Đề thi chọn đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh lớp 9 môn thi Vật Lý

Phòng giáo dục đông sơn kỳ thi chọn đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh lớp 9 Môn thi vật lý năm học 2007-2008 Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian chép đề) Đề bài: Câu 1(3,5đ). Trong chậu đựng 2 chất lỏng không hoà tan vào nhau và không có phản ứng hoá học với nhau. Trọng lượng riêng của chất lỏng nặng là d1, của chất lỏng nhẹ là d2. Thả vào chậu một vật hình trụ có chiều cao h, trọng lượng riêng d (d1>d>d2) a) Tính tỉ số các phần thể tích của vật trong hai chất lỏng khi vật ngập hoàn toàn vào chất lỏng theo chiều thẳng đứng và không chạm vào đáy chậu. b) Độ sâu của các lớp chất lỏng phải thoả mãn điều kiện gì để vật có thể nhô lên khỏi mặt chất lỏng nhẹ, theo chiều thẳng đứng mà không chạm vào đáy chậu. Câu 2(4đ). Một bình nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m1 = 200g chứa m2 = 400g nước ở nhiệt độ t1 = 200C. a) Đổ thêm vào bình một khối lượng nước m ở nhiệt độ t2 = 50C. Khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ nước trong bình là t = 100C. Tìm khối lượng m. b) Sau đó người ta thả vào bình một khối nước đá có khối lượng m3 ở nhiệt độ t3= -50C. Khi cân bằng nhiệt thì thấy trong bình còn lại 100g nước đá. Tìm m3. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là C1 = 880J/kg.K, của nước là C2 = 4200J/kg.K, của nước đá là C3 = 2100J/kg.K, nhiệt độ nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Câu 3(3,5đ). Cho mạch điện có sơ đồ (H1). biến trở Rx có ghi ( 20 - 1A) a) Biến trở làm bằng dây Nikêlin có điện trở suất = 0,4.10-6 m. Đường kính tiết diện dây d = 0,3mm. Tính chiều dài của dây làm biến trở. b) Khi con chạy C ở vị trí M thì vôn kế chỉ 24 V, khi con chạy ở vị trí N thì vôn kế chỉ 9V. Tính điện trở R1. c) Phải điều chỉnh Rx có giá trị bao nhiêu để công suất trên Rx là lớn nhất. Tính công suất này biết UAB không đổi bằng 24 V. Câu 4(3đ). Cho mạch điện có sơ đồ (H2). Biết UMN không đổi và bằng 100V. Dùng một vôn kế có RV = 3000 đo U2 thì nó chỉ 60V. Mắc thêm một vôn kế giống hệt song song với vôn kế trên chúng chỉ 50V. Hỏi giá trị thực của U2? Câu 5(2đ). Hình ADBC được tạo bởi một dây đồng chất tiết diện S và điện trở suất là (H3). Tìm điện trở giữa A và B biết AD = BC = a và AC = BD = b. Câu 6(2đ). Chiếu một tia sáng SI tới một gương phẳng G (H4). Nếu quay tia này xung quanh điểm S một góc thì tia phản xạ sẽ quay một góc bao nhiêu? M + R1 R2 - N (H2) Câu 7(2đ). Cho thấu kính hội tụ L có trục chính xx', Tia sáng tới SI và tia ló IR (H5). Hãy vẽ một tia sáng tới song song với SI sao cho tia ló song song với trục chính. (Có nêu cách vẽ) V A + R1 Rx M C N B - (H1) S (H4) I S I R L (H5) O D B C A (H3) Hướng dẫn chấm thi chọn đội tuyển học sinh giỏi cấp tỉnh lớp 9 năm học 2007-2008 Môn: vật lý Câu Hướng dẫn chấm Điểm Câu 1 (3,5đ) a) Gọi V1, V2 lần lượt là thể tích của vật nằm trong chất lỏng ở dưới và ở trên Thể tích của vật V = V1 + V2 Do trọng lượng của vật cân bằng với lực đẩy ác Si mét nên: FA1 + FA2 = Pvật d1V1 + d2V2 = dV = d(V1 + V2) (1) (d1 – d) V1 = (d – d2)V2 b) Từ (1) ta có : d1Sh1 + d2S(h - h1) = dSh h1= (2) h2 = h – h1 h2 = hay h2 = (3) Từ (2) và (3) để vật nhô lên khỏi chất lỏng nhẹ thì cần phải có điều kiện: h1 > và h2 < Ngoài ra còn phải có FA1 + FA2 Pvật d1h1 + d2h2 dh 0,75 0,75 0,5 0,5 0,75 0,25 Câu 2 (4đ) a) Nhiệt lượng do bình m2(kg) nước toả ra lần lượt là: Q1 = m1C1(t1 – t) = 0,2.880(20 – 10) = 1760J Q2 = m2C2(t1 – t) = 0,4.4200(20 – 10) = 16800J Nhiệt lượng do m(kg) nước thu vào là: Q3 = mC2(t – t2) = m.4200(10 – 5) = 21000m Do bỏ qua sự truyền nhiệt ra bên ngoài nên theo phương trình cân bằng nhiệt: Q1+ Q2 = Q3 m = Vậy khối lượng nước đổ thêm vào là m 0,88kg b) Khi cân bằng nhiệt trong bình còn sót lại nước đá Nhiệt độ cuối cùng trong hỗn hợp là 00C Khối lượng nước đá tan là (m3 – 0,1)kg Nhiệt lượng toả ra của bình và nước để hạ nhiệt độ của bình từ t = 100C xuống 00C lần lượt là: Q1’ = m1C1t = 0,2.880.10 = 1760J Q2’ = (m2 + m)C2t = (0,4 + 0,88).4200.10 = 53760J Nhiệt lượng thu vào của khối nước đá để tăng nhiệt độ từ t3 = -50C lên 00C là: Q3’ = m3C3(0 – t3) = 10500m3 Nhiệt lương thu vào làm nóng chảy hoàn toàn (m3 – 0,1)kg nước đá thành nước ở 00C là: Q4 = (m3 – 0,1) Vì bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường ngoài nên theo phương trình cân bằng nhiệt: Q1’ + Q2’ = Q3’ + Q4 17600 + 53760 = 10500m3 + (m3 – 0,1).3,4.105 m3 = kg 0,5 0,25 0,75 0,5 0,5 0,5 1 Câu 3 (3,5đ) Chiều dài của dây làm biến trở: 0,5 đ Khi con chạy ở vị trí M thì Rx = 0. Vôn kế chỉ UAB = 24 V Khi con chạy ở vị trí N thì Rx = 20 . Vôn kế chỉ = 9 V 0,5 đ Ux = UAB = = 24 - 9 = 15 V 0,5 0,5 đ Ta có: . Với UAB không đổi Để (Px)Max thì Min Mà = hằng số Nên Min khi Rx = R1 = 12 1 đ Công suất lớn nhất trên Rx: V RV A R2 R1 M N + - Hình2a W 0,5 đ Câu 4 (3đ) V RV B R2 R1 M N + - Hình 2b V RV Theo H. 2a: U1 = UMN - UV = 100 - 60 = 40 V 0,5 Hay (1) 0,5 đ Theo hình 2b: U’1 = UMN - UBN = 100 - 50 = 50 V 0,5 đ Hay (2) 0,5 đ Từ (1) và ( 2) giải ra ta được R1 = 1000; R2 = 3000 0,5 đ Khi chưa mắc vôn kế giá trị thực của U2 là: 0,5 đ Câu 5 (2đ) - Kí hiệu điện trở của đoạn dây AD và BC là Ra thì Ra = . - Kí hiệu điện trở của đoạn dây BD và AC là Rb thì Rb = . - Kí hiệu điện trở của đoạn dây AB là Rc thì Rc = - Điện trở của đoạn mạch giữa A và B là: RAB = Thay các kí hiệu bằng kết quả ở trên ta có RAB = 0,25 0,25 0,25 0,75 0,5 Câu 6 (2đ) S S’ I J R2 R1 H Hình vẽ đúng - Lấy S’ là ảnh của S qua gương - Tia tới SI cho tia phản xạ IR1 có đường kéo dài đi qua ảnh S’ - Tia tới SJ cho tia phản xạ JR2 có đường kéo dài cũng đi qua ảnh S’ - Ta có JSH – ISH = Và JS’H – IS’H = Vì JSH = JS’H và ISH = IS’H Nên = . Vậy tia phản xạ cũng quay một góc 0,5 0,75 0,75 Câu 7 (2đ) S I R FP’ F’ O (1) (1’) L Hình vẽ đúng - Dựng trục phụ song song với tia tới SI cắt tia ló IR tại FP’ - Từ FP’ hạ đường vuông góc với trục chính cắt trục chính tại F’ F’ là tiêu điểm của thấu kính - Vẽ tia sáng tới (1) có phương đi qua F’ và song song với SI thì cho tia ló (1’) song song với trục chính - Vậy tia tới (1) là tia sáng cần vẽ 0,75 0,5 0,75