Đề và đáp án học sinh giỏi Vật lý 9 năm học 2013- 2014

PHÒNG GD&ĐT NÔNG CỐNG TRƯỜNG THCS MINH THỌ ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi gồm có 01 trang) ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2013 - 2014 Môn: Vật lý Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 09 tháng 12 năm 2013 Câu 1: (3,0 điểm). Để có 1,2 kg nước ở 360C, người ta trộn một khối lượng m1 nước ở 150C với khối lượng m2 nước ở 990C. Hỏi khối lượng nước cần dùng của mỗi loại. Biết nhiệt dung riêng của nước là cnước= 4200J/kg.K. Câu 2: (5,0 điểm). Có hai xe cùng xuất phát từ A và chuyển động đều. Xe thứ nhất chuyển động theo hướng ABCD (hình H.1) với vận tốc v1 = 40 km/h. Ở tại mỗi địa điểm B và C xe đều nghỉ 15 phút. Biết AB=CD=30 km, BC=40 km. Hỏi: a) Xe thứ hai chuyển động theo hướng ACD phải đi với vận tốc v2 bằng bao nhiêu để có thể gặp xe thứ nhất tại C. b) Nếu xe thứ hai nghỉ tại C với thời gian 30 phút thì phải đi với vận tốc là bao nhiêu để về D cùng lúc với xe thứ nhất? Câu 3: (3,0 điểm). Có hai loại điện trở R1 = 20 và R2 = 30. Hỏi cần có bao nhiêu điện trở mỗi loại để khi mắc chúng: a) Nối tiếp thì được đoạn mạch có điện trở R = 200. b) Song song thì được đoạn mạch có điện trở R = 5 Câu 4: (4,5 điểm). Cho mạch điện như hình 1. Biết R1 = R3 = 30W ; R2 = 10W ; R4 là một biến trở. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là UAB = 18V không đổi . Bỏ qua điện trở của dây nối và của ampe kế . a. Cho R4 = 10W . Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và cường độ dòng điện mạch chính khi đó ? b. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở bằng bao nhiêu để ampe kế chỉ 0,2A và dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ C đến D ? Hình 1 Câu 5: (4,5 điểm). .M . N Hai gương phẳng G1 và G2 được bố trí hợp với nhau một góc như hình vẽ. Hai điểm sáng M và N được đặt vào giữa hai gương. a. Trình bày cách vẽ tia sáng xuất phát từ M phản xạ lần lượt lên gương G2, đến gương G1 rồi đến N. b. Nếu khoảng cách từ M đến G1 là 9 cm, khoảng cách từ M đến G2 là 12 cm. Khoảng cách giữa hai ảnh của M qua G1, G2 là 30 cm. Tính góc . G1 G2 Họ tên học sinh: .................................................; Số báo danh: .................................... PHÒNG GD&ĐT NÔNG CỐNG TRƯỜNG THCS MINH THỌ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2013 - 2014 Môn: Vật lí Câu 1 (3,0 đ) - Nhiệt lượng của lượng m1 nước nguội 150C thu vào: Q1 = m1.c (t – t1) = m1(36 – 15) - Nhiệt lượng của lượng m2 nước nóng 990C tỏa ra: Q2 = m2.c (t2 – t) = m2(99 – 36) - Theo định luật bảo toàn nhiệt lượng: Q1 = Q2, ta có: m1.c(t – t1) = m2.c(t2 – t), hay: m1(36 – 15) = m2(99 – 36) 21 m1 = 63 m2 hay m1 = 3m2 (1) - Mặt khác ta lại có: m1+m2 = 1,2 (kg) (2) Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được khối lượng nước mỗi lọai: m1 = 0,9kg; m2 = 0,3kg. 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 2 (5,0 đ) Tóm tắt đề đúng a) AC2 = AB2 + BC2 = 2500 à AC = 50 km Thời gian xe 1 đi đoạn AB là: t1=AB/v1 = 30/40 = 3/4 h. Thời gian xe 1 nghỉ tại B, C là: 15 phút = 1/4 h. Thời gian xe 1 đi đoạn BC là : t2=BC/v1 = 40/40 = 1 h + Trường hợp 1: Xe 2 gặp xe 1 lúc xe 1 vừa tới C: Vận tốc xe 2 phải đi v2 = AC/ (t1 +1/4 +t2) = 50/ (3/4 + 1/4 + 1) =25 km/h. + Trường hợp 2: Xe 2 gặp xe 1 lúc xe 1 bắt đầu rời khỏi C: Vận tốc xe 2 phải đi v2’ = AC/ (t1 +1/4 +t2+1/4) = 50/ (3/4 + 1/4 + 1 + 1/4) = 22,22 km/h. Vậy để gặp xe 1 tại C thì xe 2 phải đi với vận tốc: 22,22 v2 25 km/h. b) Thời gian xe1 đi hết quãng đường ABCD là: t3= (t1+1/4+ t2+1/4+ t1) = 3h. Để xe 2 về D cùng lúc với xe 1 thì thời gian xe 2 phải đi trên quãng đường ACD là: t4 = t3 –1/2 = 2,5 h. Vận tốc xe 2 khi đó là v2’’ = (AC+CD)/ t4=(50+30)/ 2,5 = 32 km/h. 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 3 (3,0 đ) Gọi x là số điện trở R1 = 20Ω , y là số điện trở R2 = 30 Khi mắc nối tiếp: Ta có: R = xR1 + yR2 Để đoạn mạch có điện trở bằng 200 thì: 20x + 30y = 200 x + = 10 Đặt y = 2t => x = 10 – 3t x,y là số nguyên dương: x => t = 0 ; 1 ; 2 ; 3. Vậy số điện trở R1; R2 được ghi ở bảng sau: t 0 1 2 3 x 10 7 4 1 y 0 2 4 6 Khi mắc song song: Ta có: Với: RI = ; RII = Thay số: 30x + 20y = 120 x + = 4 Đặt y = 3t => x = 4 – 2t; x => t = 0 ; 1 ; 2. Vậy kết quả số điện trở R1 ; R2 ghi ở bảng sau: t 0 1 2 x 4 2 0 y 0 3 6 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 Câu 4 (4,5đ) a. Do ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D Mạch điện được mắc như sau : ( R1 // R3 ) nt ( R2 // R4 ) Vì R1 = R3 = 30 W nên R13 = 15W Vì R2 = R4 = 10 W nên R24 = 5W Vậy điện trở tương đương của mạch điện là : RAB = R13 + R24 = 15 + 5 = 20 ( W ) Cường độ dòng điện mạch chính là : 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 b. Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong mạch chính Do ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D Mạch điện được mắc như sau : ( R1 // R3 ) nt ( R2 // R4 ) Do R1 = R3 nên I1 = I3 = I2 = Do dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ C đến D nên cường độ dòng điện qua ampe kế là : => IA = I1 – I2 = => IA = = 0,2 ( A ) ( 1 ) Điện trở của mạch điện là : RAB = Cường độ dòng điện mạch chính là : I = ( 2 ) Thay ( 2 ) vào ( 1 ) rồi rút gọn ta được : 14R4 = 60 => R4 = ( W ) » 4,3 ( W ) 0,5 (vẽ SĐ) 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 5 (4,5đ) a)- Vẽ M’ là ảnh của M qua gương G2 bằng cách lấy M’ đối xứng với M qua G2; - Vẽ N’ là ảnh của N qua gương G1 bằng cách lấy N’ đối xứng với N qua G1 - Nối M’ với N’ cắt G2 ở I, cắt G1 ở J - Nối M với I, I với J, J với N ta được đường đi của tia sáng cần vẽ . M . N’ . M’ J I . M .M2 .M1 G1 G1 N G2 G2 (Hình 1) (Hình 2) 0,25 0,25 0,5 0,5 Vẽ Hình 1 1,0đ Vẽ Hình 2 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 b) Gọi M1 là ảnh của M qua gương G1 M2 là ảnh của M qua gương G2 Theo giả thiết: Khoảng cách từ M đến G1 là 9 => MM1 = 18cm Khoảng cách từ M đến G2 là 12 => MM2 = 24cm Mà M1M2 = 30cm Ta thấy: 302 =182 + 242 Vậy tam giác MM1M2 là tam giác vuông tại M suy ra