Đề thi chọn đội tuyển HSG môn Vật lý Lớp 9 (Đề dự bị) - Năm học 2013-2014 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ DỰ BỊ
ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 9
NĂM HỌC 2013 - 2014
MÔN VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút
(Đề thi gồm 05 câu,01 trang)
////////////////////
—
—
5
B
D
A
C
1
2
Câu 1 (2.0 điểm): Cho hệ thống như hình vẽ 
Vật 1 có trọng lượng là P1, vật 2 có trọng lượng là P2 .
Ròng rọc động có trọng lượng là P = 1N. Bỏ qua ma 
sát,khối lượng của thanh AB và của các dây treo.
Khi vật 2 được treo ở C, với AB = 3CB thì hệ thống 
cân bằng. Khi vật 2 được treo ở D, với AD = DB thì
 muốn hệ thống cân bằng phải treo nối vào vật 1
 một vật thứ 3 có trọng lượng là P3 = 5N. Tính P1 và P2 .
Câu 2 (1.5 điểm):
 Người ta dùng một ấm điện có công suất 900W để đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu 300C. Công suất tỏa nhiệt từ ấm ra môi trường xung quanh phụ thuộc vào thời gian đun theo đồ thị như hình vẽ. Tính thời gian để đun sôi nước. Biết khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3, nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K .
Câu 3 ( 2.0 điểm):
 Cho mạch điện như hình vẽ U= 24V;
R0 =4Ω; R2 =15Ω. Đèn Đ loại 6V-3W và sáng bình thường. Vôn kế có điện trở lớn vô cùng và chỉ 3V, chốt dương của vôn kế mắc vào điểm M. Hãy tìm R1 , R3 .
A
B
C
U
M
V
N
R1
R2
R3
R0
Câu 4 (2.5 điểm):
Cho mạch điện như hình vẽ . Biết R1 = R2 = R3 = R; đèn
 Đ có điện trở Rđ = 3R; Rx là một biến trở, với mọi giá 
trị của Rx đèn luôn sáng. Nguồn điện có hiệu điện thế 
U không đổi. Khi biến trở Rx có một giá trị nào đó
 thì công suất tỏa nhiệt trên đèn Đ là 9W. Bỏ qua điện
 trở các dây nối.
a. Tìm công suất tỏa nhiệt trên R2 khi đó.
b. Tìm Rx theo R để công suất tỏa nhiệt trên Rx cực đại.
Câu 5 ( 2.0 điểm):
Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ sao cho điểm B của vật nằm trên trục chính của thấu kính và cách quang tâm của thấu kính một khoảng OB = a . Người ta nhận thấy rằng, nếu dịch chuyển vật đi một khoảng b = 5cm lại gần hoặc ra xa thấu kính thì đều được ảnh của vật có độ cao bằng 3 lần vật, trong đó một ảnh cùng chiều và một ảnh ngược chiều với vật . Dùng cách vẽ đường đi của các tia sáng từ vật đến ảnh của nó qua thấu kính, hãy tính khoảng cách a và tiêu cự của thấu kính .
------------- Hết-------------
SBD: ................... Họ và tên thí sinh: ..............................................................................
Giám thị 1: .................................................. Giám thị 2: .................................................
PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ DỰ BỊ
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI
CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 9
NĂM HỌC 2013 - 2014
MÔN VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút
(Hướng dẫn chấm gồm 05câu, 05trang)
Câu
Ý
Nội dung
Điểm
1
* Khi vật 2 được treo ở C, với AB = 3.CB 
////////////////////
—
—
5
B
D
A
C
1
2
F
F
F
P1
P2
thì hệ thống cân bằng, thì ta có :
 F. AB = P2 . CB
0.25
Mặt khác ròng rọc động cân bằng ta còn có :
 F = 
0,25
Thay F vào phương trình trên ta được 
 = hay 3 ( P + P1 ) = 2 P2 (1) 
0,25
* Tương tự khi treo vật ở D, với AD = DB và P1, P3 treo ở ròng rọc động . Lúc này ta có:
F /. AB = P2 . DB
0,25
Mặt khác ròng rọc động cân bằng ta còn có :
 F / = 
0,25
Thay F / vào phương trình trên ta được 
 = hay 2 ( P + P1 + P3 ) = 2 P2 (2) 
0,25
Giải hệ phương trình (1) và (2) 
3 ( P + P1 ) = 2 P2 	Với P = 1N 3 P1 + 3 = 2 P2 
2 ( P + P1 + P3 ) = 2 P2 P3 = 5N P1 + 6 = P2
0,25
 3 P1 + 3 = 2 (P1 + 6) = 2 P1 + 12 P1 = 9 N và P2 = 15N 
0,25
2
Từ đồ thị đã cho ta thấy biểu thức công suất tỏa nhiệt từ ấm ra môi trường xung quanh có dạng : 
Ta có : 
Vậy biểu thức công suất tỏa nhiệt từ ấm ra môi trường là: 
Gọi thời gian cần thiết để đun sôi nước là t, thì công suất hao phí trung bình trong thời gian đun này là : 
Nhiệt lượng do bếp tỏa ra trong thời gian đun t là:
	Q1 = P.t = 900.t 
Nhiệt lượng có ích mà nước trong ấm thu vào để tăng nhiệt độ tới sôi là :
	Q2 = mc( t2- t1) = 1.4200.( 100 – 30) = 294000 ( J )
Nhiệt lượng hao phí tỏa ra môi trường xung quanh trong thời gian đun là : 
	Q3 = 
Ta có phương trình cân bằng nhiệt : 
	Q1 = Q2 + Q3 
=> 900t = 294000 + 0,25t2 + 100t
=> 0,25t2 – 800t +294000 = 0
Giải phương trình trên ta được: t = 423,6 (s) và t = 2776,4 (s) 
Ta loại nghiệm t = 2776,4 (s) vì với thời gian đun như vậy thì nhiệt lượng hao phí ra môi trường xung quanh lớn hơn quá nhiều so với nhiệt lượng có ích để đun nước. Điều này là vô lí. 
Vậy thời gian để đun sôi nước là 423,6 giây . 
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
03
Dòng điện Iv qua vônke nhỏ bỏ qua nên ta bỏ đoạn mạch MVN. Còn lại 2 đoạn mạch (R1 nt Đ)//( R2 nt R3)
Ta có I1 qua R1: I1 = Id =0,5A
Và 
Dòng điện qua R0 là: 
Ta có: 
(1)
Ta lại có: 
 (2)
Trừ (1) cho (2) tìm được: ; 
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
04
Giả sử chiều dòng điện qua Rx có chiều từ C đến D.
 Từ sơ đồ mạch điện ta có:
 (1)
 Suy ra: IđRđ + (Iđ+Ix)R = (I2+Ix)R+ I2R => 2Iđ = I2 (2)
Từ (1) và (2) ta có:
 Vậy công suất tỏa nhiệt trên R2 khi đó là 12 W
b. (1,5đ)
Ta có: U = U3 + Uđ = I3R3 + IđRđ (3)
Mà: I3R3 + IxRx = (I- I3) R2 (4)
 và: (I - Iđ)R1 + IxRx = IđRđ
Thay I3 và Iđ từ (4) vào (3) ta được: 4U = 5IR + RxIx (5)
Mặt khác ta có: 
Hay: RI = 3RxIx + 4RIx thay vào (5) ta có: Ix = 
Công suất trên điện trở Rx là:
Px = I2x.Rx =
Theo bất đẳng thức Côsi cho hai số dương ta có: 
4( không đổi). Vậy tổng của hai số trên nhỏ nhất
khi hai số đó bằng nhau, nghĩa là: 
0,25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
05
vẽ hình
0,25
B1
B2
A'1
B'2
A'2
B'1
B
F'
O
A2
A1
I
0,25
Xét hai tam giác đồng dạng OA1B1 và OA’1B’1 ta có :
 (1)
Xét hai tam giác đồng dạng OA2B2 và OA’2B’2 ta có :
 (2)
0,25
0,25
Xét hai tam giác đồng dạng F’OI và F’B’2A2’ ta có : 
Kí hiệu OF’ = f ta suy ra 
 Vậy và 
0,25
Thay các giá trị này vào (1) và (2) ta được :
 và 
 Do vậy B1B2 = 2f/3 = 10 cm f = 15 cm
 Vậy tiêu điểm F nằm cách thấu kính 15 cm
Điểm B nằm cách đều B1 và B2 một khoảng cách 5 cm. Thay f = 15cm vào biểu thức trên ta được OB1 = 10 cm.
Vậy OB = a = 10 + 5 = 15 cm Suy ra điểm B nằm trùng với tiêu điểm thấu kính.
0,25
0,25
0,25
* Chú ý: Học sinh có thể làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.
------------- Hết-------------