Đề thi chọn học sinh giỏi huyện - Môn: Vật lí lớp 9

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi huyện - Môn: Vật lí lớp 9

1. UBND HUYỆN KINH MÔN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Môn: Vật lí – Lớp 9 Năm học 2014-2015 Thời gian làm bài 120 phút Câu 1 (2,5đ): Một bình hình trụ được đặt trên một mặt phẳng nằm ngang có tiết diện trong là S và chứa nước, mực nước ban đầu có chiều cao H = 15cm. Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi thẳng đứng trong nước (theo chiều H) thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm. Biết thanh có chiều dài l; tiết diện S1 . a) Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước trong bình là bao nhiêu? Biết 3 3 khối lượng riêng của nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm ; D2 = 0,8g/cm . b) Tính công thực hiện khi nhấn thanh theo phương thẳng đứng từ vị trí cân 2 bằng đến khi nó vừa chìm hoàn toàn trong nước. Cho l= 20cm ; S1= 10cm . 0 Câu 2 (2,5đ) Có hai bình cách nhiệt. Bình I chứa m 1= 2kg nước ở t 1= 20 C, bình II 0 chứa m2= 4kg nước ở t2= 60 C. Người ta rót một lượng nước m từ bình I sang bình II, sau khi cân bằng nhiệt người ta lại rót một lượng nước m như thế từ bình II sang bình , 0 I. Khi đó nhiệt độ cân bằng ở bình I là t1 = 24 C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường xung quanh. , a. Tính lượng nước m trong mỗi lần rót và nhiệt độ cân bằng t2 ở bình II. b. Tìm nhiệt độ cân bằng ở mỗi bình, nếu tiếp tục thực hiện lần thứ 2 như trên. Câu 3 (2,5đ) Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. R1= R, R2= 3R, R3= 4R, R4= 2R. Điện trở các ampe kế và khóa K không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai điểm P và Q không đổi. Khi khoá K đóng thì ampe kế A1 chỉ 1,2 A. Tính số chỉ của ampe kế A 2 trong hai trường hợp khoá K đóng và khoá K mở. R 1 M R2 A1 + _ A2 P K Q R R3 N 4 Câu 4( 2,5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ. U = 2V không đổi. R 0= 0,5 ; R1= 1  ;R2= 2 ; R3 = 6 ; R4= 0,5 ; R5 là một biến trở có giá trị lớn nhất là 2,5 . Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối. Xác định giá trị của R5 để: a. Ampe kế chỉ 0,2A. Nêu rõ chiều dòng điện qua ampe kế . b. Ampe kế có giá trị lớn nhất. Tính giá trị đó. D R 1 R R2 + _ 0 U B A A R4 R3 R5 C Hết GT 1 GT 2
2. UBND HUYỆN KINH MÔN ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Môn: Vật lí – Lớp 9 Năm học 2014-2015 Câu 1 Nội dung Điểm (2,5đ) a.(1,5đ) * Xét khi thanh nổi và cân bằng trong nước: Gọi x là chiều cao phần chìm của thanh trong nước ta có: + Lực đẩy Ácsimét do nước tác dụng lên vật có độ lớn là: FA= 10D1S1x (N) + Trọng lượng của thanh là: P = 10D2S1l (N) + Thanh cân bằng FA= P 10D1S1x = 10D2S1l D x= 2 .l 0,8l(cm) 0,5đ D1 Gọi thể tích nước có trong bình là Vn ( không đổi) ta có: Vn= S.H = S(H+h)- S1x x 0,8l 2 0,25đ S = S1. S 0,1S l (cm ) h 1 8 1 * Xét khi nhấn chìm thânh hoàn toàn trong nước. Gọi h1 là chiều cao phần nước đã dâng thêm so với mực nước ban đầu. Ta có: Vn= S.H = S(H+h1 )- S1l S1l S1l 0,5đ h1= 10(cm) S 0,1S1l Vậy mực nước trong bình khi vật chìm hoàn toàn là: H+h1=15+10= 25 (cm) 0,25đ b.(1đ) Khi nhấn vật theo phương thẳng đứng từ vị trí cân bằng đến khi vật vừa chìm hoàn toàn trong nước, ta có: ' ' + Lực nhấn tăng dần từ 0 đến FA P ( FA là độ lớn lực đẩy acsimet tác dụng lên vật khi nó chìm hoàn toàn trong nước). 0,25đ Do đó lực nhấn trung bình của quá trình này là: F ' P 10D S l 10D S l 0,25đ F A 1 1 2 1 0,2(N) tb 2 2 + Ta có theo câu a: phần nổi của vật là l-x= 20- 0,8.20= 4 (cm) mà nước trong bình dâng thêm so với khi vật cân bằng là h1-h= 10-8 = 2(cm) nên chứng tỏvật đã dịch chuyển xuống 1 đoạn là: y=4-2 = 2 (cm) = 0,02 (m) 0,25đ Vậy công cần tính là: A = Ftb.y = 0,2.0,02 = 0,004 (J) 0,25đ Câu 2
3. (2,5 đ) a.(1,5đ) Gọi nhiệt dung riêng của nước là c ( J/kg.K) * Xét lần rót nước từ bình I sang bình II. Ta có: + Nhiệt lượng thu vào để m (kg) nước tăng nhiệt độ từ t1 đến , t2 là: 0,25đ , , Q1 = mc (t2 - t1) = mc (t2 - 20) (J) , + Nhiệt lượng toả ra khi nước ở bình II hạ nhiệt độ từ t2 đến t2 là: , , 0,25đ Q2 = m2c (t2- t2 ) = 4c (60- t2 ) (J) Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Q = Q mc (t, - 20) = 4c (60- t, ) 1 2 2 2 0,25đ , , m (t2 - 20) = 4 (60- t2 ) (1) * Xét lần rót nước từ bình II sang bình I. Tương tự trên ta có phương trình cân bằng nhiệt: , , , (m1- m) c (t1 - t1) = mc ( t2 -t1 ) , (2- m)(24-20) = m (t2 - 24) , 0,5đ (2- m) .4 = m (t2 - 24) ( 2) , 0 0,25 Từ (1) và (2) suy ra: m 0,21 (kg); t2 = 58 C b.(1đ) * Xét lần 2 khi rót nước từ bình I sang bình II. Gọi nhiệt độ cân bằng ở bình 2 là t3 ta có phương trình cân bằng nhiệt: 0,25 , , mc(t3- t1 )= m2c(t2 - t3) 0 t3 56,3 C 0,25 * Xét lần 2 khi rót nước từ bình II sang bình I. Gọi nhiệt độ cân bằng ở bình 2 là t4 ta có phương trình cân bằng nhiệt: , 0,25 ( m1-m)c (t4- t1 )= mc(t3 - t4) 0 0,25 t4 27,4 C Câu 3 R 1 M R2 (2,5 đ) A1 + _ A2 P K Q R R3 N 4 * Khi K đóng mạch điện gồm : (R1//R3)nt (R2//R4) Ta có: R1R3 + R13= 0,8R ( ) R1 R3 R2 R4 +R24= 1,2R ( ) R2 R4 0,25đ 0,25đ + RPQ= R13+R24= 2R( ) U U + I = (A) RPQ 2R 2U + U13= I.R13= (V ) 5
4. 3U +U24= I.R24= (V ) 5 2U 0,25đ + I1= U13/ R1= (A) 5R 0,25đ U24 U + I2 = (A) R2 5R 0,25đ + vì I1> I2 nên Ia1 có chiều từ M đến N và có giá trị: U I I I 1,2(A) a1 1 2 5R 0,25đ U 6R(V ) Suy ra: + I1= 2,4(A) + I3 = 0,6 (A) 0,25đ + Ia2 = I1+ I3= 3 (A) 0,25đ * Khi K mở mạch điện gồm : (R1ntR2)//(R3nt R4) ta có: U + I12 = 1,5(A) R1 R2 U + I = 1(A) 34 0,25đ R3 R4 0,25đ + Ia2= I12+I34= 2,5 (A) Câu 4 D (2,5đ) R 1 R R2 + _ 0 U B A A R4 R3 R5 C a.(1,75đ) Mạch điện gồm : R 4nt R5 / / R1 nt(R2 / /R3 )ntR0 Đặt x= R4+R5= 0,5 + R5 R5 = x-0,5 Ta có: R1x x + R1x= () R1 x x 1 R2 R3 2.6 + R23 = 1,5() R2 R3 2 6 3x 2 + Rtm= R1x+R23+R0= () 0,25đ x 1 U 2(x 1) + I = (A) 0,25đ Rtm 3x 2 2x +U1x= I.R1x= (V ) 3x 2 3(x 1) +U23= I.R23= (V ) 3x 2
5. U 2 + I 1x (A) x x 3x 2 0,25đ U23 x 1 +I3= (A) R3 2(3x 2) 0,25đ 3 x Xét tại C: Ia= I I 0,2(A) x 3 2(3x 2) 0,25đ + Xét Ix>I3 thì Ia có chiều từ C đến D khi đó: 3 x 0,2 x 1() 2(3x 2) và R 0,5() 5 0,25đ + Xét I3>Ix thì Ia có chiều từ D đến C khi đó: 3 x 0,2 x 19() 2(3x 2) ( Loại) 0,25đ b. Từ câu a ta có: (0,75đ) 3 x + Ia= (với x biến đổi từ 0,5 đến 3 ) 2(3x 2) 3 1 = 4 6x 4 6 0,25đ x Từ đó suy ra: Ia lớn nhất x nhỏ nhất. Do đó ta chọn x= 0,5 R5=0 0,25đ khi đó Iamax 0,357 (A) 0,25đ Học sinh làm cách khác mà đúng vẫn cho điểm tối đa./