Đề thi chọn học sinh giỏi vòng I môn Vật lý Lớp 9 - Đề 6 - Năm 2014-2015 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
L6
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)
 Khi tàu biển không tải, vạch số không (chỉ mức nước biển mà tàu có thể ngập sâu nhất) cách mặt nước là h1 = 0,5m. Khi tàu ở vùng nước biển khác mặn hơn thì độ cao đó là h2 = 0,6m. Tải trọng lớn nhất của tàu biển trên là m1 = 50 tấn và ở vùng nước biển mặn hơn là m2 = 63 tấn. Tìm khối lượng của tàu biển khi không có tải trọng. Thành tàu coi như thẳng đứng.
Câu 2 (2,0 điểm)
 Người ta dùng một ấm điện có công suất 900W để đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu 300C. Công suất tỏa nhiệt từ ấm ra môi trường xung quanh phụ thuộc vào thời gian đun theo đồ thị như hình 1. Tính thời gian để đun sôi nước. Biết khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3, nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K .
Hình 1
Câu 3 (2,0 điểm)
 Cho mạch điện như hình 2. 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. 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 và có chiều từ D đến C. Tìm R4 .
Hình 2
Câu 4 (2,0 điểm)
 Cho mạch điện như hình 3. Các vôn kế giống nhau và có điện trở rất lớn so với các điện trở mắc trong mạch. Tìm số chỉ của các vôn kế. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện là U = 4,5V.
Hình 3
Câu 5 (2,0 điểm)
 Một vật AB đặt trước một thấu kính phân kỳ cho một ảnh ảo A1B1 cao 0,8cm. Thay thấu kính phân kỳ bằng một thấu kính hội tụ có cùng tiêu cự và cũng đặt ở vị trí của thấu kính phân kỳ thì thu được ảnh thật A2B2 cao 4cm. Khoảng cách giữa hai ảnh là 72cm. Tìm tiêu cự của các thấu kính và chiều cao của vật.
------------- 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
Thời gian làm bài: 150 phút
(Hướng dẫn chấm gồm 05 câu, 04 trang)
CÂU 
NỘI DUNG
ĐIỂM
Câu 1
( 2,0đ )
Gọi khối lượng riêng của nước biển ở vùng nước nhạt là D1 và ở vùng nước mặn là D2, gọi S là diện tích đáy của tàu biển . 
Khi tàu ở vùng nước biển nhạt, ta có : m1 = D1S.h1 ( 1 ) 
Khi tàu ở vùng nước biển mặn, ta có : m2 = D2S.h2 ( 2 ) 
Từ ( 1 ) và ( 2 ) ta có : 
	 ( 3 ) 
Gọi h là khoảng cách từ vạch số 0 đến đáy tàu và m0 là khối lượng của tàu khi không có tải trọng. Do tàu nổi trên mặt biển nên ở cả hai vùng biển, trọng lượng của tàu khi có tải trọng bằng lực đẩy Acsimet tác dụng lên tàu. 
Vậy ở vùng nước biển nhạt ta có: 
	P0 + P1 = FA1
=> ( m0 + m1 ) = D1S h ( 4 ) 
Và ở vùng nước biển mặn ta có : 
P0 + P2 = FA2
=>	( m0 + m2 ) = D2S h ( 5 ) 
Chia từng vế của ( 5 ) cho ( 4 ) ta được : 
=> 
=> m0 = 210 ( tấn ) 
Vậy khối lượng của tàu biển khi không có tải trọng là 210 tấn 
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 2
( 2,0đ )
Câu 2
( 2,0đ )
Từ đồ thị đã cho ta thấy biểu thức công suất tỏa nhiệt từ ấm ra môi trường xung quanh có dạng : 
Ta có : 
Vậy biểu thức công suất tỏa nhiệt từ ấm ra môi trường là: 
Gọi thời gian cần thiết để đun sôi nước là t, thì công suất hao phí trung bình trong thời gian đun này là : 
Nhiệt lượng do bếp tỏa ra trong thời gian đun t là:
	Q1 = P.t = 900.t 
Nhiệt lượng có ích mà nước trong ấm thu vào để tăng nhiệt độ tới sôi là :
	Q2 = mc( t2- t1) = 1.4200.( 100 – 30) = 294000 ( J )
Nhiệt lượng hao phí tỏa ra môi trường xung quanh trong thời gian đun là : 
	Q3 = 
Ta có phương trình cân bằng nhiệt : 
	Q1 = Q2 + Q3 
=> 900t = 294000 + 0,25t2 + 100t
=> 0,25t2 – 800t +294000 = 0
Giải phương trình trên ta được: t = 423,6 (s) và t = 2776,4 (s) 
Ta loại nghiệm t = 2776,4 (s) vì với thời gian đun như vậy thì nhiệt lượng hao phí ra môi trường xung quanh lớn hơn quá nhiều so với nhiệt lượng có ích để đun nước. Điều này là vô lí. 
Vậy thời gian để đun sôi nước là 423,6 giây . 
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 3
( 2,0đ )
a. Khi K mở: 
Tính được RAC = 4W; RAB = RAC + R2 = 6W
Px = 
Px max khi min
Theo bất đẳng thức Cosi ta có: ≥ 4RAB
Dấu “ = ” xảy ra khi: 
 => Rx = RAB = 6W
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:
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 = 
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 4
( 2,0đ )
Câu 4
( 2,0đ ) 
Gọi số chỉ của các vôn kế V1 , V2 , V3 lần lượt là U1 , U2 , U3 
Vì các vôn kế có điện trở rất lớn so với các điện trở trong mạch nên coi chúng không ảnh hưởng
tới mạch điện. Dòng điện qua các
vôn kế có chiều như hình vẽ. 
Ta có :
 UCG = UCA+ UAG = 0
=> UCD + UDG = U1 - U2 = 0 
=> U1 = U2 
Mặt khác ta có : 
 UGH = = U2+ U3 ( 1 ) 
Xét cường độ dòng điện tại nút D ta có : 
I1 + I2 = I3 
=> RV ( I1 + I2 ) = RV I3
=> U1 + U2 = U3 
Vì U1= U2 => U3 = 2U2 ( 2 ) 
Thay ( 2 ) vào ( 1 ) ta được : 
3U2 = => U2= U1= 
=> U3 = 2. 0,5 = 1 ( V ) 
Vậy vôn kế V1 và V2 đều chỉ 0,5V còn vôn kế V3 chỉ 1V
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 5
( 2,0đ ) 
Theo đề bài khi đặt vật AB trước thấu kính hội tụ cho ảnh thật. Vậy AB nằm ngoài khoảng tiêu cự của hai thấu kính. 
Gọi h là chiều cao của vật AB , f là tiêu cự của các thấu kính 
Do : DOA1B1 ~ DOAB và DOA2B2 ~ DOAB 
=> DOA1B1 ~ DOA2B2 
=> 
=> OA2 = 5.OA1 
Mà: OA1 + OA2 = 72( cm ) => OA1 = 12(cm) ; OA2 = 60(cm)
DFA1B1 ~ DFOI => (1)
DF’A2B2 ~ DF’OI => (2)
Từ (1) và (2) => => f = 20(cm) 
Thay vào (1) ta được : 
Vậy cả 2 thấu kính có tiêu cự bằng 20cm và vật AB cao 2cm.
0,5
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25