Đề thi chọn học sinh giỏi vòng I môn Vật lý Lớp 9 - Đề 10 - Năm 2014-2015 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG GD&ĐT TPHD
L10
ĐỀ THI CHỌN HSG TỈNH LỚP 9
MÔN: VẬT LÍ
Thời gian làm bài:150 phút
( Đề này gồm 05câu, 01trang)
Câu 1 (2 điểm): Có hai ôtô cùng xuất phát tại hai địa điểm A và B chuyển động ngược chiều nhau sau một khoảng thời gian thì gặp nhau tại địa điểm C. Các xe chuyển động như sau: Xe A, trên nửa quãng đường đầu chuyển động đều với vận tốc 40km/h; nửa quãng đường sau chuyển động đều với vận tốc 60km/h. Xe B, nửa khoảng thời gian đầu chuyển động đều với vận tốc 35km/h; nửa khoảng thời gian còn lại chuyển động đều với vận tốc 55km/h nên xe A đã đi được quãng đường dài hơn xe B là 12km. Hỏi sau thời gian bao lâu thì hai xe gặp nhau? 
Câu 2 (2 điểm): Dùng một nhiệt lượng kế bằng đồng thau có khối lượng m1 = 200g để xác định nhiệt dung riêng của một miếng kim loại có khối lượng 150g. Lần đầu tiên đổ vào nhiệt lượng kế khối lượng nước là M1 = 200g có nhiệt độ phòng t = 200C và đun miếng kim loại trong hơi nước sôi một lúc lâu rồi thả nhanh vào nhiệt lượng kế. Nhiệt độ cuối cùng của nước là t2 = 300C. Lần thứ 2 cũng làm như vậy nhưng đổ M2 = 300g nước vào nhiệt lượng kế thì nhiệt độ cuối cùng của nước là t2’ = 27,20C. Hãy tính nhiệt dung riêng của miếng kim loại và của đồng thau.
A
U
R1
R2
V
+
-
A
B
N
M
C
Hình 1
Biết nhiệt dung riêng của nước là C = 4200J/kg.K
Câu 3 (2,5điểm): Mắc biến trở R1, điện trở R2, Vôn kế và Ampekế vào hai điểm A, B của mạch điện có hiệu điện thế không đổi U = 30V như hình vẽ 1. Khi di chuyển con chạy C của biến trở R1 ta thấy có một vị trí của con chạy mà tại đó Ampekế chỉ giá trị nhỏ nhất bằng 0,9375A và lúc đó Vôn kế chỉ 11,25V. Hãy xác định giá trị của R1, R2(coi Vônkế, Ampekế đều là lí tưởng và bỏ qua điện trở của các dây nối).
A
Đ
M
N
C
r
A
B
D
-
+
Hình 2
Câu 4 (1,5điểm): Cho mạch điện như hình vẽ 2. Hiệu điện thế U không đổi và U = 18V; điện trở 
r = 2W; bóng đèn Đ có hiệu điện thế định mức 6V; biến trở có điện trở toàn phần là R; bỏ qua điện trở các dây nối, ampe kế và con chạy của biến trở. Điều chỉnh con chạy của biến trở để số chỉ của ampe kế nhỏ nhất bằng 1A và khi đó đèn Đ sáng bình thường. Hãy xác định công suất định mức của đèn Đ.
Câu 5 (2,0 điểm): Đặt vật phẳng nhỏ AB vuông góc với trục chính (A nằm trên trục chính) của một thấu kính hội tụ thì ta được ảnh thật A’B’. Khi dịch chuyển AB vào gần thấu kính 4cm thì ta được ảnh thật A1’B1’. Biết A1’B1’ cách A’B’ là 6cm và A1’B1’ = 1,5 A’B’.
 	a. Tính khoảng cách từ AB đến thấu kính lúc ban đầu và tiêu cự của thấu kính.
 	b. Độ cao vật AB và ảnh A’B’ có gì đặc biệt ?
-------Hết-------
PHÒNG GD&ĐT GIA LỘC
TRƯỜNG THCS LÊ THANH NGHỊ
L-03-HSG9-LTN-PGDGL
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG LỚP 9
MÔN: VẬT LÍ
(Hướng dẫn chấm gồm 04 trang)
Câu
Đáp án
Điểm
1
(2,0điểm)
Xét chuyển động của xe A: quãng đường xe A đi được là S
Thời gian đi trong nửa quãng đường đầu: 
Thời gian đi trong nửa quãng đường còn lại: 
0,25đ
Tổng thời gian t = +=
0,25đ
Vận tốc trung bình vA= =48 km/h
0,25đ
Xét chuyển động của xe B: đi hết thời gian t' 
Quãng đường đi được trong nửa thời gian đầu: 
0,25đ
Quãng đường đi được trong nửa thời gian sau: 
Quãng đường xe B đi: 
0,25đ
Vận tốc trung bình = 45km/h
0,25đ
Giả sử sau khoảng thời gian t hai xe gạp nhau:
48t - 45t = 123t = 12 t = 4h
0,5đ
2
(2,0điểm)
Gọi c1, c2 lần lượt là nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế và của miếng kim loại
0,25đ
Lần 1:Đổ 200g nước có nhiệt độ t1 = 200C vào nhiệt lượng kế rồi thả miếng kim loại có nhiệt độ t = 1000C vào nhiệt lượng kế
- Nhiệt độ cân bằng t2 = 200 C
- Nhiệt lượng do miếng kim loại toả ra là 
Q1 = m2c2(t – t2) (J)
0,25đ
- Nhiệt lượng thu vào của nước và nhiệt lượng kế là
Q2 = (M1c + m1c1).(t2 – t1) (J)
0,25đ
Phương trình cân bằng nhiệt:
 Q1 = Q2 
ó m2c2(t- t2) = (M1c +m1c1)(t2- t1)
ó c2 = (M1c +m1c1)(t2- t1)/m2(t – t2)
ó c2 = (M1c +m1c1)(30 - 20)/m2(100 - 30)2 = (M1c +m1c1).10/m2.70
ó c2 = (M1c +m1c1)/7m2	(1)
0,25đ
Lần 2: Làm tương tự lần 1, đổ 300g nước vào nhiệt lượng kế. Thả miếng kim loại có nhiệt độ t = 100oc vào lượng kế.
 Nhiệt độ cân bằng nhiệt t2, =27,20c
Nhiệt lượng tỏa ra của miếng kim loại 
 Q3 =m2c2(t – t2,) (J)
0,25đ
Nhiệt lượng thu vào của nhiệt lượng kế chứa nước
 Q4 = (M2c + m1c1)(t2, - t1) (J)
Phương trình cân bằng nhiệt: 
 Q3 = Q4
ó m2c2(t – t2,) = (M2c + m1c1)(t2, - t1) 
ó m2c2(100 – 27,2) = (M2c + m1c1)(27,2 - 20) 
 ó m2c272,8 = (M2c + m1c1)7,2 (2)
0,25đ
Thay (1) vào (2) ta được:
(2) ó 72,8.m2(M1c +m1c1)/7m2 = (M2c + m1c1)7,2
 ó 10,4M1c + 10,4m1c1 = 7,2M2c + 7,2m1c1
 ó (10,4 – 7,2)m1c1 = 7,2M2c – 10,4M1c
 ó c1 = (7,2M2c – 10,4M1c)/3,2m1
 ó c1 = (7,2.0,3.4200– 10,40,2.4200)/3,2.0,2
 ó c1 = 525 (J/kg.k) (3)
0,25đ
 Thay (3) vào (1)
c2 = (0,2.4200 + 0,2.525)/7.0,15
c2 = 900 (J/kg.k)
 vậy: c1 = 525 (J/kg.k); c2 = 900 (J/kg.k)
0,25đ
3
(2,5điểm)
Gọi RMC = x => RCN = R1 – x
0,25đ
0,25đ
Ta có (1)
0,25đ
Vì RMC // R2 nên (2)
0,25đ
Ia + I2 = I => I2 = I – Ia thay vào (2) ta được(3) 
0,25đ
Thay (1) vào (3) ta được
Đặt Y(x) = (R2 + x)(R1 – x) + R2.x 
 = - x2 + R1.x + R1.R2 = R1.R2 + =
0,25đ
Vì U.R2 = const nên Ia nhỏ nhất ó Y(x) lớn nhất 
ó 
0,25đ
ó x = R1/2 => Y(x)Max = 
0,25đ
Ia Min.x = UV => => R1 = 24
0,25đ
Ta có 
Thay số 0,9375.(24.R2 + 144) = 30R2 => R2 = 18
0,25đ
4
(1,5điểm)
+Cường độ dòng điện qua mạch chính (qua điện trở r) là I: 
I = (1). Ở đây: x là điện trở của đoạn MC của biến trở, 
(R - x) là điện trở đoạn CN của biến trở, Rtd là điện trở tương đương của đèn và x và Rtd = (2)
0,25đ
+Thay (2) vào (1) và biến đổi (1) ta được: 
I = (3)
0,25đ
+Từ sơ đồ mạch điện ta có: UMC = xIx = RDID Þ 
= = = Þ I = (4)
Từ (3) và (4) ta có: = Þ 
Ix = = 
= 
= (5)
0,5đ
Ở đây ta đặt : P = (R + r)RĐ + 
Nhận xét : Mẫu số (5) ≤ P, dấu (=) xảy ra khi x = , điều đó có nghĩa mẫu số (5) đạt giá trị lớn nhất khi x = (6) khi đó số chỉ ampe kế nhỏ nhất là (1A). Theo đầu bài, lúc này đèn Đ sáng bình thường Ux = UĐ = 6V, do đó điện trở x khi đó bằng: 
= = 6W
0,25đ
Điện trở toàn phần của biến trở: thay x vào (6) ta được: 
 R = 2x - r = 10W
Từ các dữ kiện trên, ta có: UCB = U - UMC = 18 - 6 = 12V, do đó cường độ dòng điện mạch chính là: I = = = 2A
Vì đèn Đ mắc song song với x nên cường độ dòng điện qua đèn là: 
IĐ = I - Ix = 2 - 1 = 1A. Vậy công suất định mức của đèn Đ là: 
 PĐ = IĐ.UĐ = 6.1 = 6W 
0,25đ
5
(2,0điểm)
a. (1,5 điểm)
Gọi AB = h; A’B’ = h'; OA = d; OA’ = d'; OF = f
Ta có = 
0,5đ
Tương tự gọi A1'B1' = h’1; OA1= d1; OA’1 = d1'
Theo đề ra: d1 = d -4; d1' - d' = 6cm.
; d1' = 
0,25đ
Chia (1) cho (2)=> 
=> 3.( d - 4 - f) = 2(d -f) => d = 12 + f (3)
0,25đ
Theo đề ra d1' - d' = 6cm
 (4)
0,25đ
Từ (3) và (4) ta tính được f = 12cm và d = 24cm
0,25đ
b. (0,5 điểm)
Vì d = d’ = 24cm => h = h’.
0,5đ
-----Hết-----