Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2011-2012 - Sở giáo dục và đào tạo Thái Nguyên (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2011-2012 - Sở giáo dục và đào tạo Thái Nguyên (Có đáp án)

1. UBND TỈNH THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 9 Môn: Vật lí - Năm học 2011 - 2012 (Đề thi gồm 01 trang) Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Bài 1 Hai bến A và B dọc theo một con sông cách nhau s(km) có hai ca nô xuất phát cùng lúc chuyển động ngược chiều nhau với cùng tốc độ (so với nước đứng yên) là v. Tới khi gặp nhau chúng lập tức quay trở lại bến xuất phát ban đầu. Cho biết tổng thời gian cả đi và về của ca nô này nhiều hơn ca nô kia là 1 giờ. Nếu tăng tốc độ (so với nước) của hai ca nô lên là 1,5v thì tổng thời gian đi và về của hai ca nô hơn kém nhau 24 phút. Hãy xác định khoảng cách s? Coi nước chảy đều với tốc độ là v1 = 2m/s. Bài 2 Ở đáy một bể nước có một nguồn sáng điểm S (hình bên). Một M người đặt mắt tại điểm M quan sát S theo phương gần như vuông góc với mặt nước. Người đó thấy điểm sáng cách mặt nước khoảng 45cm. Tính độ sâu của nước trong bể. Cho biết khi ánh sáng truyền từ nước ra không khí thì quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ tuân sin[goc toi] 3 theo hệ thức: ; đồng thời với những góc α nhỏ sin[goc khuc xa] 4 S thì có thể lấy gần đúng: sinα ≈ tanα. Bài 3 D Cho mạch điện như hình bên. Cho hiệu điện thế U = 2V, các điện trở R0 = 0,5; R1 = 1; R2 = 2; R3 = 6; R4 = 0,5; R1 R2 + - R0 R5 là một biến trở có giá trị lớn nhất là 2,5. Bỏ qua điện trở A U B A của ampe kế và dây nối. Thay đổi giá trị của R , xác định giá 5 R4 R3 trị của R5 để: R5 a/ Ampe kế chỉ 0,2A. Chỉ rõ chiều dòng điện qua ampe kế. C b/ Ampe kế chỉ giá trị lớn nhất. Bài 4 K1 Cho mạch điện như hình bên. Biết UAB= 12V. R3 R4 R1 = R4 = 2 ; R2 = R3 = 1 . A B R R C a/ K1, K2 đều mở. Tính hiệu điện thế ở hai đầu R2. 1 2 b/ K1 đóng, K2 mở. Tính dòng điện qua R2. K2 c/ K1, K2 đều đóng. Tính dòng điện qua K1. Bài 5 Một miếng thép có khối lượng m = 1 kg được nung nóng đến 600 0C rồi đặt trong một cốc cách nhiệt. Rót M = 200g nước ở nhiệt độ 20 0C lên miếng thép. Tính nhiệt độ sau cùng của nước sau khi rót hết nước vào cốc trong mỗi trường hợp: a) Nước được rót rất nhanh vào cốc. b) Nước được rót rất chậm lên miếng thép. Cho nhiệt dung riêng của nước là c n = 4200 J/kg.K, của thép là ct = 460 J/kg.K, nhiệt hoá hơi của nước là L = 2,3.106 J/kg. Coi sự cân bằng nhiệt xảy ra tức thời và chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa miếng thép với nước. === Hết ===
2. HƯỚNG DẪN CHẤM - BIỂU ĐIỂM (Gồm 3 trang) Bài 1 (4 đ) Điểm Giả sử nước sông chảy đều theo hướng từ A đến B với tốc độ v1; AB = s. * Trường hợp tốc độ ca nô so với nước là v, ta có: Tốc độ của ca nô khi xuôi dòng là: vx = v + v1. A C B 0,25 Tốc độ của ca nô khi ngược dòng là: vn = v - v1. 0,25 - Thời gian tính từ lúc xuất phát cho tới khi gặp nhau tại C là t, s1 s2 0,50 gọi quãng đường AC = s1, BC = s2, ta có: t (1) v v1 v v1 0,25 s1 - Thời gian ca nô từ C trở về A là: t1 (2) v v1 s 2 0,25 - Thời gian ca nô từ C trở về B là: t2 (3) v v1 s - Từ (1) và (2): tổng thời gian đi và về của ca nô đi từ A là: TA = t + t1= (4) 0,25 v v1 s - Từ (1) và (3): tổng thời gian đi và về của ca nô đi từ B là: TB = t + t2 = v = v1 6 (8) - Thay (8) vào (6) ta được s = 18km. 0,25 Bài 2 (4 đ) * Vẽ hình: - Xét chùm tới hẹp SHI, tia tới SH vuông góc mặt nước => truyền thẳng; 0,25 - Tia tới SI bị khúc xạ kéo dài cắt SH ở S' là ảnh của S. 0,25 - Mắt sẽ nhìn thấy ảnh S' => S'H = 45cm. M 0,50 HI * ΔSHI có sinHSI ≈ tanHSI = sin[goc toi] (1) 0,50 HS H I HI - ΔS'HI có sinHS'I ≈ tanHS'I = sin[goc khuc xa] (2) 0,50 HS' S' sin[goc toi] HS' 0,50 - Từ (1), (2): (4) sin[goc khuc xa] HS S sin[goc toi] 3 0,50 - Theo đề: (5) sin[goc khuc xa] 4 HS' 3 - Từ (4), (5): 0,50 HS 4 4 HS HS' 60cm. 0,50 3 Bài 3 (4 đ) a. Xác định R5 để ampe kế chỉ 0,2A (2,5 đ) C - Vẽ lại mạch điện như hình vẽ. R4 R5 R3 B - Ký hiệu điện trở đoạn AC là x = R + R = 0,5 + R A 4 5 5 R 0,25 - Điện trở toàn mạch là 0 R D R R R 1 2 R1x 2 3 R tm R 0 0,25 R1 x R 2 R3
3. x 3x 2 - Thay số: Rtm = 2 0,25 x 1 x 1 U 2 x 1 0,25 - Cường độ dòng điện mạch chính: I R tm 3x 2 2 - Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AC(chứa x): I 0,25 x 3x 2 x 1 0,25 - Cường độ dòng điện qua R3 là: I 3 2 3x 2 2 x 1 3 x - Xét tại nút C: I I I I (1) 0,2 0,25 A x 3 A 3x 2 2 3x 2 2 3x 2 3 x 0,25 => 0,2 2(3x 2) 0,25 - Với dấu cộng ta được: x = 1Ω R5 = 0,5Ω; - Với dấu trừ ta được: x Loại. Dòng điện qua ampe kế từ C => D. 0,25 b. Ampe kế A chỉ giá trị lớn nhất: (1,5 đ) 3 x - Từ phương trình (1), ta có: I (với x biến đổi từ 0,5Ω đến 3Ω) 0,25 A 2 3x 2 3 x 3 x 3 1 (2) 0,50 4 6x 4 6x 4 6x 4 6x 4 6 x - Từ (2) có: IA max khi xmin 0,25 xmin= 0,5Ω R5 = 0 0,25 - Thay vào IA ta được IAmax= 0,357A 0,25 Bài 4 (4 đ) a/ (1,5 đ) * Khi K1, K2 đều mở 4 điện trở mắc nối tiếp 0,25 RAB = R1 + R2 + R3 + R4 = 6  0,25 U I I AB 2A 2 0,50 R AB 0,50 Hiệu điện thế giữa 2 đầu R2: U2 = I.R2 = 2V b/ (1,0 đ) 0,50 * Khi K1 đóng, K2 mở đoạn AC bị nối tắt UAC = 0 0,50 Dòng điện không qua R2 hay I2 = 0 c/ (1,5 đ) * Khi K1, K2 đều đóng ta có R1//(R2)//(R3ntR4) 0,25 Dòng điện qua K1: IK1 = I2 + I34 0,50 U 12 I AB 4A ; 34 0,25 R3 R 4 3 UAB 12 I2 12A 0,25 R 2 1 => IK1 = 12 + 4 = 16A. 0,25 Bài 5 (4 đ) a. (2,0 đ) * Khi rót nước rất nhanh vào cốc thì cả 200g nước tăng nhiệt độ tức thời. 0,25 + Nhiệt lượng do thép toả ra để hạ nhiệt độ từ 600 xuống 1000C: Q1 = m.ct.Δt1 = 1.460.(600 – 100) = 230 000 ( J ) 0,25 + Nhiệt lượng cung cấp cho M = 200 g nước tăng tức thời từ 20 lên 1000C: Q2 = M.cn.Δt2 = 0,2.4200(100 – 20) = 67 200 (J) 0,25 0 Q2 < Q1 nên toàn bộ nước đều chuyển lên 100 C, xảy ra hoá hơi. 0,25
4. + Nhiệt lượng làm cho nước hoá hơi: Q3 = Q1 – Q2 = 162 800 ( J ) 0,25 + Khối lượng nước hoá hơi : Q M’ = 3 = 0,0708 = 70,8 g L 0,25 M’ Nhiệt độ sau cùng của nước là 1000C. 0,25 b. (2,0 đ) 0,25 * Khi rót nước rất chậm vào cốc thì từng ít một lượng nước rót chậm đó tiếp xúc với thép, tăng nhanh nhiệt độ, hoá hơi ngay, quá trình hoá hơi này sẽ dừng lại khi thép hạ nhiệt độ xuống đến 1000C. 0,25 + Gọi m’ là khối lượng nước hoá hơi trong suốt quá trình rót, ta có: + Nhiệt lượng cung cấp để lượng nước m’ tăng từ 20 lên 1000C: 0,25 Q4 = m’cn.Δt = m’.4200.(100 – 20) = 336 000.m’ ( J ) + Nhiệt luợng cần cho sự hóa hơi: 0,25 Q5 = m’.L = m’.2 300 000.m’ ( J ) Khi cân bằng nhiệt ta có: Q1 = Q4 + Q5 0,25  230 000 = 336 000.m’ + 2 300 000.m’ 0,25 => m’ = 0.08725 kg = 87,25 g 0,25 + Khối lượng nước không hoá hơi : m’’ = 200 - 87,25 = 112,75 g 0,25 + Gọi x là nhiệt độ sau cùng của nước và miếng thép: mct(100 – x) = m’’cn(x – 20) => 1.460.(100 – x) = 0,11275.4200(x – 20) => x = 59,4. => Nhiệt độ sau cùng của nước là 59,4 0 C. 0,25 GHI CHÚ : 1) Trên đây là biểu điểm tổng quát của từng phần, từng câu. 2) Học sinh làm bài không nhất thiết phải theo trình tự của Hướng dẫn chấm. Mọi cách giải khác, kể cả cách giải định tính dựa vào ý nghĩa vật lý nào đó, lập luận đúng, có căn cứ, kết quả đúng cũng cho điểm tối đa tương ứng với từng bài, từng câu, từng phần của hướng dẫn chấm này.