Đề thi chọn học sinh giỏi vòng I môn Vật lý Lớp 9 - Đề 2 - Năm 2014-2015 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG GD&ĐT TPHD
L2
ĐỀ THI CHỌN HSG TỈNH LỚP 9
MÔN: VẬT LÍ
Thời gian làm bài:150 phút
( Đề này gồm 05câu, 01trang)
Câu 1 (2,0điểm) : Hai khối hình lập phương có cạnh a=10cm bằng nhau có trọng lượng riêng lần lượt là d1=12000N/m3 và d2=6000N/m3 được thả trong nước. Hai khối này được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, dài l=20cm tại tâm của một mặt.
a.Tính lực căng dây, biết trọng lượng riêng của nước là d0=10000N/m3.
b.Tính công cần để nhấc cả hai khối đó ra khỏi nước.
Câu 2 (2,0điểm) : Có hai bình cách nhiệt cùng đựng một chất lỏng nào đó. Một học sinh lần lượt múc từng ca chất lỏng ở bình 1 đổ vào bình 2 và ghi lại nhiệt độ khi cân bằng nhiệt ở bình 2 sau mỗi lần đổ là : 100C ; 17,50C ; rồi bỏ sót một lần không ghi ; rồi 250C. Hãy tính nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt ở lần bỏ sót không ghi và nhiệt độ của chất lỏng ở bình 1. Coi nhiệt độ và khối lượng của mỗi ca chất lỏng múc từ bình 1 đều như nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường.
Câu 3 (2,5điểm) : Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là U=6V không đổi ; R=2 ; R1=R2=3 ; điện trở dây nối, ampe kế, khóa K và con chạy C nhỏ không đáng kể.
a. Khi khóa K mở, di chuyển con chạy C để điện trở phần AC của biến trở có giá trị 5,5 thì thấy dòng điện qua điện trở R2 có giá trị nhỏ nhất. Tính điện trở toàn phần của biến trở .
b. Đóng khóa K thì công suất tiêu thụ trên R1 là 0,75W. Xác định vị trí con chạy C và số chỉ của ampe kế khi đó.
A
R2
R
R1
A
B
C
N
M
U
K
-
+
Câu 4 (1,5điểm) Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở R0 đã biết giá trị, một biến trở con chạy Rb có điện trở toàn phần lớn hơn R0, hai công tắc điện K1 và K2, một số dây dẫn đủ dùng. Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. 
Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn.
Câu 5 (2,0điểm) Một vật sáng AB đặt tại một vị trí trước một thấu kính hội tụ, sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục chính, ta thu được một ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Sau đó, giữ nguyên vị trí vật AB và dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính, theo chiều ra xa vật một đoạn 15cm, thì thấy ảnh của nó cũng dịch chuyển đi một đoạn 15cm so với vị trí ảnh ban đầu. Tính tiêu cự f của thấu kính (không sử dụng trực tiếp công thức của thấu kính).
------------Hết---------- 
PHÒNG GD&ĐT GIA LỘC
TRƯỜNG THCS ĐỨC XƯƠNG
L-04-HSG9-ĐX-GL
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG TỈNH LỚP 9
MÔN:VẬT LÍ
 (hướng dẫn chấm  gồm 06 trang)
Câu
Đáp án
Điểm
1
(2,0điểm)
a. (1,0 điểm)
+ Khối thứ nhất có d1>d0 của nước nên chìm trong nước, ngược lại khối thứ hai nổi trong nước do d2<d0.
+ Gọi x là phần của khối thứ hai chìm trong nước. Cả hai khối chịu tác dụng của trọng lực P1, P2, lực đẩy Ácsimet (FA1 ; FA2) và lực căng T của dây .
0,25đ
+ Do hai khối đang cân bằng và các lực căng dây bù trừ lẫn nhau nên: 
 P1 + P2= FA1 + FA2 (1)
Với : P1 + P2 = (d1 + d2)a3.
 FA1= d0.a3
 FA2= d0.a2.x
0,25đ
Thay vào (1), được: 
 (d1 + d2)a3 = d0.a2(a+x)
 (cm)
0,25đ
+ Xét khối thứ 2 ta có: T + FA1 = P1 hay T = P1 – FA1= 2(N)
0,25đ
b. (1,0điểm) 
*Công để nhấc cả hai khối ra khỏi nước chia làm 3 giai đoạn: 
+ Giai đoạn 1:Nhấc khối thứ hai từ lức ngập trong nước một đoạn x đến khi ra khỏi nước. 
- Lúc này lực tác dụng tăng dần từ 0 (lúc còn ngập trong nước một đoạn x) đến khi ra khỏi nước.
 F= P1 + P2 – FA1 = (d1 + d2 – d0)a3 = 8(N)
- Công thực hiện trong giai đoạn này: 
 (J)
0,25đ
+ Giai đoạn 2:Khối thứ nhất từ vị trí cách mặt nước một đoạn l cho đến khi mặt trên sát mặt nước.
- Lúc này lực tác dụng không đổi là F=8(N)
- Công thực hiện trong giai đoạn này: 
 (J)
+ Giai đoạn 3:Khối thứ nhất từ lúc mặt trên sát mặt nước cho đến khi ra khỏi mặt nước.
- Lúc này lực tác dụng tăng từ F=8(N) đến khi ra khỏi nước”
0,25đ
0,25đ
 F’= P1 + P2 = (d1 + d2)a3= 18 (N)
- Công thực hiện trong giai đoạn này : 
 (J)
*Công để nhấc cả hai khối ra khỏi nước là: 
 A= A1+ A2+ A3= 3.22 (J)
0,25đ
2
(2,0 điểm)
 + Gọi nhiệt dung của mỗi ca chất lỏng múc từ bình 1 đổ vào bình 2 là q1 và nhiệt dung của bình chất lỏng 2 sau lần đổ thứ nhất là q2.
+ Gọi t là nhiệt độ lần bỏ sót không ghi và t1 là nhiệt độ của chất lỏng ở bình 1.
0,25đ
- Khi đổ lần thứ 2, ta có: 
 (1)
0,25đ
- Khi đổ lần 3 (lần bạn học sinh bỏ sót), ta có:
 (2)
0,25đ
- Khi đổ lần thứ 4, ta có:
 (3)
0,25đ
+ Thay (1) vào (2) ta được: 
 (4)
0,25đ
+ Thay (1) vào (3) ta được: 
 (5)
0,25đ
+ Giải hệ phương trình (4), (5) ta tìm được: 
 t=220C và t1=400C
+ Vậy nhiệt độ cân bằng ở lần bỏ sót không ghi là 220C và nhiệt độ chất lỏng của bình 1 là 400C.
0,5đ
3
(2,5 điểm)
a. (1,5 điểm)
- Khi K mở
+ Mạch gồm: [(RCAntR2)//R1]ntRBCntR
0,25 đ
+ Đặt RCA=x nên RBC=RAB – x
+ Ta có: 
0,25 đ
+ Cường độ dòng điện qua điện trở R2: 
0,5 đ
+ Cường độ dòng điện qua R2 nhỏ nhất (I2min)
+ Ta có: 
0,5đ
b. (1,0 điểm)
- Khi K đóng
+ Mạch gồm: 
M
N
-
U
+
R
R2
RAC
RBC
R1
A
0,25 đ
+ Ta có:
+ Đặt RAC=y RBC=12 – y với 
+ Cường độ dòng điện qua điện trở R2:
 (1)
+ Cường độ dòng điện toàn mạch
 (2)
0,25 đ
+ Mặt khác: 
 (3)
+ Từ (2) và (3) ta có phương trình:
 thỏa mãn.
Vậy con chạy C ở chính giữa biến trở.
0,25 đ
+ Ta có: (Vì RAC=RBC)
+ Thay y=6 vào (1) ta được: 
- Số chỉ của Ampe kế là: 
0,25 đ
4
(1,5 điểm)
- Bố trí mạch điện như hình vẽ (hoặc mô tả đúng cách mắc).
0,5đ
- Bước 1: Chỉ đóng K1: số chỉ ampe kế là I1.
 Ta có: U = I1(RA + R0) (1)
0,25đ
- Bước 2: Chỉ đóng K2 và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ I1. Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng R0.
0,25đ
- Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 2 rồi đóng cả K1 và K2, số chỉ ampe kế là I2.
Ta có: U = I2(RA + R0/2) (2)
0,25đ
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được:
.
0,25đ
5
(2,0 điểm)
- Gọi khoảng cách từ vật đến thấu
 kính là d, khoảng cách từ ảnh đến 
thấu kính là d’. 
Hình A
0,25đ
Ta tìm mối quan hệ giữa d, d’ và f:
 AOB ~ A'OB' 
 ;
 OIF' ~ A'B'F' 
 ; 
 hay d(d' - f) = fd' 	 
 dd' - df = fd' dd' = fd' + fd ;
Chia hai vế cho dd'f ta được: (*)
0,5đ
- Ở vị trí ban đầu (Hình A): d’ = 2d 
 Ta có: (1) 
0,25đ
-Ở vị trí 2 (Hình B): 
Hình B
0,25đ
- Ta có:. Ta nhận thấy ảnh không thể di chuyển ra xa thấu kính, vì nếu di chuyển ra xa thì lúc đó , không thoả mãn công thức (*). Ảnh sẽ dịch chuyển về 
phía gần vật, và ta có: O’A” = OA’ - 15 - 15 = OA’ - 30 
 hay: .
0,25đ
Ta có phương trình: (2)
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: f = 30(cm).
0,5đ
---------Hết----------