Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Vòng 1 - Năm học 2016-2017 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 - VÒNG 1
NĂM HỌC: 2016 - 2017
MÔN: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 150 phút
( Đề này gồm 05 câu, 01 trang)
Câu 1 (2,0 điểm)
 Một người dự định đi bộ một quãng đường với vận tốc không đổi 5km/h. Khi đi được một nửa quãng đường thì người đó đi nhờ được xe đạp với vận tốc không đổi 12km/h nên đến sớm hơn so với dự định là 28phút. Hỏi nếu người ấy đi bộ hết cả quãng đường thì phải mất thời gian bao nhiêu?
Câu 2 (2,0 điểm)
 Có một số chai sữa giống nhau đều đang ở nhiệt độ tx. Người ta thả từng chai vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra, rồi thả tiếp chai khác vào. Nhiệt độ nước ban đầu ở trong bình là t0 = 360C. Chai sữa thứ nhất khi lấy ra có nhiệt độ t1 = 330C, chai thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ t2 = 30,50C. Bỏ qua mọi hao phí nhiệt.
a. Tìm tx.
b. Đến chai thứ bao nhiêu thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn tn = 250C.
R1
R2
R3
Câu 3 (2,5 điểm)
 Cho mạch điện như hình 1. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện là U = 6V; R1 = R2 = 3; R3 là một biến trở. 
a. Khi R3 = 6Ω, tính công suất tiêu thụ của biến trở.
b. R3 phải bằng bao nhiêu để công suất tiêu thụ của biến trở là lớn nhất? Tính công suất lớn nhất đó.
Hình 1 
Câu 4 (2,0 điểm)
 Một dây dẫn có điện trở thuần. Khi dòng điện có cường độ I1 = 2A chạy qua dây dẫn thì nó nóng lên đến nhiệt độ t1 = 500C, khi dòng điện có cường độ I2 = 4A chạy qua dây dẫn này thì nó nóng lên đến nhiệt độ t2 = 1500C. Biết nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ giữa dây dẫn và môi trường. Nhiệt độ môi trường không đổi. Coi điện trở của dây dẫn không thay đổi theo nhiệt độ.
1. Gọi a và b là khoảng thời gian tương ứng từ lúc dòng điện I1 và I2 bắt đầu chạy qua dây dẫn đến khi dây dẫn đạt nhiệt độ không đổi. Trong khoảng thời gian này coi nhiệt lượng tỏa ra môi trường từ dây dẫn là không đáng kể. Chứng minh rằng a = b.
2. Cho dòng điện có cường độ I3 = 6A chạy qua dây dẫn thì nó nóng lên đến nhiệt độ t3 bằng bao nhiêu?
A
Đ
M
N
C
r
A
B
D
-
+
Hình 2
R
Câu 5 (1,5 điểm)
 Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế U = 18V không đổi, 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.
------------Hết-----------
Họ và tên thí sinh..........................................................SBD............................................................
Chữ ký giám thị 1...........................................................Chữ ký giám thị 2......................................
PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG
HƯỚNG DẪN CHẤM 
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 - VÒNG 1
NĂM HỌC: 2016 - 2017
MÔN: VẬT LÍ
 ( Hướng dẫn chấm gồm 04 trang)
Câu 1 (2 điểm)
Nội dung
Điểm
Thời gian người ấy dự định đi bộ hết cả quãng đường là:
0,25
Thời gian người ấy đi nửa quãng đường đầu là: 
0,25
Thời gian người ấy đi nửa quãng đường sau là:
0,25
Thời gian thực tế người ấy đi cả quãng đường là:
0,5
Theo đề bài ta có phương trình:
0,25
=> S = 8 (km)
0,25
=> 
0,25
Câu 2 (2,0 điểm)
Nội dung 
Điểm
a. Gọi nhiệt dung của mỗi chai sữa và nước trong bình lần lượt là q1, q2 (J/K)
Khi thả chai sữa thứ nhất vào bình, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
 q2.(t0 – t1) = q1.( t1 – tx) 
=> q2.(36 – 33) = q1.( 33 – tx)
=> 3q2 = q1.( 33 – tx) (1)
Khi thả chai sữa thứ hai vào bình, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
 q2.(t1 – t2) = q1.( t2 – tx)
 => q2.(33 – 30,5) = q1.( 30,5 – tx) 
 => 2,5q2 = q1.( 30,5 – tx) (2)
Chia (1) cho (2) có: 
=>165 – 5tx = 183 – 6tx => tx = 180C.
b. Thay tx = 180C vào (1) có: q2 = 5q1 
Khi lấy chai thứ n ra ta có:
 q2.(tn-1 – tn) = q1.( tn – tx)
 => 5 q1.(tn-1 – tn) = q1.( tn – 18)
 => 6tn = 5tn-1 + 18 => tn = 
Lập bảng
n
3
4
5
6
tn(0C)
28,42
26,68
25,23
24,03
Vậy đến chai thứ 6 thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình mới nhỏ hơn 250C
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 3 (2,5 điểm)
Nội dung
Điểm
a. (1,0 điểm)
0,25
0,25
0,25
P3 = (I3)2 .R3 = (0,4)2. 6 = 0,96(W)
0,25
b. (1,5 điểm)
Điện trở tương đương của mạch là:
0,25
Cường độ dòng điện qua biến trở R3
0,25
Công suất tiêu thụ trên biến trở R3
0,25
P3 đạt GTLN khi mẫu đạt GTNN. 
GTNN của mẫu là 24, khi và chỉ khi: R3 = 1,5
0,5
P3max = 1,5W
0,25
Câu 4 (2,0 điểm)
Nội dung
Điểm
Gọi hệ số tỉ lệ của nhiệt lượng tỏa ra môi trường là k, nhiệt độ môi trường là t0.
Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ là I1, ta có:
 .R = k(t1 – t0) (1)
Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ là I2, ta có:
.R = k(t2 – t0) (2)
Lấy (1) chia (2) ta được:
 0C
Nhiệt lượng tỏa ra khi dây dẫn sử dụng dòng điện I1 trong thời gian a làm cho dây dẫn đó nóng đến 500C không đổi là: 
 .R.a = mc(50 – t0) (3).
Nhiệt lượng tỏa ra khi dây dẫn sử dụng dòng điện I2 trong thời gian b làm cho dây dẫn đó nóng đến 1500C không đổi là: 
 .R.b = mc(150 – t0) (4)
Lấy (3) chia (4) ta được: 
=> 
2. Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ là I3, ta có: 
 .R = k(t3 – t0) (5)
Lấy (1) chia (3) ta được:
	 0C
0,5
0,25
0,5
0,25
0,5
Câu 5 (1,5 điểm)
Nội dung
Điểm
Cường độ dòng điện qua mạch chính (qua điện trở r) là: 
I = (1). 
Trong đó: 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 
Rtd = (2)
Thay (2) vào (1) và biến đổi ta được: 
I = (3)
Cường độ dòng điện chạy qua đoạn AC của biến trở là:
 (*)
Từ (*) ta thấy Ix min khi: x((R+r) - x) max
Theo BĐT Cosi ta có: 
Dấu (=) xảy ra khi: x = ((R+r) - x) => Vì khi đó số chỉ ampe kế nhỏ nhất là 1A => Ixmin = 1A. 
 Theo đầu bài, lúc này đèn Đ sáng bình thường Ux = UĐ = 6V
Do đó điện trở x khi đó bằng: x = = = 6W
Thay x vào (6) ta được điện trở toàn phần của biến trở là: 
 R = 2x - r = 10W
UCB = U - UMC = 18 - 6 = 12V
Do đó cường độ dòng điện mạch chính là: I = = = 2A
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 
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25