Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Vòng 2 - Ngày thi 15-1-2018 - Năm học 2017-2018 - Phòng GD&ĐT Hải Dương (Có đáp án)

PHÒNG GD&ĐT TP. HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI 9 - VÒNG 2 
NĂM HỌC 2017 - 2018
MÔN:VẬT LÝ 
Thời gian làm bài: 150 phút
Đề thi gồm: 01 trang
Ngày thi: 15 tháng 01 năm 2018
Câu 1 (2,0 điểm) 
Trên quãng đường AB có hai xe chuyển động. Xe 1 đi từ A đến B, nửa quãng đường đầu chuyển động đều với vận tốc v1, nửa quãng đường sau chuyển động đều với vận tốc v2. Xe 2 chuyển động từ B tới A, nửa thời gian đầu chuyển động đều với vận tốc v1, nửa thời gian sau chuyển động đều với vận tốc v2. Biết v1 = 20 km/h, v2 = 30 km/h. Hai xe đến đích cùng lúc, xe 1 xuất phát sớm hơn xe 2 một khoảng thời gian 6 phút.
a. Tính quãng đường AB.
b. Nếu hai xe xuất phát cùng lúc thì hai xe gặp nhau ở vị trí cách B bao xa?
Câu 2 (2,0 điểm) 
Một bình cách nhiệt chứa đầy nước ở nhiệt độ t0 = 200C. Người ta thả vào bình một quả cầu kim loại ở nhiệt độ t = 1000C, khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước trong bình là t1 = 30,30C. Thả tiếp vào bình một quả cầu thứ hai giống hệt quả cầu trên thì nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt là t2 = 42,60C. Xác định nhiệt dung riêng của quả cầu kim loại. Biết khối lượng riêng của nước và của quả cầu kim loại lần lượt là 1000kg/m3 và 2700kg/m3, nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. Bỏ qua mọi mất mát nhiệt.
 A +
 +
 - B
 _
R2
R1
N
M
C
Đ4
Đ3
Đ1
Đ2
Câu 3 (2,5 điểm) 
	Cho mạch điện như hình vẽ. Biến trở có điện trở toàn phần 54W được phân bố đều theo chiều dài. Biết R1 = R2 = 90W, đèn Đ1 ghi 6V-3W, đèn Đ2 ghi 6V-0,4W, đèn Đ3 và Đ4 đều ghi 3V-0,2W.
1. Lập biểu thức tính điện trở của đoạn mạch AB khi con chạy C nằm ở vị trí bất kì trên biến trở.
2. Đặt vào hai điểm A và B hiệu điện thế U = 16V. Hãy xác định vị trí của con chạy C để:
a. Các bóng đèn sáng bình thường.
b. Công suất tiêu thụ trên toàn đoạn mạch AB là nhỏ nhất. Tính giá trị công suất này.
Coi điện trở của các đèn không đổi và bỏ qua điện trở các dây nối.
Câu 4 (2,0 điểm)
Một ấm điện có 2 dây điện trở R1 và R2. Nếu R1 và R2 mắc nối tiếp thì thời gian đun sôi lượng nước đựng trong ấm là 50 phút. Nếu R1 và R2 mắc song song thì thời gian đun sôi lượng nước trong ấm là 12 phút. Hỏi nếu dùng riêng từng dây điện trở thì thời gian đun sôi lượng nước trong ấm tương ứng là bao nhiêu? Biết hiệu điện thế của nguồn điện sử dụng là không đổi, các điều kiện đun nước là như nhau.
Câu 5 (1,5 điểm) 
Cho một bình đựng nước, một bình đựng dầu, một lực kế, một quả nặng có móc treo. Nêu cách xác định trọng lượng riêng của dầu. Biết quả nặng có thể bỏ lọt và chìm hoàn toàn trong bình đựng nước và bình đựng dầu. Cho trọng lượng riêng của nước là dn.
. Hết . 
Họ và tên thí sinh: .............................................................. Số báo danh: .......................................
Chữ kí giám thị 1: ............................................... Chữ kí giám thị 2: ...............................................
ĐỀ CHÍNH THỨC
PHÒNG GD&ĐT TP. HẢI DƯƠNG
HƯỚNG DẪN CHẤM
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI 9 - VÒNG 2 
NĂM HỌC 2017 - 2018
MÔN: VẬT LÝ 
Thời gian làm bài: 150 phút
Hướng dẫn chấm gồm: 05 trang
Câu 1 (2,0 điểm)
a. (1,0 điểm)
Gọi chiều dài quãng đường từ A đến B là S (km).
Thời gian đi từ A đến B của xe 1 là:
Gọi thời gian đi từ B đến A của xe 2 là t2. Ta có: 
Theo bài ra ta có: 
Hay: 
 => S = 60(km)
B
C
I
G
D
A
b. (1,0 điểm)
Thời gian xe 2 đi hết quãng đường AB là: 
Quãng đường xe 2 đi được trong nửa thời gian đầu là:
BC = v1 20. = 24 (km )
Thời gian xe 1 đi hết nửa quãng đường đầu là:
 (I là trung điểm AB)
Gọi AD là quãng đường xe 1 đi được khi xe 2 đi hết nửa thời gian đầu. 
Ta thấy nên AD < AI. Vậy trên quãng đường AD xe 1 chuyển động với vận tốc v1.
Ta có: AD = 24 (km)
Khoảng cách giữa hai xe sau khi xe 2 đi hết nửa thời gian đầu là: 
DC = AB - AD - BC = 60 - 24 - 24 = 12 (km)
Gọi G là điểm hai xe gặp nhau. Do v2 > v1 nên G thuộc đoạn DI. Từ C đến G xe 2 chuyển động với vận tốc v2, từ D đến G xe 1 vẫn chuyển động với vận tốc v1. Thời gian hai xe đi từ C, D đến khi gặp nhau: 
Ta có: CG = v2.t4 = 30. 0,24 = 7,2 (km)
Vậy vị trí hai xe gặp nhau cách B một đoạn là: 
BG = BC + CG = 24 + 7,2 = 31,2 (km).
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 2 (2,0 điểm)
Gọi V1, c1, D1 lần lượt là thể tích nước chứa đầy bình, nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước.
Gọi V2, c2, D2 lần lượt là thể tích miếng kim loại, nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của miếng kim loại.
Vì bình chứa đầy nước nên khi thả miếng kim loại vào bình thì thể tích nước tràn ra bằng thể tích miếng kim loại. 
Sau khi thả miếng kim loại thứ nhất vào bình, ta có ptcbn:
	m2c2(t - t1) = m1c1(t1- t0)
=> V2D2c2(t - t1) = (V1 - V2)D1c1(t1 - t0) (1)
Sau khi thả miếng kim loại thứ hai vào bình, ta có ptcbn:
	V2D2c2(t - t2) = (V1 - 2V2)D1c1(t2 - t1) + V2D2c2(t2 - t1)
=> (V1 - 2V2)D1c1(t2 - t1) = V2D2c2(t - 2t2 + t1) (2)
Chia từng vế của (1) cho (2) ta được:
 => 
Thay số ta được: 
	 => V1 = 3,18V2 (3)
Thay (3) vào (1) ta được: 
	c2 = 
Thay số ta được: c2 » 501,13 (J/kg.K)
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 3 (2,5 điểm)
1. (1,25 điểm): Mạch điện đã cho tương đương với mạch điện sau:
I1
 C
N B -
D
Iđ2
Iđ3
Đ1
ICM
A 
+
M
R1
R2
Đ3
Đ4
Đ2
RCM
RCN
Iđ1
Mạch điện gồm: [({[(Đ3//R1)nt(Đ4//R2)]//Đ2}ntRCM)//RCN]nt Đ1
Tính được cường độ dòng điện định mức và điện trở của Đ1 là
Iđ1= 0,5A; Rđ1= 12
Tính được cường độ dòng điện định mức và điện trở của Đ2 là
Iđ2= A; Rđ2= 90
Tính được cường độ dòng điện định mức và điện trở của Đ3 và Đ4 là
Iđ3= Iđ4 = A; Rđ3= Rđ4 = 45
Khi con chạy C ở vị trí bất kì:
Đặt RCM = x() thì RCN = 54 – x 	(0
Tính được RMDB = 60
 RMB = 36 
 RCMB = x+36
 RCB = 
Điện trở tương đương của mạch điện AB là:
RAB = Rđ1+RCB = 12+ (*)
(Nếu đặt RCN = x thì RAB = 
0,5
0,25
0,25
0,25
2. (1,25 điểm): Đặt vào 2 điểm A và B một hiệu điện thế U = 16V
a. Khi các bóng đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đèn bằng hiệu điện thế định mức của nó và cường độ dòng điện qua mỗi đèn bằng cường độ dòng điện định mức của nó.
Ta có: UCM = U – Uđ1 – Uđ2 = 16 – 6 – 6 = 4(V)
Cường độ dòng điện qua R1 là: I1=
ICM = Iđ3+I1+Iđ2 =
RCM = 
Vậy khi con chạy C ở vị trí sao cho RCM = 24 thì các đèn sáng bình thường.
b. Công suất tiêu thụ trên toàn đoạn mạch là: P = 
Vì U không đổi nên P nhỏ nhất khi RAB lớn nhất. 
Từ (*) ta thấy RAB lớn nhất khi x(18-x) lớn nhất 
Theo BĐT Cô-si ta có: 
Dấu “=” xảy ra khi x = 18 – x => x = 9(Ω)
RABmax = (Ω)
Khi đó: Pmin = 
Vậy khi con chạy C ở vị trí sao cho RCM = 9 thì công suất tiêu thụ trên toàn mạch là nhỏ nhất và bằng 7,42W.
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 4 (2,0 điểm)
Gọi Q là nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước trong ấm, R là điện trở của ấm, t là thời gian đun sôi nước, H là hiệu suất của ấm. 
Ta có: (*)
Do Q, H, U không đổi nên tỉ số không đổi trong các trường hợp. 
Gọi t1 ; t2 ; t3 và t4 lần lượt là thời gian đun sôi nước tương ứng khi ấm chỉ dùng R1; chỉ dùng R2; dùng R1 nối tiếp R2; dùng R1 song song R2.
0,25
0,25
Từ (*) ta có: 	(1)
0,25
Từ (1) => 
	 => R1 = 1,5R2 (hoặc R2 = 1,5R1)
0,25
0,25
Từ (1) => 
Từ (1) => 
=> t2 = 
0,25
0,25
0,25
Câu 5 (1,5 điểm)
Ta lần lượt làm như sau: 
- Bước 1: Treo quả nặng vào lực kế ở trong không khí, số chỉ lực kế là P0 
- Bước 2: Nhúng chìm quả nặng trong nước, số chỉ của lực kế là P1
Lực đẩy Ác-si-mét của nước tác dụng lên vật là: 
	FA1 = P0 – P1=> dnV = P0 – P1 (V là thể tích của vật)
=> 
- Bước 3: Nhúng chìm quả nặng trong dầu, số chỉ của lực kế là P2 
Tương tự trên ta có: FA2 = P0 – P2 
=> (dd là trọng lượng riêng của dầu)
Biện luận: Sai số của phép đo là do lực kế và do mắt nhìn khi đọc số chỉ của lực kế. Vậy để kết quả thu được có sai số nhỏ ta nên làm như trên vài lần rồi lấy giá trị trung bình.
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
* Lưu ý: Trong các bài tập trên nếu học sinh có cách giải khác so với đáp án nhưng vẫn đảm bảo chính xác về kiến thức và cho đáp số đúng thì vẫn cho điểm tối đa.
.Hết
.....