Đề-Đáp án lý HSG 2010-2011 NH

PHÒNG GD – ĐT NINH HÒA KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2010 - 2011 Môn: Vật lý lớp 9 - Ngày 27/11/2010 Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian phát đề) ĐỀ BÀI: Bài 1: (4 điểm) Một người đi từ A đến B. Trên ¼ đoạn đường đầu người đó đi với vận tốc v 1 , nữa đoạn đường còn lại đi với vận tốc v 2 , trong nữa thời gian đi hết quãng đường cuối cùng người đó đi với vận tốc v 1 , cuối cùng người đó đi với vận tốc v 2 . Hãy: a) Viết biểu thức tính vận tốc trung bình v AB của người đó trên cả quãng đường AB theo v 1 và v 2 . b) Cho v 1 =10km/h và v 2 =15km/h. Tính v AB . Bài 2: (4 điểm) Một nhiệt lượng kế có chứa 1kg nước ở nhiệt độ 25 0 C. Người ta thả vào đó một hợp kim nhôm và thiếc có khối lượng 1200g đã được đun nóng tới 95 0 C. Nhiệt độ sau khi cân bằng nhiệt là 35 0 C. Tính khối lượng của nhôm và của thiếc có trong hợp kim trên. Biết nhiệt dung riêng của nước, nhôm và thiếc lần lượt là C n =4200J/kg.K, C nh =880J/kg.K và C t =230J/kg.k. Cho rằng phần nhiệt lượng do nhiệt lượng kế hấp thụ bằng 25% nhiệt lượng do nước hấp thụ. Bỏ qua phần nhiệt lượng trao đổi với không khí. Bài 3: (5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên. R1=R 2 =R 3 =3Ω, R 4 =1Ω, U AB =18V a) Mắc vào hai đầu N và B một vôn kế có điện trở rất lớn. Tìm số chỉ của vôn kế. b) Thay vôn kế trên bằng một ampe kế có điện trở rất bé. Xác định số chỉ của ampe kế và chiều dòng điện chạy qua ampe kế. Bài 4: (4 điểm) Cho các dụng cụ điện sau: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U=12V, hai bóng đèn Đ 1 (6V-0,4A) và Đ 2 (6V-0,1A) và một biến trở R x . a) Có thể mắc chúng thành mạch điện như thế nào để hai đèn đều sáng bình thường? Vẽ sơ đồ mạch điện và tính điện trở của biến trở R x ứng với mỗi cách mắc. b) Tính công suất tiêu thụ của biến trở ứng với mỗi sơ đồ, từ đó suy ra nên dùng sơ đồ nào?Vì sao? Bài 5: (3 điểm) Hãy trình bày phương án xác định khối lượng riêng D v của một vật làm bằng kim loại có hình dạng bất kỳ khi trong tay chỉ có một lực kế, dây mảnh để buột và một bình đựng nước. Biết nước có khối lượng riêng là D n. Chữ ký của giám thị 1: ………………………Chữ ký của giám thị 2: …………………… Lưu ý: Giám thị coi thi không giải thích gì thêm. Số BD: . . . . . . . . . . . . . ĐỀ CHÍNH THỨC 1 R 4 R • 2 R 3 R • • A B V M N • HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI HUYỆN Môn thi: Vật 9 - Năm học: 2010-2011 Bài Yêu cầu nội dung Điểm Bài 1 (4 đ) a) Gọi s 1 là quãng đường đi với vận tốc v 1 trong thời gian t 1 Gọi s 2 là quãng đường đi với vận tốc v 2 trong thời gian t 2 Gọi s 3 là quãng đường đi với vận tốc v 1 trong thời gian t 3 Gọi s 4 là quãng đường đi với vận tốc v 2 trong thời gian t 4 0,25đ Ta có: t 1 = 1 1 1 s s v 4v = . s 2 = 3s 8 =>t 2 = 2 3s 8v t 3 =t 4 => 3 3 4 4 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ) s s +s s s 3s v v v +v v +v 8(v +v = = = = 0,25đ 0,25đ 0,75đ Vận tốc trung bình trên cả đoạn đường AB 1 2 1 2 1 2 3 4 8 ) ) tb 1 2 3 4 s s v = 3s 3s t +t +t +t + + + 8(v +v 8(v +v s s v v = . 0,75đ = 1 2 1 2 1 1 3 4 8 ) 3 + + 4(v +vv v = 2 3 6 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 8v v (v +v ) v (v +v ) v (v +v )+ v v+ 0,75đ 2 2 3 11 1 2 1 2 tb 1 2 1 2 8v v (v +v ) v v +2v + v v = 0,50đ b) Áp dụng số: 2 2 12,5 / 3. 11 tb 8.10.15(10+15) v 10 +2.15 + .10.15 km h= = 0,50đ Bài 2 (4 đ) Nhiệt lượng do nhôm và thiếc tỏa ra: Q tỏa = Q nh +Q t =C nh .m nh .(t nh -t) +C t .m t .(t t -t)= (C nh .m nh +C t .m t ).(t nh -t); (t nh = t t ) 0,75đ Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước hấp thụ: Q thu =Q nlk + Q n =0,25. Q n + Q n =1,25. m n .C n .(t – t n ) 0,50đ Khi cân bằng nhiệt: Q tỏa = Q thu <=> (C nh .m nh + C t .m t ).(t nh -t)= 1,25. m n .C n .(t – t n ) <=> ( ) , . . . – . . n n n nh nh t t nh 1 25 m C t t C m C m t t + = − 1,00đ <=> ( ) , . . . – . . nh t 1 25 1 4200 35 25 880 m 230 m 95 35 + = − =875 0,50đ Với m t =1,2 - m nh => . . 875 nh nh 880 m 230 (1,2-m )+ = => m nh = 599 0,922 922 650 kg g≈ = 0,75đ => m t =1,2 - m nh =1,2 – 0,922=0,278(kg)=278g 0,50đ Bài 3 (5.0 đ) a) Do điện trở của vôn kế rất lớn nên không có dòng điện qua nó, ta có thể tháo vôn kế ra mà không ảnh hưởng đến mạch điện. Mạch điện có ( R 1 //( R 2 nt R 3 )) nt R 4 0.50đ R 123 = 1 23 1 23 R R R +R = 2 3(3+3) 3+3+3 = Ω R tđ = R 123 +R 4 =2+1=3 Ω 0.50đ Cường độ dòng điện trong mạch: I=I 4 = 18 6 3 AB tñ U A R = = 0.25đ Hiệu điện thế: U MB =I 4 .R 4 =6.1=6V U AM =I. R 123 =6.2=12V Cường độ dòng điện qua R 2 và R 3 : I 2 =I 3 =I 23 = 12 2 3 3 23 23 U A R = = + 0.50đ Hiệu điện thế: U NM =I 3 .R 3 =2.3=6V Số chỉ của vôn kế: U V = U NM + U MB =6+6=12V 0.50đ b) Chọn chiều dòng điện như hình 1. Do ampe kế có điện trở rất bé, chiều dài của dây dẫn không ảnh hưởng đến mạch điện. Do đó V N =V B nên ta chập điểm N và B lại với nhau như hình 2. 0.50đ Mạch điện có ( R 1 nt( R 3 // R 4 )) // R 2 R 134 = 15 3,75 4 3 4 1 3 4 R R 3.1 R 3 R +R 3+1 + = + = = Ω 0.50đ Cường độ dòng điện trong mạch: I 1 =I 134 = 134 18 4,8 3,75 AB U A R = = 0.25đ • • A B 1 R 2 R 4 R 3 R N M • • • • A B 1 R 2 R 4 R 3 R N M • • A • • A B 1 R 2 R 4 R 3 R N M • 3 R Hình 1 Hình 2 I 2 = 2 18 6 3 AB U A R = = 0.25đ Hiệu điện thế: U AM =I 1 R 1 =4,8.3=14,4V U MB =U AB -U AM =18-14,4=3,6V 0.50đ Cường độ dòng điện qua R 3 là: I 3 = 3 3,6 1,2 3 3 U A R = = 0.25đ Số chỉ của ampe kế: I A =I 2 +I 3 =6+1,2=7,2A 0.25đ Chiều dòng điện qua ampe kế đi từ N đến B. 0.25đ Bài 4 (4.0 đ) Điện trở của đèn 1: R 1 = 6 15 0,4 ñm1 ñm1 U I = = Ω Điện trở của đèn 2: R 2 = 6 10 0,1 ñm2 ñm2 U I = = Ω 0.25đ a) Có thể mắc theo hai sơ đồ sau: Cách 1: Cách mắc chia thế gồm (R 1 //R 2 ) nt R x như hình vẽ dưới 0.50đ Vì các đèn sáng bình thường nên U 1 =U 2 =6V; I 1 =0,4A; I 2 =0,1A Ta thấy: U AB =U 12 +U x => U x =U AB -U 12 =12-6=6V I AB =I x =I 1 +I 2 =0,4+0,1= 0,5A Điện trở của biến trở: R x = 6 12 0,5 U I x x = = Ω 0.75đ Cách 2: Cách mắc chia dòng:gồm R 1 nt ( R 2 //R ’ x ) 0.50đ Vì các đèn sáng bình thường nên: U 1 =U 2 =6V; I 1 =0,4A; I 2 =0,1A Ta thấy: U AB =U 1 +U ’ 2x => U ’ x = U ’ 2x =U AB -U 1 =12-6=6V Mặt khác: I AB =I 1 =I ’ x +I 2 => I ’ x = I 1 - I 2 = 0,3A Điện trở của biến trở: R x = ' ' 6 20 0,3 U I x x = = Ω 0.75đ b) Công suất tiêu thụ của biến trở: Ở sơ đồ 1: P x = 2 36 3 12 x x U W R = = 0.25đ • A B 2 R ' R x 1 R • • • A B 1 R 2 R R x Ở sơ đồ 2: P ’ x = ' 2 ) 36 1,8 20 x x (U W R = = 0.25đ Ta thấy: P x > P ’ x . Vì công suất tiêu thụ trên biến trở là vô ích 0.50đ nên ta chọn sơ đồ 2. 0.25đ Bài 5 (3đ) Gọi P 0 là trọng lượng riêng của vật khi đặt ngoài không khí. P 1 là trọng lượng của vật khi nhúng chìm trong nước. F A là lực đẩy Acsimet. 0.25đ Ta có: P 0 - P 1 = F A Mà F A = d n .V 0.50đ => V= 0 01 1 A n n n P P P P F d d 10.D − − = = (1) 0.50đ Mặt khác: P 0 = V.d v =10.V.D v => D v = 0 P 10.V (2) 0.50đ Thay (1) vào (2) ta được: D v = 0 0 1 0 0 n 1 n P P .D P P P P 10. 10.D = − − (3) 0.75đ Vậy để xác định khối lượng riêng của một vật làm bằng kim loại có hình dạng bất kỳ ta tiến hành các bước như sau: Bước 1: Dùng lực kế để đo trọng lượng P 0 của vật đặt ngoài không khí Bước 2: Dùng lực kế để đo trọng lượng P 1 của vật khi nhúng chìm vào trong nước. Bước 3: Thế các giá trị P 0 , P 1 và D n vào công thức (3) ta tính được khối lượng riêng D v của vật 0.50đ Lưu ý: + Mọi cách giải khác nếu đúng,chi tiết, đủ bước, đều cho điểm tối đa. . 2 (4 đ) Nhiệt lượng do nh m và thiếc tỏa ra: Q tỏa = Q nh +Q t =C nh .m nh .(t nh -t) +C t .m t .(t t -t)= (C nh .m nh +C t .m t ).(t nh -t); (t nh = t. chúng th nh mạch điện nh thế nào để hai đèn đều sáng b nh thường? Vẽ sơ đồ mạch điện và t nh điện trở của biến trở R x ứng với mỗi cách mắc. b) T nh công