Đề thi khảo sát đội tuyển học sinh giỏi lớp 9 - Môn: Vật Lí

Nội dung text: Đề thi khảo sát đội tuyển học sinh giỏi lớp 9 - Môn: Vật Lí

1. PHÒNG GD & ĐT LẬP THẠCH ĐỀ THI KS ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 9 NĂM HỌC 2015 - 2016 ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian giao đề. (Đề thi gồm 01 trang) Câu 1 ( 2,0 điểm) Thanh AB có tiết diện đều S = 2cm 2, chiều dài l = 1m, khối lượng m = 240g được treo bởi hai sợi dây nhẹ, dài, không giãn OA và IB O I 1 như hình 1. Trọng tâm G của thanh cách đầu A một đoạn AG = AB. 3 Thanh nằm cân bằng theo phương nằm ngang. G a. Tính lực căng của các dây treo. A B b. Nhúng ngập thanh AB vào trong nước có khối lượng riêng Hình 1 1000kg/m3. Hỏi thanh còn cân bằng theo phương nằm ngang nữa không? Tại sao? c. Thay nước bằng một chất lỏng khác. Hỏi để thanh AB vẫn nằm cân bằng theo phương nằm ngang thì khối lượng riêng lớn nhất của chất lỏng bằng bao nhiêu? Câu 2 ( 2,0 điểm) Có hai bình cách nhiệt cùng đựng một chất lỏng. Một học sinh lần lượt múc từng ca chất lỏng ở bình 0 hai đổ vào bình một và ghi lại nhiệt độ khi cân bằng ở bình một sau mỗi lần đổ, thứ tự là: t 1= 20 C; t2 0 0 =35 C; t3 ( bỏ sót không ghi); t4= 50 C. Hãy tìm nhiệt độ lần bỏ sót không ghi (t 3 ) và nhiệt độ ban đầu của chất lỏng ở bình hai (t). Coi nhiệt độ và khối lượng của mỗi ca chất lỏng múc từ bình hai đổ vào bình một là như nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa chất lỏng với bình, ca và môi trường bên ngoài. Câu 3 (2,5 điểm) Cho mạch điện như hình 2. Biết R1 = R2 = R3 = R, đèn Đ có R1 Đ điện trở Rđ = kR, với k là hằng số dương, R x là một biến trở, với mọi A + Rx Rx đèn luôn sáng. Nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi. Bỏ qua U C D điện trở của các dây nối. B - R2 R3 a. Điều chỉnh R x để dòng điện qua R x có chiều từ C đến D và công suất tiêu thụ trên đèn bằng 9W. Tìm công suất tiêu thụ trên R2 theo k. Hình 2 b. Cho U = 16V, R = 8, k = 3, xác định R x để công suất tiêu thụ trên Rx bằng 0,4W. Câu 4 (2,0 điểm) Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở R 0 đã biết giá trị, một biến trở con chạy Rb có điện trở toàn phần lớn hơn R 0, hai công tắc điện K 1 và K2, một số dây dẫn đủ dùng. Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn. Câu 5 (1,5 điểm). Vật sáng AB đặt trước thấu kính hội tụ tiêu cự f cho ảnh thật A’B’. Gọi giao điểm của thấu kính với trục chính là quang tâm O của thấu kính. Đặt OA=d là khoảnh cách từ vật đế thấu kính, OA’ = d’ là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính, OF = f là khoảng cách từ tiêu điểm đến thấu kính. A'B' d' 1 1 1 a. Chứng minh Và AB d d' d f Áp dụng AB = 2cm, d=30cm, d’=150cm tìm tiêu cự f và độ lớn của ảnh A’B’ b. Từ vị trí ban đầu cách thấu kính 30cm, cho vật sáng AB tiến lại gần thấu kính thêm 10cm, hỏi ảnh A’B’ di chuyển trên khoảng nào? Hết
2. PHÒNG GD & ĐT HUYỆN LẬP THẠCH HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ KHẢO SÁT HSG LỚP 9 NĂM HỌC 2015 - 2016 ĐỀ CHÍNH THỨC MÔN VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút (Hướng dẫn chấm gồm 05 câu, 03 trang) Câu Ý Nội dung Điểm Trọng lượng của thanh: P = 10m = 2,4(N) O I 1 a Để tính lực căng TB của dây IB ta coi thanh (2,0đ) là đòn bẩy điểm tựa tại A. 0,25 Từ điều kiện cân bằng của thanh ta có: G P.GA = TB.AB A B P 0,25 => TB = = 0,8(N) 3 Hình 1 => T = P - T = 1,6(N) A B 0,25 Nhúng ngập thanh AB vào trong nước, thanh chịu thêm tác dụng của lực đẩy Acsimet là: b 0,25 FA = 10Dn.V = 10DnSl = 2(N) Do thanh tiết diện đều nên lực đẩy Acsimet tác dụng đều lên hai dây treo. Vậy lực tác dụng vào hai dây bây giờ là: FA TA' = TA - = 0,6(N) >0 => OA vẫn căng 0,25 2 FA TB' = TB - = - 0,2(N) IB trùng, không còn căng nữa 2 Vậy thanh AB không còn nằm cân bằng theo phương nằm ngang khi nhúng ngập 0,25 trong nước. Khi thay nước bằng chất lỏng khác có khối lượng riêng D, để thanh vẫn 0,25 c nằm cân bằng theo phương nằm ngang thì TB' 0 ' FA Suy ra: TB - 0 => FA' = 10DSl 1,6(N) 2 3 => D 800 kg/m 0,25 Vậy khối lượng riêng lớn nhất của chất lỏng là 800 kg/m3 Gọi nhiệt dung của mỗi ca chất lỏng múc từ bình 2 đổ vào bình 1 là q 2, nhiệt 0,25 dung của chất lỏng trong bình 1 là q1. Sau khi đổ lần 2 phương trình cân bằng nhiệt: 0,25 q2(t - t2) = (q2 + q1)(t2 - t1) (t là nhiệt độ ban đầu của bình 2) 2 => q2(t - 50) = 15q1 (1) (2,0đ) Sau khi đổ lần 3 ta có phương trình cân bằng nhiệt: q2(t - t3) = (q1 + 2q2)(t3 - t2) 0,25 => q2(t-3t3+70) = q1(t3-35) (2) Sau khi đổ lần 4 ta có phương trình cân bằng nhiệt: 0,25 q2(t - t4) = (q1 + 3q2)(t4 - t3) => q2(t + 3t3 - 200) = q1(50 -t3) (3) 50t 700 0,25 Thay (1) vào (2) ta được : t (4) 3 t 5 35t 500 0,25 Thay (1) vào (3) ta được : t3 (5) t 5 Từ (4) và (5) ta được: t = 800C, 0,25
3. 0 t3 = 44 C 0,25 Vậy nhiệt độ lần bỏ sót là 440C Từ sơ đồ mạch điện ta có: U1 U 2 Ud U3 R I I I (1) 1 R Đ 0,5 3 1 2 x A + x U C D (2,5đ) I3 Id I x B - R a 2 R3 Hình 2 k 1 0,5 IđRđ+(Iđ+Ix)R=(I2+Ix)R+I2R=> (k+1)Iđ = 2I2 =>I Iđ (2) 2 2 Kết hợp (1) và (2) ta có: 2 0,5 2 P kI R 2 2 P I kR d d d d 2 (k 1) (k 1) (k 1) P2 Pd .9(W) P I2R P I2R 4k 4k 2 2 2 4 d 0,25 Khi k = 3 từ (2) => I2 = 2Iđ (3) 0,25 Theo sơ đồ mạch điện hình 2 ta có: Uđ + U3 = U => 4Iđ = 2- Ix (4) b U2 = Ux+U3 => I2R = IxRx+ (Iđ +Ix)R (5) Ix (R x 8) từ (3), (5) thay số ta có: Iđ = (6) 0,25 8 4 Từ (4) và (6) suy ra: Ix = (7) R x 10 2 16R x 2 Ta lại có: Px= Ix Rx = 2 0,4 R x 20R x 100 0 (R x 10) 0,25 => Rx=10 - Bước 1: Mắc mạch điện như hình vẽ _ + 0,5 U A K1 R0 K2 Rb 0,25 - Bước 2: Chỉ đóng khóa K1, số chỉ của ampe kế là I1. Ta có: U = I1(RA + R0) (1) 4 0,25 (1,75 - Bước 3: Chỉ đóng K2 và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ vẫn I1. đ) Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng Rb = R0. 0,25 - Bước 4: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 3 rồi đóng cả K1 và K2, số chỉ ampe kế là I2. Ta có: U = I2(RA + R0/2) (2) - Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: 0,25 (2I1 I2 )R0 RA . 2(I2 I1)
4. - Biện luận: 0,25 Sai số của phép đo do đọc các số chỉ ampe kế. Vậy để kết quả thu được có độ chính xác cao ta nên làm thí nghiệm như trên vài lần rồi lấy giá trị trung bình. Chứng minh: 5 a Hai tam giác đồng dạng OA’B’ và (1,75đ) B I OAB : 0,25 A'B' OA' d' (1) F’ A’ AB OA d A F O Hai tam giác đồng dạng F’OI và Vẽ B’ F’A’B’ : hình (0,25) A'B' A'B' F'A' OA' OF' d' d' 1 1 1 1 (2) 0,25 OI AB F'O F'O d f d' d f Áp dụng: từ (1) & (2) => A’B’ = 10cm ; 0,25 d.d' f = = 25cm d d' 0,25 b Khi vật sáng AB dịch chuyển 5cm đầu tiên (từ vị trí ban đầu đến tiêu điểm vật chính F) thì ảnh thật A’B’ di chuyển cùng chiều từ vị trí ban đầu ra xa vô cực. Khi vật sáng AB di chuyển 5cm kế tiếp (từ tiêu điểm vật chính F đến gần thấu 0,5 kính), ảnh ảo A’B’ từ vô cực bên trái, di chuyển cùng chiều với vật sáng AB, tiến tới vị trí cách thấu kính là df d’ = 100cm (với d = 30-10 = 20cm) d f * Chú ý: Học sinh có thể làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. Hết