Đề khảo sát đội tuyển học sinh giỏi lớp 9 lần 1 năm học 2011 - 2012 môn: Vật lý thời gian làm bài 150 phút không kể thờ gian giao đề

PHÒNG GD & ĐT VĨNH TƯỜNG ĐỀ KHẢO SÁT ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 9 LẦN 1 NĂM HỌC 2011 - 2012 Môn: Vật Lý Thời gian làm bài 150 phút không kể thờ gian giao đề Câu 1: Ba người đi xe đạp đều xuất phát từ A về B trên đoạn đường thẳng AB. Người thứ nhất đi với vận tốc là v1 = 8km/h. Người thứ hai xuất phát sau người thứ nhất 15 phút và đi với vận tốc v2 = 12km/h. Người thứ ba xuất phát sau người thứ hai 30 phút. Sau khi gặp người thứ nhất, người thứ ba đi thêm 30 phút nữa thì sẽ cách đều người thứ nhất và người thứ hai. Tìm vận tốc người thứ ba. Giả thiết chuyển động của ba người đều là những chuyển động thẳng đều. Câu 2: Cho mạch điện ( hình vẽ ) có: R1 = R2 = R3 = 40 , R4 = 30, ampe kế chỉ 0,5A. - Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở, qua mạch chính. - Tính U - Giữ nguyên vị trí các điện trở, hoán vị ampe kế và nguồn điện U, thì ampe kế chỉ bao nhiêu? Trong bài toán này, ampe kế lí tưởng. Câu 3: Một bình hình trụ có bán kính đáy là R1 = 20cm chứa nước ở nhiệt độ t1 = 200C đặt trên mặt bàn nằm ngang. Người ta thả một quả cầu đặc bằng nhôm có bán kính R2 = 10cm ở nhiệt độ t2 = 400C vào bình thì khi cân bằng mực nước trong bình ngập chính giữa quả cầu. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa nước, quả cầu với bình và môi trường; cho biết khối lượng riêng của nước là D1 = 1000kg/m3 và của nhôm là D2 = 2700kg/m3; nhiệt dung riêng của nước là c1 = 4200J/kg.K và của nhôm là c2 = 880J/kg.K. a) Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt. A Đ M N C r A B D - + b) Đổ thêm dầu ở nhiệt độ t3 = 150C vào bình cho vừa đủ ngập quả cầu. Biết khối lượng riêng của dầu là D3 = 800kg/m3, nhiệt dung riêng của dầu là c3 = 2800J/kg.K; bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa nước, quả cầu và dầu với bình và môi trường. Hãy xác định: nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt, áp lực của quả cầu lên đáy bình. Câu 4: B ☼ D C A H h Cho mạch điện như hình vẽ bên. Hiệu điện thế U không đổi và U = 18V; 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. Câu 5: Một người có chiều cao AB đứng gần cột điện CD. Trên đỉnh cột có một bóng đèn nhỏ. Bóng người đó có chiều dài AB’ ( hình vẽ ). Nếu người đó bước ra xa cột thêm c= 1,5m, thì bóng dài thêm d = 0,5m. Hỏi nếu lúc ban đầu người đó đi vào gần thêm e = 1m, thì bóng ngắn đi bao nhiêu ? b. Chiều cao cột điện H = 6,4m. Hãy tính chiều cao h của người ? ---------------------------Hết------------------------------ Họ và tên thí sinh...........................................................Số báo danh........................... PHÒNG GD & ĐT VĨNH TƯỜNG HƯỠNG DẪN CHẤM ĐỀ KHẢO SÁT ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2011 - 2012 Môn: Vật Lý Thời gian làm bài 150 phút không kể thờ gian giao đề Sơ lược lời giải và thang điểm YÊU CẦU NỘI DUNG BIỂU ĐIỂM Câu 1 2,0 điểm Khi người thứ ba xuất phát thì người thứ nhất đã đi được : l1 = v1t01 = 8. = 6km ; người thứ hai đi được : l2 = v2t02 = 12.0,5 = 6km 0.25 điểm Gọi t1 là thời gian người thứ ba đi đến khi gặp người thứ nhất : v3t1 = l1 + v1t1 t1 = = (1) 0,25 điểm Sau thời gian t2 = (t1 + 0,5) (h) thì quãng đường người thứ nhất đi được là : s1 = l1 + v1t2 = 6 + 8 (t1 + 0,5) 0,25 điểm Quãng đường người thứ hai đi được là: s2 = l2 + v2t2 = 6 + 12 (t1 + 0,5)  0,25 điểm Quãng đường người thứ ba đi được : s3 = v3t2 = v3 (t1 + 0,5) 0,25 điểm Theo đầu bài: s2 – s3 = s3 – s1 , tức là: s1 +s2 = 2s3 6 + 8 (t1 + 0,5) + 6 + 12 (t1 + 0,5) = 2v3 (t1 + 0,5) 12 = (2v3 – 20)(t1 + 0,5) (2) 0,25 điểm Thay t1 từ (1) vào (2) ta được phương trình: v - 18v3 + 56 = 0 (*) 0,25 điểm Giải phương trình bậc hai (*) ta được hai giá trị của v3 : v3 = 4km/h và v3 = 14km/h. Ta lấy nghiệm v3 = 14km/h (loại nghiệm v3 = 4km/h, vì giá trị v3 này < v1, v2) 0,25 điểm Câu 2 1,75 điểm a. Tính cường độ dòng điện : Do R1 = R2 và mắc // với nhau nên I1 = I2 (1) R123 = = = 60 R4 = 30 0,25 điểm I4 = 2 I123 = 2 I12 = 2.( I1 + I2 ) (2) 0,25 điểm Số chỉ của ampe kế : IA = I2 + I4 = 0,5 A (3) 0,25 điểm Từ (1) (2) (3) ta có : I1 = 0,1 A I3= 0,2 A 0,25đ I2 = 0,1 A I4= 0,4 A 0,25đ ITĐ = 0,6 A 0,25 điểm b. Hiệu điện thế : U = I4 . R4 = 0,4 . 30 = 12 V 0,25 điểm c. Hoán đổi vị trí ampe kế và nguồn U : Ta có : IA = I3 + I4 I4 = A I3 = 0,1 A IA = 0,5 A 0,50 điểm Câu 3 2,0 điểm a) Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt: Khối lượng của nước trong bình là: m1 = V1D1 = (R.R2 - )D1, thay số ta tính được: m1 10, 47kg 0,25 điểm Khối lượng của quả cầu: m2 = D2.V2 = .D2, thay số ta được m2 11,30kg 0,25 điểm Từ điều kiện bài toán đã cho, ta có phương trình cân bằng nhiệt: c1m1 (t – t1) = c2m2 (t2 – t), do đó ta có nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt: t = , thay số ta tính được t 0C 0,25 điểm b) Tính nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt, áp lực của quả cầu lên đáy bình : Tính khối lượng của dầu m3 : do thể tích của dầu và nước bằng nhau nên khối lượng của dầu là : m3 = , thay số m3 8,38kg 0,25 điểm Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hệ là tx, ta có phương trình : c1m1 (t – tx) + c2m2 (t – tx) = c3m3 (tx – t3) tx = , thay số ta tính được tx 21,050C 0,50 điểm Áp lực của quả cầu lên đáy bình : F = Pcầu – FA(cầu) = 10m1 - R(D1 + D3), thay số ta được : F 75N 0,50 điểm Câu 4 2,5 điểm Cường độ dòng điện qua mạch chính (qua điện trở r) là I: I = (1). Ở đây: 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 và Rtd = (2) 0,50 điểm Thay (2) vào (1) và biến đổi (1) ta được: I = (3) 0,25 điểm Từ sơ đồ mạch điện ta có: UMC = xIx = RDID Þ = = = Þ I = (4) 0,25 điểm Từ (3) và (4) ta có: = Þ Ix = = = = (5) Ở đây ta đặt : P = (R + r)RĐ + 0,50 điểm Nhận xét : Mẫu số (5) ≤ P, dấu (=) xảy ra khi x = , điều đó có nghĩa mẫu số (5) đạt giá trị lớn nhất khi x = (6) khi đó số chỉ ampe kế nhỏ nhất là (1A). Theo đầu bài, lúc này đèn Đ sáng bình thường Ux = UĐ = 6V, do đó điện trở x khi đó bằng: = = 6W 0,25 điểm Điện trở toàn phần của biến trở: thay x vào (6) ta được: R = 2x - r = 10W 0,25 điểm Từ các dữ kiện trên, ta có: UCB = U - UMC = 18 - 6 = 12V, do đó cường độ dòng điện mạch chính là: I = = = 2A 0,25 điểm Vì đèn Đ mắc song song với x nên 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 điểm Câu 5 1,75 điểm Ký hiệu AB’= a , AC= b Tại vị trí ban đầu : ∆B’AB ~ ∆B’CD ta có (1) 0,25 điểm Tương tự khi bước ra xa ta có : (2) 0,25 điểm Khi tiến lại gần bóng ngắn đi một đoạn x Ta có: (3) 0,25 điểm Áp dụng tính chất của tỷ lệ thức vào cặp phương trình (1) và (2) ta suy ra (4) - 0,25 điểm Do đó từ (3) ta có : → x = 1/3 (m) 0,25 điểm B ☼ D C A B’ H h b) Từ (4) Ta suy ra → h = 1,6 (m) 0,5 điểm Giám khảo chú ý : - Ngoài đáp án trên, nếu HS làm theo cách khác mà vẫn đúng bản chất vật lý và đáp số thì vẫn cho điểm tối đa . - Nếu HS làm đúng từ trên xuống dưới nhưng chưa ra kết quả thì đúng đến bước nào cho điểm bước đó. - Nếu HS làm sai trên , đúng dưới hoăc xuất phát từ những quan niệm vật lí sai thì dù có ra kết quả đúng vẫn không cho điểm . Chú ý: + Điểm toàn bài để lẻ tới 0,25 không làm tròn; + Nếu học sinh sai đơn vị thì trừ điểm toàn bài như sau: nếu sai 3 lỗi trở xuống thì trừ toàn bài 0,25 điểm; nếu sai trên 5 lỗi thì trừ toàn bài 0,50 điểm. -------------------------------Hết----------------------------------