Đề thi học sinh giỏi môn Vật Lí lớp 9 tỉnh Hải Dương (kèm đáp án) Đề 4

Kỳ thi chọn học sinh
giỏi tỉnh lớp 9 thcs
năm học 2009-2010
Câu 1 (2 điểm)
Một thanh AB đồng chất tiết diện đều chiều dài
2,4m.
Đợc uốn vuông góc tại M và đợc treo tại O nh hình vẽ.
Thanh AB nằm cân bằng. Biết MA = 4MO. Tính MA
Câu 2 (2 điểm)
Một nhiệt lợng kế ban đầu cha đựng gì. Đổ vào
nhiệt lợng kế một ca nớc nóng thì thấy nhiệt độ của
nhiệt lợng kế tăng thêm 5
0
C. Sau đó lại đổ thêm một ca
nớc nóng nữa thì thấy nhiệt độ của nhiệt lợng kế tăng
thêm 3
0
C.
Hỏi nếu đổ thêm vào nhiệt lợng kế cùng một lúc ba ca
nớc nóng nói trên thì nhiệt độ của nhiệt lợng kế tăng
thêm bao nhiêu độ nữa .
Câu 3 (2 điểm)
Cho mạch điện nh hình vẽ: Gồm một biến trở MN
có điện trở 60

đợc phân bố đều theo chiều dài 30cm,
R
1
= R
2
= 24

, trên các bóng đèn có ghi Đ
1
(6V
12W),
đèn Đ
2
và Đ
3
có ghi (4V 2W).
1.Lập biểu thức tính điện trở của đoạn mạch AB
khi con chạy C nằm ở vị trí bất kì trên biến trở.
2.Đặt vào hai điểm A, B hiệu đện thế U = 20V.
Hãy xác định vị trí của con chạy C để:
a, Các bóng đèn sáng đúng công suất định mức
b, Công suất tiêu trên toàn mạch là nhỏ nhất.
Tính hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn trong tr-
ờng hợp này. Coi điện trở của các bóng đèn là không
đổi và bỏ qua điện trở của các dây nối.
Câu 4 (2 điểm)
Cho mạch điện nh hình vẽ:
Sở giáo dục và đào tạo
Hải dơng
B
A
4R
5R
6R
3R
2R

R
K
2
K
1
V
R
2
R
1
Đ
3
Đ
2
Đ
1
B
A
N
C
M
B
O
M
A
Môn: Vật lý. Mã số
Thời gian: 150 phút, không kể thời gian giao đề
(Đề thi gồm: 01 trang)
Khi K
1

và K
2
đều ngắt, vôn kế chỉ 120V.
Khi K
1
đóng, K
2
ngắt, vôn kế chỉ 80V.
Hỏi khi K
1
ngắt, K
2
đóng thì vôn kế chỉ bao nhiêu?.
Câu 5 (2 điểm)
Vật sáng AB đặt song song và cách màn ảnh một
đoạn L = 100cm. Thấu kính có thể đặt ở hai vị trí trong
khoảng vật và màn đều thu đợc hai ảnh A
'
1
B
'
1
và A
'
2
B
'
2

rõ nét trên màn. Hai vị trí này cách nhau khoảng l =

20cm.
a, Tính tiêu cự của thấu kính
b, Chứng minh AB
2
= A
'
1
B
'
1
. A
'
2
B
'
2
.
Với bài tập này cho phép sử dụng công thức sau:
1 1 1
'd d f
+ =
Trong đó:
d : là khoảng cách từ vật đến thấu kính.
d' : là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.
f : là tiêu cự của thấu kính.

Hết
Đáp án hớng dẫn chấm thi học sinh giỏi
môn vật lý 9.
Câu Nội dung đáp án. Biểu

điểm
Câu1
- Điều kiện cân bắng của đòn bẩy
Fx + P
1

2
x
= P
2

2
y
- Gọi OM = x, OB = y

AM = 4x
Ta có P
1
= 10M
1
=
yx
Px
yx
Mx
+
=
+ 55
10
P

2
= 10M
2
=
yx
Py
yx
My
+
=
+ 55
10
F = 4P
1
= 4.
yx
Px
yx
Mx
+
=
+ 5
.4
5
10
222
222
8
)5(2)5(25
4

yxx
yx
Py
yx
Px
yx
Px
=+
+
=
+
+
+

yx = 3
mà 5x +
y = 240
Vậy x = 30 (cm) và y = 90(cm)
0,25
0,25
0,25
0,25
0, 5
0,5
4x
y
x
P
2
P

1
F
A
B
M
O
Câu2
Gọi m,c là khối lợng và nhiệt dung riêng
của nhiệt lợng kế
m
0
, c
0
là khối lợng và nhiệt dung riêng của
1 ca nớc
t
0
là nhiệt độ ban đầu của nhiệt lợng kế
t là nhiệt độ ban đầu của nớc nóng
Nhiệt độ mà nhiệt lợng kế tăng thêm khi
đổ 3 ca nớc là
t

0
C
+ Nếu đổ 1 ca nớc nóng.
Nhiệt lợng mà nhiệt lợng kế thu vào tăng
nhiệt độ lên 5
0
C

Q
(thu1)
= mc
1
t

= 5 mc (J)
Nhiệt lợng mà nớc toả ra để giảm nhiệt độ
từ t
0
C

(t
0
+5)
0
C
Q
(toả1)
= m
0
c
0
1
t

= m
0
c
0

(t - (t
0
+5)) (J)
Theo PTCBN: Q
(thu1)
= Q
(toả1)


5mc =
m
0
c
0
(t - (t
0
+5)) (1)
+ Nếu đổ thêm 1 ca nớc nóng nữa.
Nhiệt lợng mà nhiệt lợng kế và 1 ca nớc
ban đầu thu vào tăng nhiệt độ lên 3
0
C
Q
(thu2)
= (mc + m
0
c
0
)
2

t

= 3 (m
0
c
0
+ mc)
(J)
Nhiệt lợng mà nớc toả ra để giảm nhiệt độ
từ t
0
C

(t
0
+3+5)
0
C
Q
(toả2)
= m
0
c
0
2
t

= m
0
c

0
(t - (t
0
+8)) (J)
Theo PTCBN: Q
(thu2)
= Q
(toả2)


3(m
0
c
0
+
mc) = m
0
c
0
(t - (t
0
+8)) (2)
+ Nếu đổ thêm 3 ca nớc nóng nữa.
Nhiệt lợng mà nhiệt lợng kế và 2 ca nớc
thu vào tăng nhiệt độ lên
t

0
C
Q

(thu3)
= (2m
0
c
0
+ mc)
3
t

= (2m
0
c
0
+ mc)
t

(J)
Nhiệt lợng mà nớc toả ra để giảm nhiệt độ
từ t
0
C

(t
0
+
t

+8)
0
C

Q
(toả3)
= 3m
0
c
0
3
t

=3 m
0
c
0
(t - (t
0
+
t

+8))
(J)
Theo PTCBN: Q
(thu3)
= Q
(toả3)



0,25
0,25
0,25

0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
(2m
0
c
0
+mc)
t

= 3m
0
c
0
(t - (t
0
+
t

+8)) (3)
Lấy (1) chia cho (2) ta có:
Ctt
tt
tt
0
0
0
0

20
)11(
)5(
3
5
=


=
Thay
20)(
0
= tt
0
C vào (1)

mc = 3 m
0
c
0

thay vào
(3)
Cttcmtcm
0
0000
5,4)12(35 ==
Nhiệt lợng kế tăng thêm
C
0

5,4
khi đổ thêm 3
ca nớc nóng
Câu3
1. Khi điện trở của các dây nối không đáng
kể mạch điện đợc vẽ lại nh
sau:
+ Điện trở của các đèn là:
R
đ
=
P
U
2

I
đ
=
U
P
R
đ1
= 3

, I
đ1
= 2(A), R
đ2
= R
đ3

= 8

, I
đ2
=
I
đ3
= 0,5(A)
Đặt MC = x (cm), CN = 30 x (cm)
Điện trở của 1cm chiều dài biến trở là:
2
30
60
=

R
MC
= 2x (

)

R
CN
= 2 (30 x) (

)
R
đ2R1
= R
đ3R2

= 6 (

)
R
tm
=
18
)12(378
18
23424
)30(2212
2)30).(212(
3
22

=
+
=
++
+
+
xxx
xx
xx
(

)
(*)
0,25
0,25

0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
2. a, Các bóng đèn sáng đúng với công
suất định mức.
Để các đèn sáng bình thờng U
qđ
= U
đm
6
1
24
4
1
2
1
===
R
U
I
d
R
(A)

I
MC
= I
đ2

+ I
R1
= 0,5 +
6
1
=
3
2
(A)
U
MC
= U
tm
- U
đ1
- U
đ2
- U
đ3
= 20- 4 - 4 - 6 =
6(V)
R
CN
R
MC
Đ
1
B
A
Đ

2
Đ
3
R
1
R
2
R
MC
=
MC
MC
I
U
=
3
2
6
= 9(

)

ta có 2x = 9

x =
4,5 (cm)
Để các bóng đèn sáng bình thờng thì con
chạy C ở vị trí cách M là 4,5cm.
b, Công suất tiêu thụ trên toàn mạch là:
UIP

=
trong đó U = 20(V), không đổi. Muốn
min
P
thì I
min
mà I =
R
U
AB
R
max. Từ biểu thức
(*) ta thấy
AB
R
max khi x = 12 (cm).
Vậy để công suất tiêu thụ mạch ngoài nhỏ
nhất con chạy C ở cách điểm M là 12cm.
hay R
MC
= 12.2 = 24(

)
AB
R
= 21(

).
I
đ1

= I
tm
=
AB
tm
R
U
=
21
20
(A). Hiệu điện thế hai đầu
đèn 1 là:
U
đ1
= I
đ1
R
đ1
=3.
21
20
=
7
20
(V).
Ta có U
đ2R1đ3R2MCCN
= U
đ2R1đ3R2MC
=

7
120
21
20.18
=
(V)
I
đ2R1đ3R2MC
= I
đ2R1
= I
đ3R2
=
21
10
36
7
120
=
(A)

U
đ2R1
= U
đ3R2
= U
đ2
= U
đ3
=

21
10
.6 =
7
20
(V)
0,25
Câu4
+ Khi K
1
và K
2
đều ngắt ta có mạch
điện
Gọi điện trở của vôn kế là R
V
Gọi U là hiệu điện thế toàn mạch
U
V
= 120V ta có R
tm
= R + 6R + R
V
= 7R
+ R
v
(

)

I
tm
=
V
RR
U
+7
(A)

U
V
= I
tm
R
V
=
V
V
RR
UR
+7
= 120 (V) (1)
+ Khi K
1
đóng, K
2
ngắt thì ta có mạch
điện.
0,25
0,25

0,25
0,25
V
B
A
6R
R
V
R
2R
6R
5R
A
B
R
tm
=
V
V
V
v
RR
RRR
R
RR
RR
+
+
=+
+ 7

4914
7
7
7
2
(

)
I
tm
=
2
4914
)7(
RRR
RRU
R
U
V
V
tm
+
+
=
(A)

U
V
=
80

724914
7
2
=
+
=
+ RR
UR
RRR
URR
V
V
V
V
(2)
Kết hợp (1) và (2) ta có R
V
= 7R
Vậy thay vào (2) ta có U =
)(240
)72(80
V
R
RR
V
V
=
+
+ Khi K
1

ngắt, K
2
đóng ta có
R
tm
= 7R +
R
R
R
RR
RR
V
V
3
35
3
14
7
14
14
=+=
+
(

) (Do R
V
=
7R)
I
rm

=
RRR
U
7
144
35
3.240
==
= I
14RV
(A)

U
V
= U
14RV
=
I
14Rv
R
14RV
= 96(V)
Vậy khi K
1
ngắt K
2
đóng vôn kế chỉ 96V
0,25
0,25
0,25

0,25
Câu5
a, Thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn thấu
kính đã cho là thấu kính hội tụ
Theo giả thiết ta có
d
1
+ d
'
1
= L (1)
d
2
+ d
'
2
= L (2)
d
1
= d
2
l (3)
d
'
1
= d
'
2
+ l (4)
'

2
2
'
1
1
11111
d
d
d
df
+=+=
(*)
Từ (*) ta có
'
22
'
22
'
11
'
11
dd
dd
dd
dd
+
=
+
Theo (1) và (2) ta có
d

1
+ d
'
1
= d
2
+ d
'
2
= L

'
221
'
1
dddd =
Thay d
1
'
= L d
1
và d
'
2
= L d
2

d
1
(L d

1
) = d
2
(L d
2
)

Ld
1
-
2
1
d
= (d
1
+ l) (L d
1
l)

l
2
= Ll 2d
1
l

l = L 2d
1


d

1
=
2
lL
Vậy d
'
1
= L d
1
=
2
lL +
0,25
0,25
0,25
0,25
V
K
2
R
2R
3R
6R
5R
4R
A
B
d
'
1

l
A
B
O
L
Màn
d
2
d
'
2
d
1
Màn
L
O
B
A
Ta cã
L
lL
lLlL
lLlL
dd
dd
f
4
22
4
))((

22
'
11
'
11
−
=
+
+
−
+−
=
+
=
Thay sè L =
100cm, l = 20cm
)(24
100.4
20100
22
cmf =
−
=
b, CMR AB
2
= A
'
1
B
'

1
. A
'
2
B
'
2
.
- Theo h×nh vÏ
XÐt
ABO
∆
vµ
OBA
'
1
'
1
∆
ta cã
1
'
1
'
1
'
1
'
1
d

d
OA
OA
AB
BA
==
(1)
- Theo h×nh vÏ
XÐt
ABO
∆
vµ
OBA
'
2
'
2
∆
ta cã
2
'
2
'
2
'
2
'
2
d
d

OA
OA
AB
BA
==
(2)
)(
))((.
11
11
21
'
2
'
1
2
'
2
'
2
'
1
'
1
ldd
ldLdL
dd
dd
AB
BABA

+
−−−
==
Thay d
1
=
2
lL −
Ta
cã:
1
2
)(
2
)(
2
)(
2
)(
)
2
(
2
)(
))
2
())(
2
((
.

2
'
2
'
2
'
1
'
1
=
−+
−+
=
+
−−
−
−
−
−
−
=
lLlL
lLlL
l
lLlL
l
lL
L
lL
L

AB
BABA
VËy
2'
2
'
2
'
1
'
1
. ABBABA =
0,25
0,25
0,25
0,25
B
'
2
A
B
O
L
Mµn
d
2
d
'
2
F

'
A
'
2
B
'
1
A
'
1
F
'
d
'
1
l
d
1
Mµn
L
O
B
A