lượng nước khi có cân bằng nhiệt giảm tức là đã có một phần nước: m = 1,5 - 1,47 = 0,03 (kg) bị đông đặcthành đá. Vậy nhiệt độ chung của hệ là: t = 0 0 C. Gọi t 1 là nhiệt độ ban đầu cục nước đá. Nhiệt lượng do nó thu vào đến khi có cân bằng nhiệt: Q 1 = m 1. c 1 (t - t 1 ) Nhiệt lượng do nước toả ra: Q 2 = m 2 .c 2 (t 2 - t) Nhiệt lượng toả ra khi m = 0,03kg nước đông đặc hoàn toàn thành đá: Q 3 = λ .m Khi cân bằng nhiệt: Q 1 = Q 2 + Q 3 C cm tcmm t 0 11 222 1 4,25 . . −= + −=⇔ λ Bài 4: Gọi số loại điện trở mỗi loại là x và y (x; y nguyên dương) Ta có: 3x + 5y = 55 A B C F P T H B C A P T H O P 1 P P 2 A O C x x y 5 3 11 5 355 −= − =⇒ Đặt x = 5t thì y = 11 - 3t (t )0 ≥ y = 11 - 3t )0 ≥ 67,3 3 11 =≤⇒ t 67,30 ≤≤ t x, y nguyên dương, ta chọn t = 0, 1, 2, 3 Vậy có bốn phương án chọn: t = 0 thì x = 0; y = 11 t = 1 thì x = 5; y = 8 t = 2 thì x = 10; y = 5 t = 3 thì x = 15; y = 3 Bài 5: Khi K mở, mạch vẽ lại: Tổng trở của mạch: 4 4 2 4 4 423 423 1 4 54 4 4 . RR RRR RR RR R RR RR RR tm + + = + + + += Cường độ dòng điện: 1 54 )4( 4 2 4 == + + == A tm I RRR RRU R U I (A) (1) Cường độ dòng điện qua R 4 là: R R R R R R R R R R R U R RR U RI 40 16 252 16 25 40 16 25 16 )54( 16 4 2 4 4 2 4 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 =⋅≥+ ++ =⋅ + == 4 P Xem R 4 đang thay đổi thì thấy công suất trên R 4 cực đại khi: RR R R R 8,0 16 25 4 4 2 4 ⇒= Từ (1) ta có: RU RRR RRU 3 5 1 8,0.54 )8,04( 2 =⇒= + + Khi K đóng, ta có: Tổng trở: R R RRRR 55,1 4 3 8,0 134134 =+=+= Dòng qua mạch chính: 93 100 55,1 134 12313 ==== R U R U II (A) Số chỉ ampe kế: 93 75 75,0 93 100 . 1 1313 1 13 1 1 1 ' =⋅===== R RI R U R U II A (A) A A R 4 R 2 R 3 R 1 + _ U A R 1 R 4 R 3 R 2 b)Ta có: )(90150.6,0 5 3 Ω=== UR Khi K mở: 50 590 2 )150( 5 2 == R U 4max P (w) )(60 4 . 4 4 2 4 VRU R U ==⇒= 4max P 4max P Khi K đóng: )( 93 100 134 AII == Do đó: W25,83 2 4 ≈= I 4 P )(42,77 4 2 44 VRIU ≈= . b)Ta có: ) (9 0 150.6,0 5 3 Ω=== UR Khi K mở: 50 590 2 )15 0( 5 2 == R U 4max P (w) )(6 0 4 . 4 4 2 4 VRU R U ==⇒= 4max P 4max P Khi K đóng: )( 93 100 134 AII. (A) Số chỉ ampe kế: 93 75 75,0 93 100 . 1 1313 1 13 1 1 1 ' =⋅===== R RI R U R U II A (A) A A R 4 R 2 R 3 R 1 + _ U A R 1 R 4 R 3 R 2 b)Ta có: ) (9 0 150.6,0