Đề thi chọn học sinh giỏi vòng I môn Vật lý Lớp 9 - Đề 3 - Năm 2014-2015 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG Gd & §T TP
h¶i d­¬ng 
L3
 --------------------------------------- 
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TP
LỚP 9 NĂM HỌC 2014 – 2015
MÔN THI: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
 (Đề thi gồm có 01 trang)
Câu 1. (1,5 điểm) Hàng ngày, bố bạn Lâm đi xe đạp từ nhà lúc 16 giờ 30 đón Lâm ở trường. Đoạn đường dài 4km, gồm một đoạn lên dốc tiếp đó một đoạn đường đường bằng, cuối cùng là một đoạn xuống dốc với vận tốc tương ứng lần lượt là là 10km/h, 12km/h, 14km/h. Thời gian đón Lâm ở trường là 15 phút. Bố bạn Lâm và Lâm về đến nhà lúc 17 giờ 25 phút 48 giây. Hãy tính độ dài đoạn đường bằng?
Câu 2. (1,5 điểm). Một khối gỗ hình lập phương cạnh a = 8 cm được thả nổi trong một bình nước, khi cân bằng khối gỗ ngập trong nước một đoạn h = 6cm.
1. Tính khối lượng riêng của gỗ. Biết khối lượng riêng của nước là D1= 1000kg/m3.
2. Người ta đổ dầu vào bình đến khi mặt thoáng của dầu ngang bằng mặt trên của khối gỗ. Tìm chiều cao của lớp dầu. Biết khối lượng riêng của dầu D2 = 0,6g/cm3.
Câu 3. (2,0 điểm). 
1. Có 4 lượng nước 2kg; 1,5kg; 5kg; 2,5kg có nhiệt độ ban đầu lần lượt là 200C; 400C; 42,40C; 600C. Đổ 4 lượng nước trên với nhau vào một phích cách nhiệt, tính nhiệt độ của khối nước khi có cân bằng nhiệt? 
2. Người ta lấy ba chai sữa giống nhau, đều có nhiệt độ 200C. Người ta thả chai sữa thứ nhất vào phích nước trên. Khi đạt cân bằng nhiệt, chai sữa thứ nhất nóng tới nhiệt độ 380C, lấy chai sữa này ra và thả vào phích nước đó một chai sữa thứ hai. Đợi đến khi cân bằng nhiệt xảy ra, người ta lấy chai sữa ra rồi tiếp tục thả chai sữa thứ ba vào. Hỏi ở trạng thái cân bằng nhiệt chai sữa thứ ba này có nhiệt độ là bao nhiêu? Nếu thả lần lượt 3 chai sữa vào (không lấy chai thứ nhất và chai thứ 2 ra) thì nhiệt độ cân bằng là bao nhiêu?
Giả thiết ở các trường hợp trao đổi nhiệt đều không có sự mất mát năng lượng nhiệt ra môi trường xung quanh.
U
A
B
+
-
r
Câu 4. (2,0điểm). 
Một dây dẫn đồng chất, tiết diện đều, có điện trở 2,5 W được làm thành một vòng tròn kín. Nối nguồn điện U có hiệu điện thế không đổi với vòng dây tại điểm A cố định và B di động. Các dây nối nguồn điện với vòng dây có điện trở là r = 0,6 W. Hãy xác định B để công suất toả nhiệt trên vòng dây là lớn nhất
Câu 5. (2,0điểm). Cho mạch điện như hình vẽ. R1= R2= 3, R3 = 2, R4 là một biến trở, các đồng hồ đo lí tưởng, các dây nối và khoá K có điện trở không đáng kể.
1. Điều chỉnh biến trở để R4= 4:
a) Khi UAB = 6V và đóng khoá K, tìm số chỉ của ampe kế và vôn kế.
b) Khi khóa K mở, cần thay đổi UAB đến giá trị nào để vôn kế chỉ 2V?
2. Giữ UAB = 6V và đóng khóa K. Khi đó nếu di chuyển con chạy C của biến trở từ đầu bên trái sang phải thì số chỉ của ampe kế thay đổi như thế nào?
V
A
A
B
R1
R2
R3
R4
K
+
-
--------------- Hết ---------------
Họ và tên thí sinh: ..................................................................... SBD: ..................
Giám thị 1: .................................................. Giám thị 2: ........................................ 
PHÒNG Gd & §T TP
h¶i d­¬ng 
 ---------------------------------------- 
ĐÁP ÁN ĐỀ GIỚI THIỆU
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TP
VÒNG 1 – LỚP 9 NĂM HỌC 2014 – 2015
MÔN THI: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề)
Ngày thi: 16 tháng 1 năm 2015
(Đáp án gồm có 04 trang)
Câu
Ý
Nội dung
Điểm
1
(1,5 điểm)
- Thời gian bố Lâm đi từ nhà đến trường và quay trở lại là:
t = 17 giờ 25 phút 48 giây – 16 giờ 30 phút – 15 phút = 40,8 phút = (giờ)
- Gọi quãng đường bằng là x (km) (0 < x < 4)
- Quãng đường có một đoạn lên dốc và một đoạn xuống dốc nên nếu khi đi là lên dốc thì khi về là xuống dốc. Do đó:
- Thời gian khi lên dốc: (giờ)
- Thời gian khi xuống dốc: (giờ)
- Thời gian đi quãng đường bằng là: (giờ)
- Theo bài ra, ta có: 
t1 + t2 + t3 = t
hay 
Giải phương trình ta tìm được x = 1,2 km
Vậy quãng đường bằng dài 1,2km.
0,2
0,2 (thiếu đk -0,1)
0,2
0,2
0,2
0,25
0,25
2
(1,5 điểm)
1
+ Thể tích của khối gỗ: V = a3 (m3)
+ Trọng lượng của khối gỗ là: P = 10DV= 10Da3 (N) (với D là khối lượng riêng của gỗ)
+Lực đẩy Acsimet tác dụng lên khối gỗ là: F = 10D1a2h (N)
Khỗi gố nằm cân bằng P= F
 10 D a3 = 10D1a2h
 D = 
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,25
2
Khi đổ dầu vào bình nước và ngập khối gỗ :
Gọi chiều cao phần gỗ ngập trong nước là x (m) (0 < x < 8)
Suy ra phần gỗ ngập trong dầu là (a-x) 
+ Lực đẩy Acsimet do nước và dầu tác dụng lên khối gỗ lần lượt là:
F1= 10D1a2x (N) và F2= 10D2a2(a-x) (N)
+ Khối gỗ cân bằng khi và chỉ khi: P = F1+ F2
10Da3 = 10D1a2x + 10D2a2(a-x) 
 x = 
Suy ra chiều cao của lớp dầu là : a- x = 8-3 = 5(cm)
0,1
0,1
0,2
0,1
0,15
0,1
3
(2,0 điểm)
1
Gọi nhiệt độ cân bằng của hệ là t0C.
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt tổng quát, ta có:
Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 0
m1c(t0 – 20) + m2c(t0 – 40) + m3c(t0 – 42,4) + m4c(t0 – 60) = 0
Thay số vào ta được
2(t0 - 20) + 1,5(t0 - 40) + 5(t0 – 42,4) + 2,5(t0 – 60) = 0
11t0 = 462
 t0 = 420C
0,2
0,25
0,1
0,2
2
Gọi nhiệt dung của nước là q1, của từng chai sữa là q2.
Do bỏ qua sự hao phí nhiệt
+ Khi thả chai sữa thứ nhất vào bình, ta có:
q1 (420 - 380) = q2(380 - 200)
4q1 = 18q2
q1 = q2
+ Khi thả chai sữa thứ hai vào bình, ta có:
q1(380 – t1) = q2(t1 - 200)
q2(380 – t1) = q2(t1 - 200)
342 – 9t1 = 2t1 - 40
t1 = 
+ Khi thả chai sữa thứ ba vào bình, ta có:
q1( – t2) = q2(t2 - 200)
q2( – t2) = q2(t2 - 200)
- 9t2 = 2t2 – 40
 t2 32,050C.
Vậy nhiệt độ khi sau khi thả chai sữa thứ 3 vào là 32,050C
+ Khi thả cả 3 chai sữa vào, cả 3 chai trao đổi nhiệt với nước, nên ta có:
q1 (420 – t3) = 3q2(t3 - 200)
q2(420 – t3) = 3q2(t3 - 200)
U
A
B
1
2
r
t3 = 33,20C
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
4
(2,0 điểm)
Vòng dây được chia làm 2 cung A1B và cung A2B
Gọi điện trở của cung A1B là x ( 0 < x < 2,5)
Thì điện trở của cung A2B là (2,5 – x)
Điện trở của cả mạch AB là 
RAB = 	 (1)
Điện trở tương đương của cả mạch là :
Rtđ = r + RAB 
Công suất toả nhiệt trên đoạn mạch AB là :
PAB = RAB . I2 = RAB . 
Theo bất đẳng thức côsi ta có : (RAB + r)2 ≥ 4 RAB . r
(Dấu bằng xảy ra khi RAB = r)
Từ đó :
PAB ≤ RAB . 
Vậy PAB max = 
Công suất PAB đạt được giá trị này khi RAB = r = 0,6W
Thay vào (1) ta được : 
Từ đó : x2 – 2,5x + 1,5 = 0
Giải ra được x = 1 hoặc x = 1,5
Vậy có 2 vị trí của B để công suất của đoạn AB đạt giá trị lớn nhất, ứng với các giá trị điện trở của đoạn A1B là 1 W hoặc 1,5W
0,1
0,2
(thiếu đk – 0,1)
0,1
0,1
0,1
0,1
0,25
0,1
0,25
0,25
0,1
0,25
0,1
5
(2,0 điểm)
V
A
A
B
R1
R2
R3
R4
K
+
-
1.a. Khi K đóng mạch điện gồm : (R1//R3)nt(R2//R4)
Ta có:
+ R13= 
+R24 = 
+RAB= R13+R24 = 
+I = 
+ U13= I.R13= 
+U24 = I.R24= 
+ I1= =
+I2= 
+Tại M: Ia=
+ Số chỉ của vôn kế: Uv= Ia.Ra = 0 
1.b. Khi K mở mạch điện gồm: (R1nt R2) // (R2 nt R4)
Ta có: 
+ R12= R1+R2= 3+3 = 6()
+R34 = R3+R4= 2+4 = 6()
+I1= 
+I3=
+Số chỉ của vôn kế: 
2. Ta có: 
+ R13 = 1,2 
+R24 = ( Đặt R4= x0)
+ RAB= R13+ R24=()
+ I = (V)
 I1= 
+U24=I.R24=
Ta xét hai trường hợp:
*Dòng điện qua ampe kế có chiều từ M đến N:
Ia = I1-I2= 
Ta thấy:
+ khi x=0 thì Ia= 2A
+ Khi x tăng thì (7,2-3,6x) giảm và (4,2x+3,6) tăng. Do đó Ia giảm
+ Khi x= 2 thì Ia= 0
*Dòng điện qua ampe kế có chiều từ N đến M:
Khi đó: Ia= I2-I1= 
+ Khi x tăng từ 2 trở lên thì và đều giảm. Do đó Ia tăng.
+ Khi x rất lớn thì và tiến tới 0 khi đó
 Ia= .
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Chú ý: HS làm cách khác, đúng vẫn cho điểm tối đa