Đề thi chọn học sinh giỏi vòng I môn Vật lý Lớp 9 - Đề 4 - Năm 2014-2015 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
L4
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
NĂM HỌC 2014 - 2015
MÔN VẬT LÍ 
Thời gian làm bài: 150 phút
(Đề thi gồm 05 câu, 01 trang)
Câu 1 (2,0 điểm)
Một cốc nhựa hình trụ thành mỏng có đáy dày 1cm. Nếu thả cốc vào trong một bình nước lớn thì cốc nổi ở vị trí thẳng đứng và chìm 3cm trong nước. Nếu đổ vào cốc một chất lỏng chưa biết khối lượng riêng, có độ cao 3cm thì cốc chìm trong nước 5cm. Hỏi phải đổ thêm vào cốc bao nhiêu chất lỏng nói trên để mức chất lỏng trong cốc ngang bằng với mức nước ngoài cốc.
Câu 2 (2,0 điểm)
Một bình nhiệt lượng kế chứa nước ở nhiệt độ t0 = 200C, người ta thả vào bình những quả cầu giống nhau được đốt nóng bằng nước sôi. Sau khi thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t1 = 400C. 
a. Hỏi nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là bao nhiêu khi ta thả tiếp quả cầu thứ hai và quả cầu thứ ba vào bình.
b. Sau đó tiếp tục thả các quả cầu tiếp theo vào bình. Hỏi cần thả đến quả cầu thứ bao nhiêu thì nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 900C.
Câu 3 (2,0 điểm)
Cho mạch điện như hình 1. Ampe kế có điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai đầu của mạch là UAB = 12V không đổi. Khi cả K1và K2 đều mở thì ampe kế chỉ 1A. Khi chỉ K1 đóng thì ampe kế chỉ 2A. Khi chỉ K2 đóng thì ampe kế chỉ 6A. Hỏi khi cả hai khoá K1và K2 đều đóng thì ampe kế chỉ bao nhiêu?
Hình 1
Câu 4 (2,5 điểm)
Cho mạch điện như hình 2, nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi, biến trở có điện trở toàn phần R. Ampe kế có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện trở rất lớn. Khi di chuyển con chạy C trên biến trở thì thấy số chỉ của ampe kế thay đổi từ 0,08A đến 0,2A và số chỉ của vôn kế thay đổi từ 16V đến 20,8V. Xác định giái trị của U, R1, R2 và R. 
Hình 2
A
B
O
S
d
a
M1
M2
h
Câu 5 (1,5 điểm)
Hai gương phẳng M1, M2 đặt song song có mặt phản xạ quay vào nhau. Cách nhau một đoạn d. Trên đường thẳng song song với hai gương có hai điểm S, O với các khoảng cách được cho như hình 3.
a. Hãy trình bày cách vẽ một tia sáng từ S đến gương M1 tại I, phản xạ đến gương M2 tại J rồi phản xạ đến O
b. Tính khoảng cách từ I đến A và từ J đến B.
Hình 3
------------Hết--------------
PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ GIỚI THIỆU
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI
CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
NĂM HỌC 2014 - 2015
MÔN VẬT LÍ - VÒNG 2
 (Hướng dẫn chấm gồm 05 câu, 04 trang)
CÂU 
NỘI DUNG
ĐIỂM
Câu 1
( 2,0đ )
Lúc đầu thả cốc không chứa gì vào nước, trọng lượng của cốc bằng với lực đẩy Acsimet:
 PC = FA = dnS.h1
(S là diện tích đáy cốc, dn là trọng lượng riêng của nước, h1 là chiều cao phần cốc chìm trong nước).
Khi đổ chất lỏng vào cốc thì tổng trọng lượng của cốc và của lượng chất lỏng đổ vào bằng với lực đẩy Acsimet:
 PC + P = FA’
=> dnS.h1 + dS.h1 = dnS.h2 
(d là trọng lượng riêng của chất lỏng đổ vào cốc, h2 là chiều cao phần cốc chìm trong nước). 
=> d = = dn
Gọi h0 là độ dày đáy cốc và Dh là độ cao lượng chất lỏng phải đổ thêm vào cốc để mức chất lỏng trong cốc ngang bằng với mức nước ngoài cốc.
Ta có: PC + P’ = FA’’
=> dnS.h1 + dn S.(h1 + Dh) = dnS.(h1+ h0 + Dh) 
=> h1 + Dh = h0 + Dh
=> Dh = h1 – h0
=> Dh = 2h1 – 3h0 = 2.3 – 3.1 = 3 (cm)
Vậy phải đổ thêm vào cốc một lượng chất lỏng có độ cao 3cm để mức chất lỏng trong cốc ngang bằng với mức nước ngoài cốc.
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
Câu 2
( 2,0đ )
a.
Gọi nhiệt dung của mỗi quả cầu là q1, nhiệt dung của bình nhiệt lượng kế chứa nước là q2, số quả cầu được thả vào nước là n.
Nhiệt lượng do các quả cầu toả ra là: 
 Q1 = n.q1.(100 – tcb)
Nhiệt lượng do bình nhiệt lượng kế thu vào là:
 Q2 = q2.(tcb – 20)
Khi thả các quả cầu vào nước ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Q1 = Q2
=> n.q1.(100 – tcb) = q2.(tcb – 20) (*)
Khi thả quả cầu thứ nhất vào bình nước (n = 1, tcb = t1 = 40 0C), ta có:
1.q1.(100 – t1) = q2.(t1 – 20)
=> q1.(100 – 40) = q2.(40 – 20)
=> q2 = 3q1
Khi thả thêm quả cầu thứ hai vào bình nước (n = 2, tcb = t2 ), ta có:
2.q1.(100 – t2) = 3q1.(t2 – 20)
=> t2 = 520C
Vậy khi thả tiếp quả cầu thứ hai vào bình nhiệt lượng kế chứa nước thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 520C.
Khi thả thêm quả cầu thứ ba vào bình nước (n = 3, tcb = t3), ta có:
3.q1.(100 – t3) = 3q1.(t3 – 20)
=> t3 = 600C
Vậy khi thả tiếp quả cầu thứ ba vào bình nhiệt lượng kế chứa nước thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 600C.
b.
Khi tcb = 900C, từ phương trình (*) ta có:
n.q1.(100 – 90) = 3q1.(90 – 20) 
=> 10n = 210 => n = 21
Vậy cần thả 21 quả cầu vào bình nhiệt lượng kế chứa nước để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 900C.
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
Câu 3
( 2,0đ )
* Khi cả 2 khoá K1 và K2 đều mở, mạch điện gồm: R1nt R2 nt R3 
Ampe kế chỉ 1A nên cường độ dòng điện chạy trong mạch là : I1 = 1A
Điện trở tương đương của mạch là:
 RAB = 
 => RAB = R1 + R2 + R3 = 12(W) (1)
* Khi chỉ khoá K1 đóng, đoạn mạch chứa R1 và R2 bị nối tắt nên không có dòng điện chạy qua R1, R2. Mạch điện chỉ còn điện trở R3 
Ampe kế chỉ 2A nên cường độ dòng điện chạy trong mạch là: I2 = 2A
Giá trị của điện trở R3 là:
 R3 = (2)
* Khi chỉ khoá K2 đóng, đoạn mạch chứa R2 và R3 bị nối tắt nên không có dòng điện chạy qua R2, R3 . Mạch điện chỉ còn điện trở R1
Ampe kế chỉ 6A nên cường độ dòng điện chạy trong mạch là: I3 = 6A
Giá trị của điện trở R1 là:
 R1 = (3)
Thay (2) và (3) vào (1) ta tìm được: R2 = 4(W)
* Khi cả hai khoá K1 và K2 cùng đóng, mạch điện gồm: R1// R2// R3
Ta có: 
 => 
 => R'AB = ( W )
 Số chỉ của am pe kế khi cả hai khoá K1 và K2 cùng đóng là:
 I4 = 
0,5
0,25
0,25
0,5
0,5
Câu 4
( 2,0đ )
Câu 4
( 2,5đ ) 
Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là:
 U = UV + IA.R2
Vì U và R2 không đổi nên ta có: 
 U = UVmin + IAmaxR2 = 16 + 0,2R2 (1) 
 U = UVmax + IAminR2 = 20,8 + 0,08R2 (2)
Từ (1) và (2) ta tìm được: U = 24V và R2 = 40W
Đặt RCD = x, RMC = R – x (0<x<R). 
Mạch gồm: RMC nt ((RCD nt R2)//R1).
Điện trở tương đương của mạch:
 Rtđ = 
Số chỉ của am pe kế:
IA = = (*)
Vì U, R1, R2, R không đổi, từ (*) suy ra: IA max khi (R – x)(x + R2) min.
Do (R – x)(x + R2) ≥ 0 nên (R – x)(x + R2) min = 0 
 Vậy: IAmax = 
 Thay số: 0,2 = 
 => R = 80(W)
Vì U, R1, R2, R không đổi, từ (*) suy ra IAmin khi (R – x)(x + R2) max. Theo bất đẳng thức Cosi ta có: 
 (R – x)(x + R2) ≤ 
Dấu “ = ” xảy ra khi: (R – x) = (x + R2) 
 => x = .
Thay giá trị của IAmin , U, R2, R, x vào (*) tìm được R1 = 20(W).
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 5
( 1,5đ ) 
 a.
* Vẽ hình như hình bên
*Cách vẽ:
Chọn S1 đối xứng S qua gương M1 ; Chọn O1 đối xứng O qua gương M2 , nối S1O1 cắt gương M1 tại I , gương M2 tại J. Nối SIJO ta được tia cần vẽ. 
b.
Xét DS1AI ~ D S1BJ, ta có: (1)
 Þ AI = .BJ 
Xét DS1AI ~ D S1HO1, ta có: 
Þ AI = 
thay vào (1) ta được: BJ = 
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25