Kỳ thi chọn học sinh giỏi cấp huyện năm học : 2011 – 2012 môn : vật lý lớp 9 thời gian làm bài : 150 phút

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN NĂM HỌC : 2011 – 2012 Môn : VẬT LÝ Lớp 9 Đề đề nghị: Thời gian làm bài : 150 phút ( Không kể thời gian phát đề ) Ngày thi : 06 / 10 / 2011 //////////////////// — — 5   B     D A C 1 2 Hình vẽ 1 Bài 1: (4 điểm ) Cho hệ thống như hình vẽ 1 Vật 1 có trọng lượng là P1, vật 2 có trọng lượng là P2 . Mỗi cái ròng rọc có trọng lượng là P = 1N. Bỏ qua ma sát, khối lượng của thanh AB và của các dây treo. Khi vật 2 được treo ở C , với AB = 3.CB thì hệ thống cân bằng. Khi vật 2 được treo ở D , — A B C D R R R R — Hình vẽ 2 với AD = DB thì muốn hệ thống cân bằng phải treo nối vào vật 1 một vật thứ 3 có trọng lượng là P3 = 5N. Tính P1 và P2 . Bài 2: (4 điểm ) Cho mạch điện như hình vẽ 2 Biết hiệu điện thế toàn mạch là UAB = 66V , không đổi. Khi mắc một vôn kế vào 2 chốt A và D thì số chỉ của vôn kế là 22V. Hỏi số chỉ của vôn kế đó khi mắc vào vào 2 chốt A và C. Bài 3: (3 điểm ) Vào ban đêm có một bóng đèn sáng trên đỉnh cột . Làm thế nào để xác định chiều cao của cột đèn và khoảng cách từ chỗ bạn đứng đến chân cột đèn bằng một thước gỗ thẳng, mà bạn không thể đến được chân cột đèn . (Coi như mặt đất bằng phẳng). Bài 4: (4điểm ) Một bình cổ cong đựng nước ở 00C . Người ta làm đông nước trong bình bằng cách hút không khí và hơi nước trong bình ra. a) Hãy giải thích tại sao nước ở 00C lại đông đặc thành nước đá được b) Hỏi khối lượng nước là m1 bị bay hơi bằng bao nhiêu phần trăm khối lượng nước m có trong bình lúc đầu. Nếu bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài. (hình 3) D U V A Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ K R3 R4 R1 R2 R0 B A C Ÿ Ÿ + - Cho biết nhiệt đông đặc của nước ở 00C là = 330 000 J/ kg và mỗi kg nước muốn bay hơi hoàn toàn ở 00C thì cần một nhiệt lượng là L = 2 480 000 J. Bài 5: (5 điểm ) Cho mạch điện như (hình vẽ 3) . Với U = 13,5V. R1 = R2 = 6. Điện trở của am pe kế là RA = 1. Điện trở của vôn kế là vô cùng lớn. 1. Khi khoá K mở, am pe kế chỉ 1A, vôn kế chỉ 12V. Tính R0 và R3 ? 2. Khi khoá K đóng, am pe kế chỉ dòng điện có cường độ 0,2A chạy theo chiều từ C đến D. Tính R4 và số chỉ của vôn kế. ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM THI HSG MÔN VẬT LÝ LỚP 9 Năm học: 2011 – 2012 //////////////////// — — 5   B     D A C 1 2 F F F P1 P2 Bài 1: (4 điểm ) * Khi vật 2 được treo ở C, với AB = 3.CB thì hệ thống cân bằng, thì ta có : F. AB = P2 . CB ( 0,5 điểm ) Mặt khác ròng rọc động cân bằng ta còn có : F = ( 0,5 điểm ) Thay F vào phương trình trên ta được = hay 3 ( P + P1 ) = 2 P2 (1) ( 0,5 điểm ) * Tương tự khi treo vật ở D, với AD = DB và P1, P3 treo ở ròng rọc động . Lúc này ta có: F /. AB = P2 . DB ( 0,5 điểm ) Mặt khác ròng rọc động cân bằng ta còn có : F / = ( 0,5 điểm ) Thay F / vào phương trình trên ta được = hay 2 ( P + P1 + P3 ) = 2 P2 (2) ( 0,5 điểm ) Giải hệ phương trình (1) và (2) 3 ( P + P1 ) = 2 P2 Với P = 1N 3 P1 + 3 = 2 P2 2 ( P + P1 + P3 ) = 2 P2 P3 = 5N P1 + 6 = P2 3 P1 + 3 = 2 (P1 + 6) = 2 P1 + 12 P1 = 9 N và P2 = 15N ( 1,0 điểm ) — A B C D R R R R — V Bài 2: (4 điểm ) Khi mắc vôn kế vào hai chốt A và D thì vôn kế chỉ UAD = 22V, mà 4 điện trở R giống nhau mắc nối tiếp nên UDB = 22V . Suy ra UAB = 22V + 22V = 44 V, nhưng đề ra UAB = 66V. Do đó khi mắc vôn kế vào hai chốt A và D thì vôn kế chỉ UAD = 22V, điều này chứng tỏ vôn kế có một điện trở RV tham gia vào mạch. ( 0,5 điểm ) - Trường hợp khi mắc vôn kế vào hai chốt A và D như hình vẽ trên thì điện trở đoạn mạch AD là : RAD = Điện trở toàn mạch là : RAB = + 2R ( 0,5 điểm ) Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính là : IC = = ( 0,5 điểm ) Ta có : UAD = IC . RAD = 22V Hay : .= 22 — A B C D R R R R — V ( + 2R ) : = ( + 2R ) . = 3 1+ = 3 . Vậy RV = 2R ( 0,5 điểm ) - Trường hợp khi mắc vôn kế vào hai chốt A và C như hình vẽ trên . Với RV = 2R Thì điện trở đoạn mạch AC là : RAC = = = ( 0,5 điểm ) Điện trở toàn mạch lúc này là : R/AB = RAC + 3R = + 3R = ( 0,5 điểm ) Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính lúc này là : I/ C = = = ( 0,5 điểm ) Vậy số chỉ của vôn kế khi mắc vôn kế vào hai chốt A và C là: UAC = I/ C . RAC = . = 12 V ( 0,5 điểm ) Bài 3: (3 điểm ) B A M1 N1 C1 M2 N2 C2 Như hình vẽ dưới : Gọi B là vị trí bóng đèn, AB là chiều cao của cột đèn. MN là thước có độ dài cho trước. Đặt thước thẳng đứng tại chỗ bạn đang đứng ( M1N1). Chiều cao của bóng thước sẽ là: M1C1. Đánh dấu vị trí M1 và C1. Di chuyển thước đến một vị trí bất kỳ nào đó , đến vị trí M2N2.Chiều cao của bóng thước ở vị trí này sẽ là: M2C2. Đánh dấu vị trí M2 và C2 . Ta có:ABC1~M1N1C1AC1=. M1C1=. M1C1 (1) ( 0,5 điểm ) Ta có:ABC2~M2N2C2AC2 = .M2C2 =.M2C2 (2) ( 0,5 điểm ) Lấy (2) – (1) ta có : C2C1 = ( M2C2 – M1C1) ( 0,5 điểm ) AB = (3) ( 0,5 điểm ) Dùng thước đo chiều dài các khoảng cách C2 C1 ; M2C2 ; M1C1 . Ta xác định được chiều cao của cột đèn theo công thức (3) Thay (3) vào (1) ta có : A C1 = ( 0,5 điểm ) Vậy khoảng cách từ chỗ bạn đứng đến chân cột đèn là : AM1 = AC1 – M1C1 = – M1C1 = M1C1 (– 1) (4) ( 0,5 điểm ) Thay các giá trị đo được vào (4) ta xác định được khoảng cách từ chỗ bạn đứng đến chân cột đèn. Bài 4: (4điểm ) a) Ở mọi nhiệt độ thì nước đều có thể bay hơi được. Khi bay hơi thì các phân tử nước cần lấy đi nhiệt lượng, mà không có nhiệt lượng từ bên ngoài truyền cho, do đó nó sẽ lấy nhiệt lượng của nước trong bình, làm cho nước trong bình dần đông đặc lại. ( 1 điểm ) b) Nhiệt lượng do m1 (kg) nước thu vào để bay hơi ở 00C là: Q1 = L. m1 ( 0,5 điểm ) Nhiệt lượng do ở m2 (kg) nước toả ra để đông đặc ở 00C là: Q2 = .m2 ( 0,5 điểm ) Vì bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường ngoài nên: Q1 = Q2 Do đó : L. m1 = .m2 m1 = (1) ( 0,5 điểm ) Mặt khác theo đề ra ta có : m = m1 + m2 (2) ( 0,5 điểm ) Chia (1) cho(2) vế theo vế ta có: B A A Ÿ R3 C D V Ÿ Ÿ Ÿ R1 R2 R0 + Ÿ Ÿ - = = = = = ( 1 điểm ) = = 11,74 % Bài 5: (5 điểm ) 1.Khi khoá K mở: Gọi IC là cường độ dòng điện qua mạch chính . UV là số chỉ của vôn kế. Ta có: U = 13,5 = UV + IC .R0 (1) ( 0,5 điểm ) Và UV = 12 = I1 .R1 + IC .R2 = (IC – I A ). R1 + IC .R2 Hay 12 = (IC – 1 ). 6 + IC .6 18 = 12. IC IC = 1,5 A (2) ( 0,5 điểm ) Thay (2) vào (1) ta được : R0 = 1 ( 0,5 điểm ) Cường độ dòng điện qua R1 là I1 = IC – IA = 1,5 – 1 = 0,5 A U1 = I1 .R1 = 0,5 . 6 = 3 V ( 0,5 điểm ) Mặt khác ta lại có : U1 = IA .(R3 + RA) = 1 .(R3 + 1) = 3V D U V A Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ K R3 R4 R1 R2 R0 B A C Ÿ Ÿ + - R3 = 2 ( 0,5 điểm ) 2.Khi khoá K đóng ta có : UCD = UA = IA.RA = 0,2V. Còn : U = 13,5V = I1.R1 + I2R2+ I0 .R0 ( Học sinh có thể tính theo cách U = I3.R3+ IA.RA + I2R2+ I0 .R0 Hoặc :U = I3.R3 + I4R4+ I0 .R0 ) Mà : I2 = I1 + IA và I0 = I1 + I3 13,5 = 6.I1 + (I1 + 0,2 ).6 +( I1 + I3 ).1 (3) ( 0,5 điểm ) Lại có : U1 = I1.R1 = U3 +UA 6I1 = 2I3 + 0,2 (4) ( 0,5 điểm ) Từ (4) suy ra : I3 = 3I1 – 0,1 Thay vào (3) ta có : I1 = 0,775 A ( 0,5 điểm ) Do đó : I3 = 2,225 A ; I2 = 0,975 A ; I4 = 2,025 A U2 = I2.R2 = 0,975. 6 = 5,85 V ( 0,5 điểm ) U4 = U2 + UA = 5,85 + 0,2 = 6,05 V R4 = = Vậy vôn kế chỉ giá trị là : UV = U – I0.R0 = U – ( I1 + I3 ). R0 = 13,5 – (0,755 + 2,225).1 = 10,52V ( 0,5 điểm ) *(Lưu ý: Họcsinh có thể giải theo cách khác mà lập luận chặt chẽ, đúng thì vẫn sẽ cho điểm tối đa cho bài đó )