Đề thi chọn HSG môn Vật lý lớp 9 tỉnh Thanh Hóa

PAGE 5

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THANH HOÁ

ĐỀ CHÍNH THỨC

Số báo danh

...................

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

Năm học 2017- 2018

Môn thi: VẬT LÍ – 9 THCS

Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)

Ngày thi: 10 tháng 3 năm 2018

Đề thi có 06 câu, gồm 02 trang

Câu 1 (2,5 điểm):

Một ô tô chuyển động trên các đoạn đường thẳng liên tiếp AB, BC, CD có chiều dài bằng nhau và bằng 36 km, coi tốc độ chuyển động của ô tô trên mỗi đoạn đường là không đổi. Trên đoạn AB xe chuyển động với tốc độ v0, trên đoạn BC tốc độ của xe bằng 0,8v0, trên đoạn CD tốc độ của xe là 0,75v0, thời gian xe chuyển động từ B đến D là 1 giờ 15 phút. Tìm v0 và tốc độ trung bình của xe trên cả quãng đường AD.

Câu 2 (2,5 điểm):

Một bình hình trụ chứa nước có diện tích đáy là S = 300 cm2. Trong bình có nổi thẳng đứng một khúc gỗ hình trụ có chiều cao h = 20 cm và diện tích đáy S1 = 100 cm2. Biết khối lượng riêng của gỗ là D = 300 kg/m3, của nước là Dn = 1000 kg/m3.

Tính chiều cao của phần khúc gỗ chìm trong nước.

Cần thực hiện một công tối thiểu là bao nhiêu để kéo khúc gỗ hoàn toàn ra khỏi nước?

Câu 3 (4,0 điểm):

Có ba bình cách nhiệt giống nhau, chứa cùng một loại chất lỏng tới một nửa thể tích của mỗi bình. Bình 1 chứa chất lỏng ở nhiệt độ 200C, bình 2 chứa chất lỏng ở nhiệt độ 400C và bình 3 chứa chất lỏng ở nhiệt độ 800C.

Sau vài lần rót chất lỏng từ bình này sang bình khác, người ta thấy bình 3 được chứa đầy chất lỏng

ở nhiệt độ 500C, còn bình 2 chỉ chứa chất lỏng ở 480C đến 1

3

thể tích của bình. Hỏi chất lỏng chứa

trong bình 1 lúc này có nhiệt độ bằng bao nhiêu?

Hỏi sau rất nhiều lần rót đi rót lại các chất lỏng trong 3 bình trên với nhau và bình 3 được chứa đầy chất lỏng thì nhiệt độ chất lỏng ở mỗi bình bằng bao nhiêu?

Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình, môi trường, sự giãn nở vì nhiệt của chất lỏng và bình chứa.

Câu 4 (4,0 điểm):

Một vật sáng phẳng, mỏng có dạng tam giác vuông ABC (AB = 3 cm; BC = 4 cm) được đặt trước một thấu kính hội tụ L có tiêu cự f = 12 cm sao cho BC nằm trên trục chính của thấu kính và đầu C cách thấu kính một khoảng bằng 16 cm (Hình 1).

Hãy dựng ảnh của vật sáng ABC qua thấu kính.

Xác định diện tích ảnh của vật sáng ABC.

Câu 5 (5,0 điểm):

Cho mạch điện như hình 2. Trong đó: U = 24 V, R1 = 12  , R2 = 9  , R4 = 6  , R3 là một biến trở,

ampe kế, các dây nối có điện trở nhỏ không đáng kể.

Cho R3 = 6  . Tính cường độ dòng điện qua các điện trở R1, R3 và số chỉ của ampe kế.

Thay ampe kế bằng một vôn kế có điện trở rất lớn. Tìm R3 để số chỉ của vôn kế là 16 V. Nếu điều

chỉnh giá trị của biến trở R3 tăng lên thì số chỉ của vôn kế thay đổi thế nào?

Một mạng điện trở phẳng, rộng vô hạn, có dạng giống như mạch vữa của một bức tường đang xây (Hình 3). Điện trở của mỗi đoạn dây nối giữa hai nút gần nhau nhất đều bằng r = 2 Ω. Nối hai điểm a, b vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 6 V. Tìm công suất điện tiêu thụ của mạng điện.

Câu 6 (2,0 điểm):

Hãy trình bày phương án thí nghiệm xác định khối lượng riêng của thủy tinh vụn.

Dụng cụ:

Một cốc nước đủ sâu (biết khối lượng riêng của nước là Dn);

Một ống nghiệm hình trụ;

Thủy tinh vụn;

Một thước chia tới mm.

A

L

B C

F

•

O

• F’

Hình 1

+● U ●

R1

A

R3

R2

R4

Hình 2

•

• a• • b•

• • • •

Hình 3

--------------------------------- HÕT ------------------------------------

Giám thị coi thi không giải thích gì thêm!

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THANH HÓA

ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

Năm học 2017- 2018 Môn thi: Vật lí.

Lớp 9 THCS

Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi)

HƯỚNG DẪN CHẤM

CâuNội dungĐiểmCâu 1 (2,5 điểm)Gọi độ dài mỗi đoạn đường là L. Thời gian ô tô chuyển động trên các đoạn đường

BC, CD lần lượt là:

t = L = L ; t = L = L

2 v 0,8v 3 v 0,75v

2 0 3 0

Thời gian xe đi hết quãng đường BC và CD là:

t + t = L + L = L ( 1 + 1 ) = 1,25 (h)

2 3 0,8v 0,75v v 0,8 0,75

0 0 0

Thay số vào ta được: v0 = 74,4 km/h

Tốc độ trung bình của ô tô trên cả quãng đường AD là:

v = AD = AD = 36.3  62,29 (km/h)

tb t t + t + t 36 + 36 + 36

AD 1 2 3

74,4 74,4.0,8 74,4.0,75

0,5 đ

1.

0,5 đ2,5 đ0,5 đ

1,0 đCâu 2 (2,5 điểm)

2.a- Gọi chiều cao phần chìm của khúc gỗ là h1, khúc gỗ nổi cân bằng, ta có:

P = FA  10DhS1 = 10Dnh1S1

 h = Dh = 300.20 = 6 (cm) = 0,06 m

1 D 1000

n

b. Khi lực tác dụng kéo khúc gỗ lên một đoạn là x thì mực nước trong bình hạ xuống một đoạn là y.

- Ta có x.S1 = y(S – S1)  y = x.S1 = x.100 = x

S - S1 300 - 100 2

Khi kéo khúc gỗ lên khỏi mặt nước, ta có h

x + y = h1  x + x = 0,06  x = 0,04 (m) S

2 1

S

Trọng lượng của khúc gỗ:

P = 10D.V = 10D.h.S1 = 10.300.0,2.0,01 = 6 (N)

Lực kéo khúc gỗ tăng đều từ 0 đến P, lực kéo trung bình:

Ftb = 0 + P

2

Công tối thiểu để kéo khúc gỗ lên khỏi mặt nước:

A = Ftb.s = 0 + P . s = 0 + 6 .0,04 = 0,12 (J).

2 2

x

h1

y

0,5 đ1,0 đ0,5 đ

0,25 đ

0,25 đ2.b1,5 đ0,25 đ0,25 đ

0,5 đCâu 3 (4,0 điểm)

3.a

2,5 đ

Gọi khối lượng chất lỏng trong mỗi bình lúc đầu là m, nhiệt dung riêng của chất lỏng

là C, nhiệt độ của chất lỏng ở bình 1 sau vài lần rót từ bình này sang bình khác là t,

1

Giả sử bình 2 và bình 3 cùng hạ nhiệt độ tới 200C thì chúng tỏa ra nhiệt lượng là: Q1 = mC(40 - 20) + mC(80 - 20) = 80mC (J) (1)

Sau vài lần rót, khối lượng chất lỏng ở bình 3 là 2m, ở bình 2 là ( 1 .2m ) và ở bình 1

3

0,5 đ

0,5 đ

là: 3m - (2m + 2 m ) = 1 m

3 3

Giả sử cả ba bình đều hạ nhiệt độ tới 200C thì chúng tỏa ra nhiệt lượng là

Q2 = 1 mC( t, – 20) + 2 mC(48 – 20) + 2mC(50 – 20) (J) (2)

3 1 3

Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình chứa và môi trường nên ta có: Q1 = Q2

 80mC = 1 mC( t, - 20) + 56 mC + 60mC

3 1 3

Giải phương trình trên ta được t, = 240C.

1

Sau nhiều lần rót đi rót lại thì nhiệt độ chất lỏng trong 3 bình là như nhau và bằng nhiệt độ cân bằng của chất lỏng khi ta trộn chất lỏng ở 3 bình với nhau, gọi nhiệt độ đó là t.

Vì không có sự trao đổi nhiệt với bên ngoài nên ta có:

Qthu = Qtoa  Qthu - Qtoa = 0  mC(t - 20) + mC(t - 40) + mC(t - 80) = 0

Giải phương trình trên ta được: t  46,670C

0,5 đ

1,0 đ

3.b0,5 đ1,5 đ0,5 đ0,5 đCâu 4 (4,0 điểm)* Vẽ ảnh của vật sáng ABC

Dựng tia sáng AI song song với trục chính cho tia ló (1) IF’ đi qua tiêu điểm F’.

Dựng tia sáng AO đi qua quang tâm của thấu kính, tia ló đi thẳng và cắt tia ló (1) tại

A’. A’ là ảnh của A.

Dựng CD vuông góc với trục chính của thấu kính (D nằm trên AI). Từ D kẻ DO đi

qua quang tâm của thấu kính, nó cắt tia IF’ ở D’, ta xem D’ là ảnh của D qua TK.

Từ D’ hạ D’C’ vuông góc với trục chính của thấu kính, C’ là ảnh của C qua TK.

* Ta có hình vẽ bên A D I

F’ B’ C’ B C O

A’ D’

- Tính diện tích ảnh A’B’C’

Gọi OB = d1; OB’ = d1’; OC = d2; OC’ = d2’

A'B' OB' d'

Ta có: ΔABO ~ ΔA'B'O  = = 1 (1)

AB OB d1

'

OIF ' ~ ΔB'A'F'  A'B' = B'F' = d1 - f (2)

OI OF' f

- Mặt khác: d1 = d2 + BC = 16 + 4 = 20 cm. (3)

d' - f d' ' d f 20.12

- Từ (1), (2) và (3) suy ra: 1 = 1  d1 = 1 = = 30 cm.

f d1 d1- f 20 - 12

d' 30

- Thay vào (1) ta có: A’B’ = 1 .AB = .3 = 4,5 cm.

d1 20

D'C' d'

- Tương tự: ΔD'C'O ~ ΔDCO  = 2 (4)

DC d2

D'C' D'C' d' - f

ΔD'C'F' ~ ΔIOF  = = 2 (5)

IO AB f

- Từ (4) và (5) suy ra: d' = d2f = 16.12 = 48 cm.

2 d - f 16 - 12

2

- Suy ra: B’C’ = d2’ – d1’ = 48 – 30 = 18 cm

- Diện tích ảnh A’B’C’ là: SA’B’C’ = 1 .A’B’.B’C’ = 1 .4,5.18 = 40,5 (cm2)

2 2

0,5 đ4.a1,0 đ0,5 đ

0,5 đ

0,5 đ

0,5 đ4.b3,0 đ

\0,5 đ

0,5 đ

0,5 đ

Câu 5 (5,0 điểm)- Do ampe kế có điện trở không đáng kể, chập M  N, mạch điện có dạng như hình vẽ

R 2 nt (R3 // R 4 )//R1.

U 24 I1 R1

I1 = = = 2 A.

R1 12 A M, N

● I3 R3 ●

R234 = R2 + R3.R 4 = 12  I2 R

R3 + R 4 R C I4 4

2

I = U = 24 = 2 A.

2 R 12

234

I3 = I4 = I2 = 1 A.

2

Quay về sơ đồ gốc, tại nút M: IA = I1 + I3 = 3 A. Vậy ampe kế chỉ 3 A.

Vôn kế có điện trở rất lớn, mạch điện được mắc: (R1nt R3 ) // R2  nt R4, vôn kế chỉ

UMN.

Ta có UAM = U1 = U – UMN = 24 – 16 = 8 V

I1 = U1 = 8 = 2 A ● U ●

R1 12 3 I R1 M N

 I R A I V

1

 1 = 2

Mặt khác:  I2 R1 + R3 I R3

2

I + I = I R2 R

 1 2 4

Suy ra: I = R2 I = 9 I C I4

1

R2 + R1 + R3 21 + R3

 I = I 21 + R3 = 2 . 21 + R3

1 9 3 9

Lại có: UMN = UMC + UCN = I1R3 + IR4 Thay số: 16 = 2 R + 2 . 21 + R3 .6

3 3 3 9

 R3 = 6 

Khi R3 tăng  điện trở toàn mạch tăng  cường độ dòng điện mạch chính

I = I4 = U giảm  U4 = I.R4 giảm  U2 = U – U4 tăng  I2 = U2 tăng

R tm R 2

 I1 = I – I2 giảm  U1 = I1R1 giảm.  UMN = U – U1 sẽ tăng lên, tức là số chỉ của

vôn kế tăng.

0,5 đ

5.1.a

0,5 đ2,0 đ0,5 đ

0,5 đ

0,5 đ

5.1.b1,5 đ

0,5 đ

0,5 đ

5.2

1,5 đ- Từ mạng có dạng ‘‘bức tường’’ ta dễ dàng vẽ lại mạng điện trở thành dạng ‘‘tổ

ong’’ như hình bên

a • c

•b

- Giả sử có dòng điện I đi vào từ a, dòng điện này từ a theo mọi hướng ra vô cùng, do

0,5 đ

tính đối xứng của mạch nên dòng từ a đến c là I , dòng từ c đến b là I .

3 6

- Lại giả sử có dòng điện I theo mọi hướng đi tới b tương tự trên ta thấy có dòng I từ

6

a đến c, dòng I từ c đến b.

3

Tổng hợp 2 trường hợp trên có dòng điện I vào a và ra c thì dòng điện chạy qua

đoạn ac là: Iac = I + I = I và dòng điện chạy qua đoạn cb là: Icb = I + I = I 3 6 2 3 6 2

Điện trở tương tương của mạng điện giữa hai điểm a, b là

R = Uab = Uac + Ucb = Iacr + Icb r = r = 2 Ω

ab I I I

U2 62

* Công suất tiêu thụ của mạng điện là: P ab = ab = = 18 W

Rab 2

0,5 đ

0,5 đCâu 6 (2,0 điểm)Bước 1: Dùng thước đo đường kính trong của ống nghiệm là 2r; đo đường kính ngoài của ống nghiệm là 2R. Suy ra tiết diện trong của ống nghiệm là S1 = πr2 ; tiết diện ngoài của ống S2 = πR 2

Bước 2:

Rót một ít nước vào ống nghiệm sao cho khi thả ống vào cốc thì ống nổi thẳng đứng.

Đo chiều cao cột nước trong ống nghiệm là h1, thả h2 h'

2

ống nổi trong cốc nước, đo chiều cao phần ống nghiệm

chìm trong nước là h2 h1 h'

1

Ống nghiệm nổi cân bằng:

Pống= FA1 = S2.h2.10.Dn (1) •■●♦

Bước 3:

Bỏ vào ống một ít thủy tinh vụn, đo chiều cao cột nước trong ống nghiệm lúc này là h’1, đo chiều cao phần ống nghiệm chìm trong nước là h’2.

Ống nghiệm nổi cân bằng: Pống + Pthủy tinh = FA2 = S2.h’2.10.Dn (2)

Bước 4: Tính toán

Thể tích thủy tinh vụn là: V = (h1’- h1)S1

Trọng lượng thủy tinh vụn là: Pthủy tinh = FA2 – Pống = S2.10.Dn(h2’ – h2)

Khối lượng riêng thủy tinh vụn:

P S .10.D h ’ – h  R2 .D h ’ – h 

D = thuûy tinh  2 n 2 2  n 2 2

10V 10.h ’  h S r2 h ’ - h 

1 1 1 1 1

0,5 đ

0,5 đ

62,0 đ

0,5 đ

0,5 đ

Lưu ý: - Câu 4 (Quang học), nếu thí sinh áp dụng công thức thấu kính mà không chứng minh thì điểm

của câu này trừ đi 0,5 điểm;

- Trên đây là lời giải phổ biến. Nếu thí sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.

-----------------------------------------------------------------------------------------