Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 9 năm học 2008 - 2009 môn thi: Vật lý - Bảng A thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)

Sở Gd&Đt Nghệ an Đề thi chính thức kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 9 thcs năm học 2008 - 2009 Môn thi: vật lý- Bảng A Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1 (4,0 điểm). Một chiếc xe phải đi từ địa điểm A đến địa điểm B trong khoảng thời gian dự định 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. Câu 2 (4,0 điểm). Có một số chai sữa hoàn toàn giống nhau, đều đang ở nhiệt độ . Người ta thả từng chai lần lượt vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra rồi thả chai khác vào. Nhiệt độ nước ban đầu trong bình là t0 = 360C, chai thứ nhất khi lấy ra có nhiệt độ t1 = 330C, chai thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ t2 = 30,50C. Bỏ qua sự hao phí nhiệt. a. Tìm nhiệt độ tx. b. Đến chai thứ bao nhiêu thì khi lấy ra nhiệt độ nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C. A A B R3 R4 R2 R1 C D Hình 1 U Câu 3 (4,0 điểm). Cho mạch điện như hình 1: Các điện trở R1, R2, R3, R4 và am pe kế là hữu hạn, hiệu điện thế giữa hai điểm A, B là không đổi. a. Chứng minh rằng: Nếu dòng điện qua am pe kế IA = 0 thì = . b. Cho U = 6V, R1 = 3, R2 = R3 = R4 = 6. Điện trở am pe kế nhỏ không đáng kể. Xác định chiều dòng điện qua ampe kế và số chỉ của nó? c. Thay am pe kế bằng một vôn kế có điện trở rất lớn. Hỏi vôn kế chỉ bao nhiêu? cực dương của vôn kế mắc vào điểm C hay D. Câu 4 (4,0 điểm). Có 3 điện trở: R1 ghi (30 - 15A), R2 ghi (10 - 5A), R3 ghi (20 - 20A), trong đó giá trị sau là cường độ dòng điện cao nhất mà các điện trở có thể chịu được. a. Mắc 3 điện trở trên theo yêu cầu R1 // (R2 nt R3). Xác định hiệu điện thế lớn nhất mà cụm điện trở này không bị cháy. b. Sử dụng cụm điện trở trên (câu a) mắc nối tiếp với cụm bóng đèn loại 30V - 40W rồi mắc tất cả vào nguồn điện có hiệu điện thế U = 220V. Tìm cách mắc để các bóng đèn sáng bình thường mà cụm điện trở không bị cháy. Câu 5 (4,0 điểm). P Q S/ S H H/ l h/ h Hình 2 Cho hình vẽ như hình 2. Biết: PQ là trục chính của thấu kính, S là nguồn sáng điểm, S/ là ảnh của S tạo bởi thấu kính. a. Xác định loại thấu kính, quang tâm O và tiêu điểm chính của thấu kính bằng cách vẽ đường truyền của các tia sáng. b. Biết S, S/ cách trục chính PQ những khoảng tương ứng h = SH = 1cm; h/ = S/H/ = 3cm và HH/ = l = 32cm. Tính tiêu cự f của thấu kính và khoảng cách từ điểm sáng S tới thấu kính. c. Đặt một tấm bìa cứng vuông góc với trục chính ở phía trước và che kín nửa trên của thấu kính. Hỏi tấm bìa này phải đặt cách thấu kính một khoảng nhỏ nhất là bao nhiêu để không quan sát thấy ảnh S/ ? Biết đường kính đường rìa của thấu kính là D = 3cm. ---------Hết--------- Họ và tên thí sinh: ............................................................... SBD: .............................. Sở Gd&Đt Nghệ an Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 9 THCS Năm học 2008 - 2009 hướng dẫn và biểu điểm Chấm đề chính thức (Hướng dẫn và biểu điểm chấm gồm 04 trang) Môn: vật lý - bảng A ---------------------------------------------- Câu Nội dung điểm 1 4,0 a. Gọi t1, t2 lần lượt thời gian đi từ A đến B tương ưng 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) ; (3) vào (1) ta được: = 4() t = = 0,55 (h) 0,5 Quảng đường AB: AB = v1t1 = 48( - ) = 12 km 0,5 b. Chiều dài quãng đường AC Ta có: t = + 0,5 t = = 0,5 0,55 = 1 + 0,5 AC = 7,2 km 0,5 2 4,0 a Gọi q1 là nhiệt lượng toả ra của nước trong bình khi nó giảm nhiệt độ đi 10C, q2 là nhiệt lượng thu vào của chai sữa khi nó tăng lên 10C 0,5 Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ nhất là: q1(t0 - t1) = q2(t1 - tx) (1) Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ 2 là: q1(t1 - t2) = q2(t2 - tx) (2) 0,5 0,5 Chia (1) cho (2) rồi thay số với t0 = 360C, t1 = 330C, t2 = 30,50C ta được: 0,5 Giải ra ta có tx = 180C 0,5 b. Thay tx = 180C vào (1) và (2) 0,25 Từ (1) t1 = = tx + (3) 0,25 Tương tự khi lấy chai thứ 2 ra, do vai trò của t0 bây giờ là t1 ta có: t2 = tx + (4) . Thay (3) vào (4): t2 = tx + 0,25 Tổng quát: Chai thứ n khi lấy ra có nhiệt độ tn = tx + = tx + 0,25 Theo điều kiện tn < 260 ; tn = 18 + < 26 (5) 0,25 n ≥ 5. học sinh chỉ cần chỉ ra bắt đầu từ chai thứ 5 thì nhiệt độ nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn 260C. 0,25 Chú ý: Học sinh có thể giải theo cách tính lần lượt các nhiệt độ. Giá trị nhiệt độ của bình theo n như sau: n 1 2 3 4 5 tn 33 30,5 28,42 26,28 25,23 Vẫn cho điểm tối đa khi chỉ ra từ chai thứ 5. 3 A B R2 R4 R3 R1 C A D I3 I1 I2 I4 Gọi dòng điện qua các điện trở R1, R2, R3, R4 và qua am pe kế tương ứng là: I1, I2, I3, I4 và IA. Học sinh cũng có thể vẽ lại sơ đồ tương đương a. Theo bài ra IA = 0 nên I1 = I3 = ; I2 = I4 = (1) 0,5 Từ hình vẽ ta có UCD = UA = IARA = 0 UAC = UAD hay I1R1 = I2R2 (2) 0,5 Từ (1) và (2) ta có: 0,5 b. Vì RA = 0 nên ta chập C với D. Khi đó: R1 // R2 nên R12 = R3 // R4 nên R34 = 0,5 Hiệu điện thế trên R12: U12 = = 2,4V cường độ dòng điện qua R1 là I1 = 0,25 Hiệu điện thế trên R34: U34 = U U12 = 3,6V cường độ dòng điện qua R3 là I3 = 0,25 Vì I3 < I1 dòng điện qua am pe kế có chiều từ C D. Số chỉ của am pe kế là: IA = I1 - I3 = 0,8 - 0,6 = 0,2A 0,5 c. Theo bài ra RV = ∞ nối vào C, D thay cho am pe kế khi đó: I1 = I3 = A I2 = I4 = = 0,5A 0,25 Hiệu điện thế trên R1: U1 = I1R1 = = 2V Hiệu điện thế trên R2: U2 = I2R2 = 0,5.6 = 3V 0,25 Ta có U1 + UCD = U2 UCD = U2 - U1 = 1V 0,25 Vôn kế chỉ 1V cực dương vôn kế mắc vào C 0,25 4 4,0 a. Mắc R1 // (R2 nt R3): Hiệu điện thế lớn nhất mà R1 chịu được là U1 = 15.30 = 450 (V) 0,25 Hiệu điện thế lớn nhất mà (R2 nt R3) chịu được là U23 = (10 + 20).5 = 150 (V) 0,25 Vì R1 // (R2 nt R3) nên hiệu điện thế lớn nhất là U = 150V 0,5 b. Cụm điện trở R1 // (R2 nt R3) có điện trở tương đương R = 0,5 Để cụm điện trở không bị cháy thì hiệu điện thế đặt vào cụm phải thoả mãn: UR ≤ 150 V 0,25 Theo bài ra dòng điện định mức mỗi đèn: Iđm = 0,25 Giả sử các bóng đèn được mắc thành một cụm có m dãy song song, mỗi dãy có n bóng nối tiếp. Ta có: UR + n.UĐ = 220 (V) 0,5 2m + 3n = 22 (*) 0,5 Với: m, n (nguyên dương) ≤ 7 (**) 0,5 Từ (*) và (**) giải ra ta được: + m = 2 ; n = 6 (2 dãy // mỗi dãy 6 bóng nối tiếp) + m = 5 ; n = 4 (5 dãy // mỗi dãy 4 bóng nối tiếp) 0,25 0,25 5. P Q S/ S H H/ l h/ h F O L L/ I 4,0 a. Lập luận được: - Do S/ cùng phía với S qua trục chính nên S/ là ảnh ảo - Do ảnh ảo S/ ở xa trục chính hơn S nên đó là thấu kính hội tụ 0,5 Vẽ đúng hình, xác định được vị trí thấu kính 0,5 Vẽ, xác định được vị trí các tiêu điểm chính 0,5 b. Đặt H/H = l ; HO = d ; OF = f. Ta có: ∆ S/H/F đồng dạng với ∆ IOF: (1) 0,25 ∆ S/H/O đồng dạng với ∆ SHO: = (2) 0,25 (3) 0,5 Thay (3) vào (1) f = = = 24 (cm) d = = 16 (cm) 0,25 0,25 c. P Q S/ S H H/ l h/ h F O K E L L/ Nối S với mép ngoài L/ của thấu kính, cắt cắt trục chính thấu kính tại K thì K là vị trí gần nhất của tấm bìa E tới thấu kính, mà đặt mắt bên kia thấu kính ta không quan sát được ảnh S/. Do: ∆ KOL/ đồng dạng với ∆ KHS , (KO = dmin) 0,5 = 1,5 dmin = 24 - 1,5dmin dmin = 9,6 (cm) 0,5 Chú ý: Học sinh giải theo cách khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.