Đề luyện thi HSG môn Vật Lý lớp 9 - trường THPT chuyên Hùng Vương - TP Pleiku - Gia Lai (có đáp án)

Luyện thi HSG VL 9 năm 2015 | Gv. Phan Hồ Nghĩa [*], Trường THPT Chuyên Hùng Vương, Tp. PleiKu, Gia Lai

Website: VATLI.EU | DAYHOCVATLI.COM – eMail: nghiaphan@moet.edu.vn * Nick Y!M & Skype: phanhonghia * Mobile: +84914 171 299

[*] Năm 2010 trúng tuyển học bổng toàn phần du học tại Liên bang Nga. Năm 2012 tốt nghiệp Thạc sĩ Vật Lí theo chương trình chuẩn Châu Âu

Page 1 | Facebook: fb.com/phanhonghia

ĐỀ 020

Câu 1: (1,5 điểm).

Một thanh cứng, mảnh AB có chiều dài

= 2m dựng đứng sát bức tường thẳng đứng (hình

vẽ). Ở đầu A của thanh có một con kiến. Khi đầu

A của thanh bắt đầu chuyển động trên sàn ngang

về bên phải theo phương vuông góc với bức

tường thì con kiến cũng bắt đầu bò dọc theo

thanh. Đầu A chuyển động thẳng đều với vận tốc

v

1

= 0,5 cm/s so với sàn kể từ vị trí tiếp xúc với

bức tường. Con kiến bò thẳng đều với vận tốc v

2

= 0,2 cm/s so với thanh kể từ đầu A.

Tìm độ cao cực đại của con kiến đối với sàn ngang. Biết rằng đầu b của thanh luôn tiếp xúc

với tường thẳng đúng.

Câu 2: (2 điểm).

a) Một cục nước đá đóng băng có chứa một mẩu chì nhỏ bên trong. Phần nước đóng

băng có khối lượng M = 0,1 kg, mẩu chì có khối lượng m = 5 g. Cục nước đá đóng băng này

được thả nổi trên mặt nước trong một bình đậy kín. Nhiệt độ nước trong bình và cục nước đá

được giữ không đổi bằng 0

0

C. Phải cung cấp một nhiệt lượng bằng bao nhiêu cho cục nước đá

để nó bắt đầu chìm xuống nước? Cho biết khối lượng riêng của chì, của nước đá và của nước

lần lượt là: 11,3 g/cm

3

; 0,9 g/cm

3

và 1 g/cm

3

; nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,3.10

5

J/kg.

b) Một bình có đáy là mặt phẳng ngang được đặt trên mặt phẳng ngang. Trong bình này

có chứa hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau được. Khối lượng riêng của các chất lỏng là D

1

và D

2

, bề dày của các lớp chất lỏng tương ứng là h

1

và h

2

. Từ mặt thoáng của chất lỏng trong

bình, người ta thả không vận tốc ban đầu một vật nhỏ, vật này chạm tới đáy bình đúng và lúc

vận tốc của vật bằng không. Tìm khối lượng riêng của chất làm vật nói trên. Biết rằng vật rơi

theo phương thẳng đứng. Bỏ qua lực cản của chất lỏng.

Câu 3: (2,5 điểm).

Cho mạch điện như hình vẽ bên. Trong đó R

1

= R

4

= 1 ; R

2

= R

3

= R

5

= 3 ; vôn kế có điện trở rất

lớn. Khi đặt lên hai đầu MN một hiệu điện thế U

MN

= U không đổi thì thấy: K mở vôn kế chỉ 1,2 V; K

đóng vôn kế chỉ 0,75 V. Biết rằng các dây nối và

khóa K có điện trở không đáng kể. Coi các điện

trở không thay đổi theo nhiệt độ.

a) Tìm U và R

6

.

b) K đóng, thay vôn kế bằng ampe kế có điện trở không đáng kể. Tìm số chỉ của ampe

kế này.

Câu 4: (2 điểm).

a) Cho mạch điện như hình bên. Các

điện trở có giá trị R

1

= R

4

= 2 ; R

2

= 4 ; R

3

= 6 , R

5

là một điện trở có giá trị xác định

khác không. Khi đặt lên hai đầu đoạn mạch

A

B

R6

R4

R5

R3

R1

K

D

C

B

A

_

+

N

M

R2

V

R4

R5

R2

R1

N

M

B

A

R3 Luyện thi HSG VL 9 năm 2015 | Gv. Phan Hồ Nghĩa [*], Trường THPT Chuyên Hùng Vương, Tp. PleiKu, Gia Lai

Website: VATLI.EU | DAYHOCVATLI.COM – eMail: nghiaphan@moet.edu.vn * Nick Y!M & Skype: phanhonghia * Mobile: +84914 171 299

[*] Năm 2010 trúng tuyển học bổng toàn phần du học tại Liên bang Nga. Năm 2012 tốt nghiệp Thạc sĩ Vật Lí theo chương trình chuẩn Châu Âu

Page 2 | Facebook: fb.com/phanhonghia

AB một hiệu điện thế không đổi (U

AB

> 0) thì

cường độ dòng điện qua R

2

là 1A.

Biết rằng các dây nối có điện trở không đáng kể. Coi các điện trở không thay đổi theo nhiệt

độ. Tìm cường độ dòng điện qua R

3

.

b) Cho một nam châm chữ U và một bóng đèn dây tóc đang được thắp sáng. Biết rằng

dòng điện qua bóng đèn có cường độ lớn, dấy tóc bóng đèn đủ bền. Nêu cách xác định dòng

điện qua bóng đèn trên là dòng một chiều hay dòng xoay chiều? Giải thích cách xác định đó.

Câu 5: (2 điểm).

Một nguồn sáng điểm S đặt tại tiêu điểm của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 12 cm. Trên màn

ảnh đặt sau thấu kính, vuông góc với trục chính của thấu kính, cách thấu kính một khoảng

= 5f người ta thu được một hình tròn sáng có bán kính r. Phải dịch nguồn sáng S dọc theo trục

chính của thấu kính một đoạn bằng bao nhiêu và theo chiều nào để trên màn thu được hình

tròn sáng có bán kính R = 3r?

____________________ Luyện thi HSG VL 9 năm 2015 | Gv. Phan Hồ Nghĩa [*], Trường THPT Chuyên Hùng Vương, Tp. PleiKu, Gia Lai

Website: VATLI.EU | DAYHOCVATLI.COM – eMail: nghiaphan@moet.edu.vn * Nick Y!M & Skype: phanhonghia * Mobile: +84914 171 299

[*] Năm 2010 trúng tuyển học bổng toàn phần du học tại Liên bang Nga. Năm 2012 tốt nghiệp Thạc sĩ Vật Lí theo chương trình chuẩn Châu Âu

Page 3 | Facebook: fb.com/phanhonghia

ĐÁP ÁN

Câu 1: (1,5 điểm).

+ Khi đầu A của thanh di chuyển từ A đến A

’

thì

con kiến di chuyển từ A

’

đến K trong cùng một

khoảng thới gian.

+ Khi đó:

'

'

1 AA

2

v 0,5

2,5

v 0,2

AK

S

S

  

+ Nếu quãng đường con kiến di chuyển

'

AK

S = x

  

'

AA

S = 2,5x.

+ Độ dài đoạn AB

’

là:

AB

’2

= 2

2

– (2,5x)

2

= 4 – 6,25x

2

.

+ Dẫn đến:

'

' ' '

HK A K

AB A B



  

 

' 2 2

2 '2 2

' '2

. 4 6,25 .

4

A K x

HK AB x

AB

   = - 1,5625x

4

+ x

2

.

+ Để HK có giá trị Max thì x

2

=

1

0,32

2 2.1,5625

b

a

  

+ Khi đó: Max HK =

2

1,5625.0,32 0,32  = 0,4 (m).

Câu 2: (2 điểm).

Gọi nước đá còn sót lại bao quanh mẩu chì là x g.

+ Thể tích của nước đá còn lại và mẩu chì lần lượt là:

V

đ

=

0,9

d

d

mx

D

 (cm

3

) và V

c

=

5

11,3

c

c

m

D

 (cm

3

).

+ Để cục nước đá chứa chì bắt đầu chìm thì khối lượng riêng trung bình của nước đá chì bằng

khối lượng riêng của nước.

D

đc

= D

n

5

11

5

v

0,9 11,3

dc

dc

mx

x



       



   x 41 (g).

+ Khối lượng nước đá đã tan là: m = M – x = 100 – 41 = 59 (g).

+ Nhiệt lượng cần cung cấp để làm m g nước đá tan ra là:

Q = m.  = 0,059.3,3.10

5

= 19470 (J).

b) Do vận tốc ban đầu và vận tốc của vật khi chạm đáy bình bằng 0, lại bỏ qua lực ma

sát nên theo định luật về công. Công sinh ra làm cho vật chìm trong chất lỏng 1 bằng công

sinh ra làm cho vật chìm trong chất lỏng 2.

+ Giả sử D

1

> D

2

và khối lượng riêng cần tìm của vật là D.

+ Theo định luật về công: A

1

= A

2

.

   (P – F

A1

).h

1

= (F

A2

– P).h

2

   (10.DV – 10.D

1

V).h

1

= (10.D

2

V – 10.DV).h

2

   Dh

1

– D

1

h

1

= D

2

h

2

– Dh

2

   D =

1 1 2 2

12

D h D h

hh





.

A

H

K

B

’

A

’

B Luyện thi HSG VL 9 năm 2015 | Gv. Phan Hồ Nghĩa [*], Trường THPT Chuyên Hùng Vương, Tp. PleiKu, Gia Lai

Website: VATLI.EU | DAYHOCVATLI.COM – eMail: nghiaphan@moet.edu.vn * Nick Y!M & Skype: phanhonghia * Mobile: +84914 171 299

[*] Năm 2010 trúng tuyển học bổng toàn phần du học tại Liên bang Nga. Năm 2012 tốt nghiệp Thạc sĩ Vật Lí theo chương trình chuẩn Châu Âu

Page 4 | Facebook: fb.com/phanhonghia

Câu 3: (2,5 điểm).

* Khi K mở, mạch trở thành:      

1 3 2 4 5

// R ntR R ntR ntR .

+ Khi đó ta có: R

13

= R

1

+ R

3

= 1 + 3 = 4 ( )

R

24

= R

2

+ R

4

= 1 + 3 = 4 ( )

R

//

=

 

13 24

13 24

. 4.4

2

44

RR

RR

  



R

m

= R

//

+ R

5

= 2 + 3 = 5

  

+ Dòng điện chạy qua mạch là: I =

5

m

UU

R

 (A) = I

//

+ Hiệu điện thế đoạn mạch song song là: U

//

= I

//

.R

//

=

2

.2

55

UU

 (V) = U

13

= U

24

.

+ Khi đó dòng điện chạy qua R

13

và R

24

lần lượt là:

I

13

=

13

13

2

5

4 10

U

UU

R

 (A) = I

1

= I

3

.

I

24

=

24

24

2

5

4 10

U

UU

R

 (A) = I

2

= I

4

.

+ Hiệu điện thế của R

1

và R

2

lần lượt là:

U

1

= I

1

.R

1

= .1

10 10

UU

 (V) ; U

2

= I

2

.R

2

=

3

.3

10 10

UU

 (V).

+ Vậy: U

2

– U

1

= 1,2   

3

1,2

10 10

UU

    U = 6(V).

 Khi K đóng mạch trở thành:      

1 3 2 4 6 5

/ / / / R ntR R ntR R ntR .

+ Theo câu a thì R

1234

= R

//

= 2

      R

//6

=

 

// 6

// 6

.2

2

R R x

R R x





.

+ Điện trở của mạch là: R = R

//6

+ R

5

=  

2 5 6

3

22

xx

xx



  



.

+ Dòng điện chạy qua mạch: I =

  6. 2 6

56

56

2

x U

x

Rx

x











(A) = I

//6

.

+ Hiệu điện thế của R

//6

là: U

//6

= I

//6

.R

//6

=

  6. 2 2 12

.

5 6 2 5 6

x xx

x x x





  

(V) = U

13

= U

24

.

+ Dòng điện chạy qua R

13

, R

24

lần lượt là:

I

13

=

13

13

12

3

56

4 5 6

x

Ux

x

Rx







(A) = I

1

= I

3

. Luyện thi HSG VL 9 năm 2015 | Gv. Phan Hồ Nghĩa [*], Trường THPT Chuyên Hùng Vương, Tp. PleiKu, Gia Lai

Website: VATLI.EU | DAYHOCVATLI.COM – eMail: nghiaphan@moet.edu.vn * Nick Y!M & Skype: phanhonghia * Mobile: +84914 171 299

[*] Năm 2010 trúng tuyển học bổng toàn phần du học tại Liên bang Nga. Năm 2012 tốt nghiệp Thạc sĩ Vật Lí theo chương trình chuẩn Châu Âu

Page 5 | Facebook: fb.com/phanhonghia

I

24

=

24

24

12

3

56

4 5 6

x

Ux

x

Rx







(A) = I

2

= I

4

.

+ Hiệu điện thế của R

1

và R

2

lần lượt là:

U

1

= I

1

.R

1

=

33

.1

5 6 5 6

xx

xx





(V) ; U

2

= I

2

.R

2

=

39

.3

5 6 5 6

xx

xx





(V).

+ Vậy: U

2

– U

1

= 0,75   

93

0,75

5 6 5 6

xx

xx





  x = R

6

= 2( ).

b) Khi K đóng thay vôn kế bằng ampe kế mạch trở thành:

   

 

1 2 3 4 6 5

/ / / / / / R R nt R R R ntR 



.

+ Ta có: R

12

=

 

12

12

. 1.3

0,75

13

RR

RR

  



R

24

=

 

34

34

. 1.3

0,75

13

RR

RR

  



R

1234

= R

12

+ R

34

= 0,75 + 0,75 = 1,5

   .

R

//

=

 

1234 6

1234 6

. 1,5.2 6

1,5 2 7

RR

RR

  



.

R = R

//

+ R

5

=

 

6 27

3

77

   .

+ Dòng điện chạy qua mạch là: I =

6 14

27

9

7

U

R

 (A) = I

//.

+ Hiệu điện thế của đoạn mạch song song là: U

//

= I

//

.R

//

=

14 6 4

.

9 7 3

 (V) = U

1234

.

+ Dòng điện chạy qua R

1234

là: I

1234

=

1234

1234

4

8

3

1,5 9

U

R

 (A) = I

12

= I

34

.

+ Hiệu điện thế của R

12

và R

34

lần lượt là:

U

12

= I

12

.R

12

=

82

.0,75

93

 (V) = U

1

= U

2

.

U

34

= I

34

.R

34

=

82

.0,75

93

 (V) = U

3

= U

4

.

+ Dòng điện chạy qua R

1

và R

3

lần lượt là:

I

1

=

1

1

2

2

3

13

U

R

 (A) I

3

=

3

3

2

2

3

39

U

R

 (A).

+ Vậy dòng điện chạy qua ampe kế là: I

A

= I

1

– I

3

=

2 2 4

3 9 9

 (A).

Câu 4: (2 điểm).

 Giả sử chiều dòng điện chạy qua R

5

đi từ M đến N. Luyện thi HSG VL 9 năm 2015 | Gv. Phan Hồ Nghĩa [*], Trường THPT Chuyên Hùng Vương, Tp. PleiKu, Gia Lai

Website: VATLI.EU | DAYHOCVATLI.COM – eMail: nghiaphan@moet.edu.vn * Nick Y!M & Skype: phanhonghia * Mobile: +84914 171 299

[*] Năm 2010 trúng tuyển học bổng toàn phần du học tại Liên bang Nga. Năm 2012 tốt nghiệp Thạc sĩ Vật Lí theo chương trình chuẩn Châu Âu

Page 6 | Facebook: fb.com/phanhonghia

+ Hiệu điện thế của R

2

là: U

2

= I

2

.R

2

= 1.4 = 4(V).

+ Tại điểm M: I

5

= I

1

– 1

Tại điểm N: I

5

= I

4

– I

3

.

+ Khi đó: I

1

– 1 = I

4

– I

3

   I

1

– I

4

= 1 – I

3

(*)

+ Lại có: U

1

+ U

2

= U

3

+ U

4

   2I

1

+ 4 = 6I

3

+ 2I

4

   I

1

– I

4

= 3I

3

– 2 (**)

+ Từ (*) và (**) có: 1 – I

3

= 3I

3

– 2    I

3

= 0,75(A).

b) Như ta đã biết một dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường không

song song với các đường sức từ có lực từ tác dụng lên nó.

* B

1

: Đặt bóng đèn dây tóc vào giữa hai cực của nam châm chữ U sao cho dây tóc bóng đèn

vuông góc với các đường sức từ.

* B

2

: Quan sát dây tóc bóng đèn:

+ Nếu dây tóc bóng đèn cong về một phía so với ban đầu thì dòng điện chạy qua dây tóc

bóng đèn là dòng một chiều, (có lực từ tác dụng lên dây tóc).

+ Nếu dây tóc bóng đèn vẫn đứng yên thì dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn là dòng

xoay chiều, (lực từ tác dụng lên dây tóc đổi chiều không kịp theo sự đổi chiều qúa nhanh

của dòng điện).

Câu 5: (2 điểm).

 Một nguồn sáng đặt tại tiêu điểm cho chùm tia ló song song với trục chính, ảnh

của nguồn sáng ở xa vô cùng. Ta có hình vẽ sau:

 Theo bài toán xảy ra hai trường hợp sau:

`* Trường hợp 1: Nếu điểm sáng S di chuyển ra xa thấu kính một đoạn SS

’

= d. Ta có sơ đồ

tạo ảnh sau:

r

F

’

S

F

O

S

’

O

FP

3r

F

’

S

F

H Luyện thi HSG VL 9 năm 2015 | Gv. Phan Hồ Nghĩa [*], Trường THPT Chuyên Hùng Vương, Tp. PleiKu, Gia Lai

Website: VATLI.EU | DAYHOCVATLI.COM – eMail: nghiaphan@moet.edu.vn * Nick Y!M & Skype: phanhonghia * Mobile: +84914 171 299

[*] Năm 2010 trúng tuyển học bổng toàn phần du học tại Liên bang Nga. Năm 2012 tốt nghiệp Thạc sĩ Vật Lí theo chương trình chuẩn Châu Âu

Page 7 | Facebook: fb.com/phanhonghia

+ Ta có:

' ' ' ' '

'

OS 1 OS OS 5

3 3 1 3 4 4

r S H S H f

S H r



       

   OS

’

= d

’

=

5

4

f

= 1,25.f

+ Do S

’

là ảnh thật nên:

'

1 1 1 1 1

1,25 f d d d f

       d = 5f.

+ Vậy điểm S dịch chuyển ra xa thấu kính một đoạn:

 d = d – f = 5f – f = 4f = 4.12 = 48 (cm)

* Trường hợp 2: Nếu điểm sáng S di chuyển ra xa thấu kính một đoạn SS

’

= d. Ta có sơ đồ

tạo ảnh sau:

+ Tương tự ta cũng có OS

’

= d

’

=

5

4

f

= 1,25.f

+ Mà S

’

là ảnh ảo nên:

'

1 1 1 1 1

1,25 f d d d f

       d =

5

9

f.

+ Vậy điểm S dịch chuyển lại gần thấu kính một đoạn:

 d = f – d = f –

5

9

f =

4

9

f =

4

9

.12 =

16

3

(cm).

H

S

’

O

FP

3r

F

’

S

F