Đề thi chọn học sinh giỏi cấp Tỉnh môn Vật lý Lớp 9 THCS - Năm học 2017-2018 - Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
LỚP 9 THCS - NĂM HỌC 2017 – 2018
MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
(Đề thi gồm 5 câu, 2 trang)
Câu 1 (2,0 điểm)
A B C
 1. Một thanh đồng chất tiết diện đều, có khối lượng 7,5 kg, được đặt trên hai giá đỡ A và B như hình vẽ, AB = 5BC. Ở đầu C người ta buộc một vật nặng hình trụ đứng, có đáy là hình vuông cạnh 10 cm, chiều cao 40 cm, được nhúng một phần trong nước. Cho biết trọng lượng riêng của chất làm vật nặng hình trụ là d = 40.000 N/m3, trọng lượng riêng của nước là 10.000 N/m3, bỏ qua trọng lượng của dây.
 a. Hãy xác định chiều cao phần chìm của vật để lực ép của thanh lên giá đỡ A bị triệt tiêu? 
 b. Đổ thêm nước vào trong bình để vật chìm hoàn toàn trong nước. Hãy xác định lực ép của thanh lên giá đỡ A khi đó?
 2. Một ca nô xuất phát từ bến A đến bến B với vận tốc so với dòng nước là v1=30 km/h. Cùng lúc đó một xuồng máy xuất phát từ B chạy đến A với vận tốc so với dòng nước là v2=10 km/h. Trong thời gian xuồng chạy từ B đến A thì ca nô chạy liên tục không nghỉ 4 lần khoảng cách đó và về đến A cùng một lúc với xuồng. Cho biết nước chảy theo phương AB. Xác định hướng và độ lớn vận tốc của dòng nước? Biết thời gian quay đầu của ca nô là không đáng kể và nước chảy đều.
Câu 2 (2,0 điểm) 
	Có 5 bình cách nhiệt giống nhau, chứa cùng một loại chất lỏng tới một 1/3 thể tích của mỗi bình. Bình 1 chứa chất lỏng ở 100C, bình 2 chứa chất lỏng ở 300C, bình 3 chứa chất lỏng ở 500C, bình 4 chứa chất lỏng ở 600C, bình 5 chứa chất lỏng ở 800C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình chứa và môi trường.
 1. Lấy ở mỗi bình 1, 2, 4, 5 một lượng chất lỏng bằng nhau và cùng đổ vào bình 3 cho đến khi đầy bình. Hãy xác định nhiệt độ của chất lỏng ở trong bình 3 khi đó.
 2. Sau vài lần rót từ bình này sang bình khác, người ta thấy bình 5 hết chất lỏng, bình 4 chứa 1/2 thể tích chất lỏng ở nhiệt độ 700C, bình 3 chứa 1/4 thể tích chất lỏng ở nhiệt độ 400C, bình 1 chứa 2/3 thể tích chất lỏng ở nhiệt độ 250C. Hỏi khi đó nhiệt độ của chất lỏng chứa trong bình 2 bằng bao nhiêu?
 3. Hỏi sau rất nhiều lần rót đi rót lại các chất lỏng trong 5 bình trên với nhau thì bình 1 được chứa đầy chất lỏng, các bình còn lại có thể tích bằng nhau thì nhiệt độ chất lỏng ở mỗi bình bằng bao nhiêu?
A
+
-
U
V
R1
R3
R2
Rx
R4
B
D
A
C
K
Câu 3 (2,5 điểm)
 1. Cho mạch điện như hình vẽ. Biết: U = 24V; R1 = 8W; R2 = 2W; 
R3 = 7W. Điện trở của ampe kế là RA = 1W, điện trở của vôn kế vô cùng lớn, Rx là một biến trở. Bỏ qua điện trở của các dây nối.
 a. Khi khóa K mở. Tìm giá trị của Rx để công suất tiêu thụ trên Rx đạt giá trị lớn nhất. Tính giá trị lớn nhất đó và xác định số chỉ của ampe kế và vôn kế khi đó.
 b. Đóng khóa K. Cho Rx = 6W, dòng điện qua ampe kế có cường độ là A. Tìm R4 .
R
R
K1
K2
r1
r2
A
C
B
D
+
-
 2. Hai cụm dân cư dùng chung một trạm điện, điện trở tải ở hai cụm bằng nhau và bằng R(như hình vẽ), công suất định mức ở mỗi cụm là P0 = 48,4 KW, hiệu điện thế định mức ở mỗi cụm là Uo, hiệu điện thế hai đầu trạm luôn được duy trì là U0. Khi chỉ cụm I dùng điện (K1 đóng, K2 mở) thì công suất tiêu thụ ở cụm I là P1 = 40 KW, khi chỉ cụm II dùng điện (K2 đóng, K1 mở) thì công suất tiêu thụ ở cụm II là P2 = 36,6 KW. Hỏi khi cả hai cụm cùng dùng điện (K1 đóng, K2 đóng) thì tổng công suất tiêu thụ trên hai cụm là bao nhiêu?
Câu 4 (1,5 điểm)
Cho hai điện trở R1 và R2 được mắc nối tiếp với nguồn điện có hiệu điện thế không đổi. Một vôn kế có điện trở RV gấp ba lần trị số của điện trở R1. Hãy nêu phương án thực nghiệm xác định tỉ số ?
Câu 5 (2,0 điểm) 
 1. Hai điểm sáng S1 và S2 nằm trên trục chính và ở hai bên thấu kính cách thấu kính lần lượt là 6cm và 12cm. Khi đó ảnh của S1 và S2 tạo bởi thấu kính là trùng nhau. Vẽ hình và giải thích sự tạo ảnh trên? Hãy tính tiêu cự của thấu kính?
 2. Một điểm sáng S đặt trên trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f cho ảnh S' hứng được trên một màn E đặt song song với thấu kính. Màn E cách điểm sáng S một khoảng L.
 a. Tìm điều kiện của L theo f để ảnh của điểm sáng S qua thấu kính hiện rõ nét trên màn ?
 b. Giữ S và màn cố định, cho thấu kính di chuyển giữa S và màn sao cho thấu kính luôn song song với màn và vị trí trục chính không thay đổi. Gọi l là khoảng cách giữa hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn E. Lập biểu thức tính f theo L và l. 
 c. Cho biết tiêu cự của thấu kính là 10 cm. Từ một điểm I trên trục chính, cách thấu kính 20 cm, cho S dịch chuyển ra xa thấu kính với vận tốc 5 cm/s theo phương hợp với trục chính một góc 600. Hãy xác định quỹ đạo của ảnh và độ lớn vận tốc của ảnh? Cho biết trong thời gian S dịch chuyển thì ảnh S’ của S luôn tồn tại và rõ nét.
---------------------------- Hết ---------------------------
Họ và tên thí sinh:............................................................... Số báo danh..........................
Chữ kí giám thị số 1:.................................... Chữ kí giám thị số 2:...................................
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HẢI DƯƠNG
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH
LỚP 9 THCS - NĂM HỌC 2017 – 2018
MÔN THI: VẬT LÝ
HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu 1 (2.0 điểm): 
P2
d2
 d1
 A B C
 A B C 
 P2 P1 F
P1 F
d3
Nội dung
Điểm
1. Gọi P là trọng lượng của thanh AC
P1 là trọng lượng đoạn BC: P1= , P2 là trọng lượng đoạn AB : P2=
l là chiều dài thanh AC, V là thể tích phần chìm của vật trong nước 
d3 là độ dài đoạn BC : d3= , d2 là khoảng cách từ B đến : d2 = 
d1 là khoảng cách từ B đến : d1 = 
a.Vì lực ép của thanh lên điểm A bị triệt tiêu nên theo điều kiện cân bằng lực ta có :
 P1d1 + F.d3 = P2d2 
* Vì vật nằm lơ lửng trong chất lỏng nên : 
 F = Pvật – FA = dvật.Vvật - dnước.Vchìm
 150 = 40.000.(0,12.0,4) – 10.000.(0,12.h)
 h = 0,1 (m)
b. Khi vật chìm hoàn toàn trong nước:
Vì vật nằm lơ lửng trong chất lỏng nên : F = Pvật – FA = dvật.Vvật - dnước.Vvật
 F = 40.000.(0,12.0,4) – 10.000.(0,12.0,4)
 F = 40.000.(0,12.0,4) – 10.000.(0,12.0,4)
 F = 120 (N)
Theo điều kiện cân bằng lực ta có 
 NA.d + P1d1 + Fd3 = P2d2 
 NA = 6 (N)
Vậy độ lớn của áp lực của thanh lên giá đỡ A là 6 (N)
2. Gọi độ lớn vận tốc của dòng nước là v(km/h), (v>0), quãng đường AB là S.
Vận tốc của ca nô khi xuôi dòng là v1+v.
Vận tốc ca nô khi ngược dòng là v1-v.
Thời gian ca nô xuôi dòng là: 
Thời gian ca nô ngược dòng là: 
Khi đó: 
* Nếu dòng nước chảy từ B đến A thì vận tốc của xuồng máy là v2 +v
Thời gian xuồng máy đi từ B đến A là: 
Từ (1) và (2) ta có: 
Û 
Phương trình không có nghiệm dương → Khả năng này không xảy ra.
* Nếu dòng nước chảy từ A đến B thì vận tốc của xuồng máy là v2 - v
Thời gian xuồng máy đi từ B đến A là: 
Từ (1) và (3) ta có: 
 Û 
Giải phương trình ta được (thỏa mãn) và (loại)
Vậy vận tốc của dòng nước là , hướng chảy của dòng nước từ A đến B.
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
Câu 2 (2.0 điểm): 
Nội dung
Điểm
Gọi nhiệt dung của chất lỏng trong mỗi bình khi bình chứa đầy chất lỏng là q
1. Nhiệt dung của chất lỏng lấy từ mỗi bình 1,2,4,5 là : 
Theo phương trình cân bằng nhiệt ta được: 
2. Gọi nhiệt độ của chất lỏng ở bình 2 sau vài lần rót từ bình này sang bình khác là t. 
Sau vài lần rót, nhiệt dung của chất lỏng ở bình 4 là q/2, ở bình 3 là q/4, ở bình 1 là 2q/3 và ở bình 2 là: 
Giả sử bình 1,2,3,4,5 cùng hạ nhiệt độ tới 00C thì chúng tỏa ra nhiệt lượng là:
 (1)
Sau vài lần rót chất lỏng từ bình này sang bình khác, giả sử cả 4 bình 1,2,3,4 đều hạ nhiệt độ tới 00C thì chúng tỏa ra một nhiệt lượng là:
 (2)
Vì không có sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường nên ta có:
Q1 = Q2 
3. Sau nhiều lần rót đi rót lại thì nhiệt độ của chất lỏng trong 5 bình là như nhau và bằng nhiệt độ cân bằng của chất lỏng khi ta trộn chất lỏng cả 5 bình với nhau, gọi nhiệt độ đó là t1. Vì không có sự trao đổi nhiệt với bên ngoài nên ta có:
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
Câu 3 (2.5 điểm): 
Nội dung
Điểm
1.
a. Khi K mở: AB: (R1 // (R3 nt RA)) nt R2
Tính được: RAB = 6W
Công suất tiêu thụ trên biến trở Rx là: 
 Px = 
Ta thấy Px max khi min
Theo bất đẳng thức Cosi ta có: ≥ 4RAB
Dấu “ = ” xảy ra khi: 
 => Rx = RAB = 6W.
Khi đó: Px = (W)
Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính:
I = 
Số chỉ của ampe kế: IA = 
Số chỉ của vôn kế: Uv = I.RAB = 2.6 = 12(V)
b. Khi K đóng:
* Xét trường hợp dòng điện đi từ D đến C:
UDC = UDA + UAC => IA.RA = - I3.R3 + I1.R1
=> (1)
I2 = I1 + IA = I1 + (2)
I = I1 + I3 (3)
U = I1R1 + I2R2 + IRx (4)
Thay (2) và (3) vào (4) ta được: 16I1 + 6I3 = 24 - (5) 
Giải hệ (1) và (5) được : I1 = ; I3 = 
I4 = I3 – IA = ; I2 = I1 + IA = 
U4 = UDB = IA. RA + I2R2 = 
 R4 = 
* Xét trường hợp dòng điện đi từ C đến D:
UCD = UCA + UAD => IA.RA = I3.R3 - I1.R1
=> (1)
I2 = I1 - IA = I1 - (2)
I = I1 + I3 (3)
U = I1R1 + I2R2 + IRx (4)
Thay (2) và (3) vào (4) ta được: 16I1 + 6I3 = 24 + (5) 
Giải hệ (1) và (5) được : I1 = ; I3 = 
I4 = I3 + IA = ; I2 = I1 - IA = 
U4 = UDB = -IA. RA + I2R2 = -
 R4 = 
2.
* Khi chỉ cụm I dùng điện (K1 đóng, K2 mở):
 + Công suất định mức trên mỗi cụm : P0= (1)
 + Khi đó công suất tiêu thụ trên cụm I: P1 = (2)
( U1 là hiệu điện thế đặt vào hai đầu cụm I khi chỉ cụm I dùng điện)
 + Từ (1) và (2) ta có: 
 + Theo bài ra ta có: 
*Khi chỉ cụm II dùng điện (K2 đóng, K1 mở):
+ Khi đó công suất tiêu thụ trên cụm II: P2 = (2)
( U2 là hiệu điện thế đặt vào hai đầu cụm II khi chỉ cụm II dùng điện)
+ Từ (1) và (3) ta có:
 + Theo bài ra ta có:
*Khi cả hai cụm dùng điện (K1 và K2 đều đóng) ta có điện trở toàn mạch RM:
 + RAB = 
 + RM = r1+
 + Ta có: 
Gọi công suất tiêu thụ trên cụm I khi cả hai cụm dùng điện là PI ta có:
 + (KW)
 + Ta có: 
Gọi công suất tiêu thụ trên cụm II khi cả hai cụm dùng điện là PII ta có:
 + (KW)
Vậy khi cả hai cụm dùng điện thì tổng công suất tiêu thụ trên cả hai cụm là
 P = PI + PII P = 64,61(KW)
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
Câu 4 (1.5 điểm): 
Nội dung
Điểm
a. Cơ sở lí thuyết: 
Theo bài ra ta có: RV = 3R1
* Mắc vôn kế vào mạch điện như hình vẽ. Gọi số chỉ của vôn kế lúc đó là U
* Sau đó mắc mạch điện như hình bên (vôn kế mắc song song với R1). Gọi số chỉ của vôn kế lúc đó: 
Ta có: =
Và 
 Từ đó tính được: (1)
b. Cách tiến hành: 
Mắc sơ đồ mạch điện như H1, đọc số chỉ của vôn kế là U
Mắc sơ đồ mạch điện như H2, đọc số chỉ của vôn kế là U1’
Thay vào (1) ta xác định được tỉ số : 
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
S1
S
.
I
N
S2
 F
.
.
M
O
F’
Câu 5 (2.0 điểm): 
Nội dung
Điểm
1. 
Hai ảnh của S1 và S 2 tạo bởi thấu kính trùng nhau phải có một ảnh thật và một ảnh ảo.
Vì S1O S1 nằm trong khoảng tiêu cự và cho ảnh ảo, còn S2 nằm ngoại khoảng tiêu cự và cho ảnh thật.
Gọi S là ảnh của S1, S2 qua thấu kính.
S1I // ON 
→ f.SO = 6(SO + f) (1)
Vì S2I // OM, tương tự như trên ta có:
=> f.SO = 12(SO - f) (2)
Từ (2) và (3) => 6(SO + f) = 12(SO - f) => 3f = SO
Thay vào (1) => 
Vậy tiêu cự của thấu kính 8cm.
2. 
a. Vẽ hình 
Đặt OA = d ; OA’ = d’.
 AOB A'OB' (1)
 OIF' A'B'F' (2)
 Từ (1) và (2) 
 Ta có : L = d + = d + Û 
Để có ảnh rõ nét trên màn thì pt (*) phải có nghiệm: 
b. Di chuyển thấu kính :
Vì vật và màn cố định, di chuyển thấu kính thấy có hai vị trí cho ảnh rõ nét trên màn nên ta có sơ đồ như hình vẽ.
 Trên hình vẽ ta có: và ;
3. 
H
S
S1
F
F’
S’
.
.
O
.
.
.
H’
S’1
Trong thời gian t thì S dịch chuyển đến vị trí S1.
Ta có : SS1 = vt = 5t
SH = 2,5t ; S1H = 2,5t
Theo bài, SO = 2f = 20cm => OS’ = OS = 20cm
=> OH = OS + SH = 20 + 2,5t
OH’ = 
S’H’ = OS’ – OH’ = 20 – = 
Xét S1HO S1’H’O, ta có : 
tan= 
Ta có : 
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
------- Hết ------