Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 trung học cơ sở năm học 2011 - 2012 môn: vật lí

ĐỀ THI CHÍNH THỨC SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH NINH BÌNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2011 - 2012 Môn: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 05 câu được in trong 01 trang) Câu 1. (4,0 điểm) A U + - R1 R3 R44 R2 Hình 1 C Có 2 bình cách nhiệt: Bình 1 chứa m1 = 4kg nước ở nhiệt độ t1 = 200C, bình 2 chứa m2 = 8kg nước ở nhiệt độ t2 = 400C. Người ta đổ một lượng nước m từ bình 2 sang bình 1. Sau khi nhiệt độ ở bình 1 đã ổn định, người ta lại đổ lượng nước m từ bình 1 sang bình 2. Nhiệt độ ở bình 2 khi cân bằng nhiệt là t’2 = 380C. Hãy tính lượng nước m trong mỗi lần đổ và nhiệt độ ổn định t’1 ở bình 1? Câu 2. (5,0 điểm) Cho mạch điện (hình vẽ 1), trong đó U = 24V luôn không đổi, R1 = 12W, R2 = 9W, R3 là biến trở, R4 = 6W. Điện trở của Ampe kế và các dây dẫn không đáng kể. a) Cho R3 = 6W. Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở R1, R3 và số chỉ của Ampe kế. b) Thay Ampe kế bằng Vôn kế có điện trở rất lớn. Tìm R3 để số chỉ Vôn kế là 16V. Nếu di chuyển con chạy C để R3 tăng lên thì số chỉ của Vôn kế thay đổi như thế nào? Câu 3. (4,0 điểm) Một vật sáng AB đặt tại một vị trí trước một thấu kính hội tụ, sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục chính, ta thu được một ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Sau đó, giữ nguyên vị trí vật AB và dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính, theo chiều ra xa vật một đoạn 15cm thì thấy ảnh của nó cũng dịch chuyển đi một đoạn 15cm so với vị trí ảnh ban đầu. Tính tiêu cự f của thấu kính. (không sử dụng trực tiếp công thức của thấu kính). Câu 4. (4,0 điểm) Một chiếc xe phải đi từ địa điểm A đến địa điểm B trong khoảng thời gian dự định là t. Nếu xe chuyển động từ A đến B với vận tốc v1 = 48 km/h thì xe tới B sớm hơn dự định 18 phút. Nếu xe chuyển động từ A đến B với vận tốc v2 = 12 km/h thì xe đến B muộn hơn dự định 27 phút. a) Tìm chiều dài quãng đường AB và thời gian dự định t. b) Để đến B đúng thời gian dự định t, thì xe chuyển động từ A đến C (C nằm trên AB) với vận tốc v1 = 48 km/h rồi tiếp tục từ C đến B với vận tốc v2 = 12 km/h. Tìm chiều dài quãng đường AC. A B Hình 2 Câu 5. (3,0 điểm) Trong một bình nước hình trụ có một khối nước đá nổi được giữ bằng một sợi dây AB nhẹ, không giãn (hình vẽ 2). Biết lúc đầu sức căng của sợi dây là 10N. Hỏi mực nước trong bình sẽ tăng lên hay giảm đi bao nhiêu nếu khối nước đá tan hết? Cho diện tích mặt thoáng của nước trong bình là 100cm2 và khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3. ========== HẾT ========== Họ và tên thí sinh:……………………………………; Số báo danh:……………………….... Chữ ký giám thị 1:……………………………..........; Chữ ký giám thị 2:…………………… SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH NINH BÌNH HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HSG LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2011 – 2012 Môn: VẬT LÍ (Hướng dẫn chấm gồm 05 câu được in trong 04 trang) Câu Nội dung Điểm 1 (4 điểm) Khi đổ lượng nước m từ bình 2 sang bình 1, gọi nhiệt độ cân bằng ở bình 1 là t’1 Ta có phương trình cân bằng nhiệt: mc(t2 - t’1) = m1c(t’1 - t1)m(t2 - t’1) = m1(t’1 - t1) 0,5 Ta được: t’1 = (1) 0,5 Khi đổ lượng nước m từ bình 1 sang bình 2, gọi nhiệt độ cân bằng ở bình 2 là t’2 Ta có phương trình cân bằng nhiệt: mc(t’2 - t’1) = (m2 - m)c(t2 - t’2) mt’2 - mt’1 = (m2 - m)(t2 - t’2) ó mt’2 - (m2 – m)(t2 – t’2) = mt’1 0,5 Ta được: t’1 = (2) 0,5 Từ (1) và (2) ta có = 0,5 Giải phương trình trên ta được: 1,0 Thay m = 1kg vào pt (1) ta có: Vậy: Nhiệt độ cân bằng ở bình 1 là: t’1 = 240C Khối lượng nước đổ mỗi lần là: m = 1 (kg). 0,5 I I1 I2 R1 I3 I4 R2 R3 R4 U + - C 2 (5 điểm) a. (1,5 điểm): Cường độ dòng điện qua các điện trở và số chỉ của Ampe kế R234 = R2 + R34 = 9 + 3 = 12W I2 = I34 = 0,5 V U + - R1 R3 R4 R2 I2 I1 I3 I I4 C U3 = U4 = U34 = I2.R34 = 2.3 = 6V I3 = I1 = Ampe kế chỉ: Ia = I1 + I3 = 2 + 1 = 3A b. (3,5 điểm): * Tìm R3 để vôn kế chỉ 16V Đặt R3 = x; Vì vôn kế có điện trở rất lớn nên mạch trở thành:[(R1 nt R3) // R2] nt R4 U1 = U - UV = 24 - 16 = 8V I1 = A Ta có I = I1 + I2; R13 = R1 + R3 suy ra I = I4 = Ta có: UV = U3 + U4 = I3.R3 + I4.R4 = I1.R3 + I4.R4 Uv = 10x + 84 = 144 suy ra x = 6. Vậy để số chỉ của vôn kế là 16V thì R3 = 6 * Điện trở tương đương của mạch: Như vậy, khi R3 tăng thì Rtđ sẽ tăng sẽ giảm; U4 = I.R4 giảm; ® U2 = U – U4: tăng; : tăng; ® I1 = I – I2; giảm. ® U1 = I1.R1: giảm; ® UV = U – U1: tăng; Vậy: Khi tăng R3 thì số chỉ của vôn kế tăng. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 3 (4 điểm) Hình A Hình B Hình vẽ 0.5 Gọi khoảng cách từ vật đến thấu kính là d, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là d’. Ta tìm mối quan hệ giữa d, d’ và f: AOB ~ A'OB' (1) 0,25 OIF' ~ A'B'F' ; hay (2) 0,25 Từ (1) và (2) suy ra: d(d' - f) = fd' dd' - df = fd' dd' = fd' + fd ; 0,25 Chia hai vế cho dd'f ta được: (*) 0,25 Ở vị trí ban đầu (Hình A): d’ = 2d 0,5 Ta có: (3) 0,5 Ở vị trí 2 (Hình B): Ta có:. Từ (*) ta thấy khi d tăng thì d’ sẽ giảm, tức là ảnh A’B’ sẽ dịch chuyển về phía gần thấu kính. ®. 0,5 Ta có phương trình: (4) 0,5 Giải hệ phương trình (3) và (4) ta được f = 30 (cm) 0,5 4 (4 điểm) a. (2,0 điểm): Gọi t1, t2 lần lượt là thời gian xe đi từ A đến B tương ứng với các vận tốc v1, v2. Ta có: AB = v1t1 = v2t2 0,25 AB = 48t1 = 12t2 t2 = 4t1 (1) 0,25 Theo bài ra ta có t1 = (2) ; t2 = (3) 0,5 Thay (2) và (3) vào (1) ta được: = 4() t = = 0,55 (h) 0,5 Quãng đường AB: AB = v1t1 = 48( - ) = 12 km 0,5  b. (2,0 điểm): Chiều dài quãng đường AC Ta có: t = + 0,5 t = = 0,5 0,55 = 1 + 0,5 AC = 7,2 km 0,5 5 (3 điểm) Nếu thả khối nước đá nổi (không buộc dây AB) thì khi nước đá tan hết, mực nước trong bình sẽ thay đổi không đáng kể. 0,5 Khi buộc khối nước đá bằng dây AB và dây bị căng chứng tỏ khối nước đá đã chìm sâu hơn so với khi thả nổi một thể tích DV, khi đó lực đẩy Ac-si-met tác dụng lên phần nước đá ngập thêm này tạo nên sức căng của sợi dây. 0,5 Ta có: FA = 10.DV.D = F 0,5 10.S.Dh.D = F (với Dh là mực nước dâng cao hơn so với khi khối nước đá thả nổi) 0,5 => Dh = F/10.S.D = 0,1(m) 0,5 Vậy khi khối nước đá tan hết thì mực nước trong bình sẽ hạ xuống 0,1m 0,5 Lưu ý: + Học sinh làm đúng đến đâu thì giám khảo chấm đến đó. + Học sinh trình bày theo cách khác mà đúng thì giám khảo chấm tương ứng theo thang điểm của hướng dẫn chấm. + Trường hợp học sinh làm theo cách khác mà hướng làm ra được kết quả nhưng kết quả cuối cùng có sai sót thì giám khảo phải trao đổi với tổ chấm để đưa ra hướng giải quyết. + Điểm của bài thi không làm tròn.