Đề thi học sinh giỏi vật lí tỉnh hải dương (kèm đáp án) đề 8

Sở giáo dục và đào tạo
Hải Dơng
Kì thi học sinh giỏi lớp 9 thcs
Môn thi : vật lý Mã số: 02
Thời gian làm bài : 150 phút, không kể thời gian giao đề
Đề thi gồm: 02 trang

Câu 1 ( 2,0 điểm )
Cho các dụng cụ và vật liệu sau:
- Thớc chia vạch
- Giá thí nghiệm và dây treo
- Một cốc chứa nớc đã biết trọng lợng riêng d
n
- Một cốc đựng chất lỏng cần xác định trọng lợng riêng d
cl
- Hai vật rắn không thấm nớc giống hệt nhau có thể chìm trong các chất lỏng nói trên
Hãy xác định trọng lợng riêng của chất lỏng với các dụng cụ và vật liêu trên.
Câu 2 ( 2,0 điểm )
Trong bình 1 có chứa m
1
= 2kg nớc có nhiệt độ t
1
=80
0
C. Trong bình 2 có chứa m
2
=1kg n-
ớc có nhiệt độ t
2
=20
0

C. Nếu trút m(kg) từ bình 1 sang bình 2 và để cho bình 2 có nhiệt độ ổn
định
1

, rồi lại trút m(kg) từ bình 2 sang bình 1. Nhiệt độ cân bằng của bình 1 lúc này là
0
2
75 C

=
a) Tính nhiệt độ cân bằng
1

và khối lợng nớc m đã trút ở mỗi lần
b) Nhiệt độ nớc của hai bình nếu cũng trút lợng nớc trên từ bình 2 sang bình 1 trớc, rồi
trút trở lại bình 2
Câu 3 ( 2,5 điểm )
Cho mạch điện nh hình vẽ
1 2 3
6
1,5 ; 6 ; 12 ;
3 ; 5,4
AB
R R R
R U V
= = =
= =
Ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể.
Khi khóa K hở ampe kế chỉ 0,15A, khi khóa K đóng ampe kế
chỉ số 0

a.Tính R
4
và R
5

b.Công suất tiêu thụ trên mỗi điện trở khi khóa K đóng
A
D
k
U
R
3
R
4
R
2
R
1
R
5
R
6
C
Câu 4 ( 1,5 điểm )
Dòng điện chạy qua một vòng dây dẫn tại hai điểm A,B. Dây
dẫn là vòng dây đồng chất tiết diện đều và có điện trở R= 32 .
Góc AOB =
a. Tính điện trở tơng đơng của vòng dây
b. Biết điện trở tơng đơng của vòng dây là 6 . Tính góc
c. Tính để điện trở tơng đơng là lớn nhất

n
m
O
A
B

Câu 5 ( 2,0 điểm )
Cho một gơng phẳng dài 1m gắn trên tờng. Ngời thứ nhất đứng tại vị trí điểm M ở
chính giữa gơng và cách gơng 1m. Ngời thứ hai đứng tại vị trí điểm N cũng cách gơng 1m và
cách điểm M 1,5m về phía bên phải của M.
a. Bằng cách vẽ hãy xác định vùng quan sát đợc ảnh của từng ngời. Từ đó cho biết 2 ngời
có thấy nhau trong gơng không?
b. Nếu hai ngời cùng tiến đến gần gơng( với vận tốc nh nhau) theo phơng vuông góc thì
họ có nhìn thấy nhau trong gơng không?
c. Một trong hai ngời di chuyển theo phơng vuông góc với gơng để nhìn thấy nhau trong
gơng. Hỏi phải di chuyển về phía nào ? Cách gơng bao nhiêu?
hết
Biểu điểm và đáp án
Kì thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 9
Câu nội dung điểm
Câu 1
(2,0đ)
1) Xác định trọng lợng riêng của vật d
v
:
- Treo vật vào giá TN nh hình vẽ và dịch chuyển
đầu A sao cho giá cân bằng
- Theo đk cân bằng của đòn bẩy ta có:

( )
1 2
. .
An
P OA P F OB
=
Vì hai vật nh nhau nên P
1
=P
2
=P
. . .
.( ) .
.( ) .
. (1)
An
An
v n
v n
P OA P OB F OB
P OB OA F OB
d OB OA d OB
OB
d d
OB OA
=
=
=
=

- Dùng thớc ta đo đợc OA,OB , thế OA,OB , d
n
vào
(1) ta có d
v

2) Xác định trọng lợng riêng của chất lỏng d
cl

Tơng tự nh trên nhng thay nớc bằng chất lỏng
- Lý luận tơng tự ta cũng có
' ' '
' '
'
.( ) .
.( ) .
. (2)
v n
v cl
cl v
d OB OA d OB
d OB OA d OB
OB OA
d d
OB
=
=

=
Dùng thớc ta đo đợc OA ,OB.

Thế OA ,OB, d
v
vào (2) ta có d
cl

F
An
p
2
nc
P
1
B
O
A
F
Acl
p
2
P
1
cl
B'
O'
A'
0,25đ
0,25đ
0,5đ
0,25đ
0,5đ

0,25đ
Câu 2
(2,0đ)

a) Khi trút nớc lần thứ nhất thì trong bình 2 có m kg nớc nóng ở nhiệt độ 80
0
C và
m
2
kg nớc nguội ở nhiệt độ 20
0
C. Ta có:
Nhiệt lợng tỏa ra của m kg nớc nóng:
Q
T
= m.Cn(t
1
-
1
)
Nhiệt lợng thu vào của m
2
kg nớc nóng:
Q
TH
= m
2
.Cn(
1
t

2
)
Khi cân bằng nhiệt: Q
T
= Q
TH

( ) ( )
1 2
1 1 2 1 2 1 1 2 1 2 2
1 1
( t )
m.Cn t m .Cn( t ) m. t m .( t ) .m (1)
(t )
m



= = =

Khi trút nớc lần thứ hai thì trong bình 1 có m kg nớc nguội ở nhiệt độ
1
và
(m
1
- m) kg nớc nóng ở nhiệt độ 80
0
C. Ta có:
Nhiệt lợng tỏa ra của (m
1

m) kg nớc nóng:
Q
T
= (m
1
m).Cn(t
1
-
2
)
Nhiệt lợng thu vào của m kg nớc nóng:
Q
TH
= m.Cn(
2

1
)
Khi cân bằng nhiệt: Q
T
= Q
TH

( ) ( )
( ) ( ) ( )
( )
1 1 2 2 1 1 1 2 2 1
1 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 1 1 2
1 2
1

1 1
(m ).Cn t m.Cn( ) (m ). t m.( )
m . t t m.( ) .( t ) m . t
t
.m (2)
(t )
m m
m m
m




= =
= + =

=

Từ (1) và (2) suy ra:

( )
( )
( ) ( )
1 2
1 2
2 1 1 2 2 1 2 1
1 1 1 1
1 1
1 2 1 2 1 1 2 2
2 2

t
( t )
.m .m ( t ).m t .m
(t ) (t )
m m
( t ) t . t . t
m m






= =

= = +
Thế các giá trị vào ta đợc:

( )
0
1
1 1 2 2 1
2
m
2
t . t (80 75). 20 30
m 1
C

= + = + =

Thế
1
vào (1)ta đợc
(30 20)
.1 0,2
(80 30)
m kg

= =

b)
Sau khi trút 0,2kg nớc ở bình 2 có nhiệt độ 20
0
C sang bình 1 nhiệt độ 80
0
C thì 2kg
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
nớc ở bình 1 tỏa nhiệt để hạ nhiệt độ từ 80
0
C xuống t
0
C, còn 0,2kg nớc ở bình 2 thu
nhiệt để tăng nhiệt độ 20
0
C lên t

0
C:
2.(80 - t) = 0,2.(t 20) => 160-2t = 0,2t 4 => t 74,5
0
C
Lại trút 0,2kg nớc ở bình 1 có nhiệt độ 74,5
0
C trả lại bình 2 thì 0,2kg nớc này tỏa
nhiệt để hạ nhiệt độ từ 74,5
0
C xuống t
0
C, còn (1- 0,2) = 0,8kg nớc thu nhiệt để
tăng nhiệt độ từ 20
0
C lên t
0
C :
0,2.(74,5 t) = 0,8. (t - 20) =>14,9 0,2t=0,8t- 16 => t= 30,9
0
C
0,25đ
0,25đ
Câu 3
(2,5đ)

- Khi khóa K mở ta có mạch điện nh sau: Mạch điện có (R
1
nt(R
2

//(R
3
ntR
4
))nt R
6
)
A
I
2
I
34
R
4
R
3
R
6
R
2
R
1
Gọi cờng độ dòng điện mạch chính là I
Ta có
2 34
0,15
A
I I I I I I= = =
1 4 3 1 1 2 2 3 3

. . . (1,5 3) ( 0,15).6 5, 4U U U U I R I R I R I I= + + = + + = + + =
(V)
Hay I = 0,6A do đó ta có các hiệu điện thế: U
2
=I
2
.R
2
=(0,6 0,15).6 =2,7(V) = U
34
34
34 34 3 4 4 4
34
2,7
18( ) mà ê 12 18 6( )
0,15
U
R R R R n n R R
I
= = = = + + = =

- Khi K đóng số chỉ ampe kế bằng 0 nên U
CD
=I
A
.R
4
=0 do vậy ta bỏ điện trở R
4
và

ampe kế mà không ảnh hởng đến mạch và ta có mạch điện
R
1
nt((R
2

nt R
6
)//(R
3
nt R
5
))

R
5
R
3
R
6
R
2
R
1
C
D

Khi đó ta có mạch cầu cân bằng:
2 6
5

3 5 5
6 3
6( )
12
R R
R
R R R
= = =

c) Khi K đóng, theo bài ra ta có:
R
26
= R
2
+ R
6
= 6 + 3 = 9 () và R
35
= R
3
+ R
5
= 12 + 6 = 18 ()

26 35
2356
26 35
.
9.18
6( )

9 18
R R
R
R R
= = =
+ +
Tổng trở: R = R
1
+ R
2356
= 1,5 + 6 =7,5 ()

0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ

0,25đ
Cờng độ dòng điện mạch chính:
1 2356
1
5,4
I I I= 0,72( )
7,5
U
A
R
= = = =
Hiệu điện thế:

26 35 2356 2356 2356
. 0,72.6 4,32( )U U U I R V
= = = = =
Cờng độ dòng điện:
26
2 6 26
26
4,32
I I I = 0,48( )
9
U
A
R
= = = =
Và I
3
= I
5
= I
35
= I I
26
= 0,72 0,48 = 0,24 (A)
Công suất tiêu thụ của các điện trở:
2 2 2 2
1 1 1 2 2 2
2 2 2
3 3 3 4 4 4
2 2 2 2
5 5 5 6 6 6

. 0,72 .1,5 0,7776( ) . 0,48 .6 1,3824( )
. 0,24 .12 0,6912( ) . 0( )
. 0,24 .6 0,3456( ) . 0,48 .3 0,6912( )
I R W I R W
I R W I R W
I R W I R W
= = = = = =
= = = = =
= = = = = =
P P
P P
P P
0,25đ
0,25đ
0,5đ

Bài 4
(1,5đ)
a) Đoạn mạch AB ta xem gồm hai đoạn dây AmB và AnB mắc song song với
nhau và có điện trở lần lợt là :
Đoạn AmB :
1
.
360
R R

=
; Đoạn AnB:
1
360

.
360
R R


=
Điện trở của đoạn mạch AB là:
1 2
2
1 2
.
(360 ). (360 ).
.
360 4050
t
R R
R R
R R


= = =
+
()
b) Khi R
t
= 6 thì:
2 0 0
(360 ).
6 360. 24300 0 90 hoặc 270
4050

= + = = =
c) Để điện trở của mạch lớn nhất:
Ap dụng bất đẳng thức Côsi:
2
2
a b
ab
+


ữ

Nên
2
2
2
360 (360 ). 180
(360 ). 180 8( )
2 4050 4050
t
R


+

= = =
ữ

Dấu bằng xảy ra khi : 360- = => =180
0
0,25đ
0,25đ
0,5đ
0,25đ
0,25đ
Bài 5
( 2đ )
a) Từ hình vẽ ta thấy:
- Vùng quan sát đơch ảnh M của M giới hạn
bởi mặt gơng PQvà các tia giới hạn PC, QD
- Vùng quan sát đơch ảnh N của N giới hạn
bởi mặt gơng PQvà các tia giới hạn PA, QB
- Vị trí của mỗi ngời đều không trong vùng
quan sát ảnh của ngời kia nên họ không thấy
nhau trong gơng
b) Nếu hai ngời cùng tiến đến gần gơng (với
vận tốc nh nhau) theo phơng vuông góc thì
khoảng cách từ mỗi ngời đến gơng không thay
đổi, từ hình vẽ ta luôn có vị trí củamỗi ngời
đều không nằm trong vùng quan sát ảnh của
ngời kia nên họ vẫn không thấy nhau trong g-
ơng
D
N1
M1
N'
M'

I
Q
M
N
K
P
A
B
C
c) Xét 2 trờng hợp:
* Ngời tại điểm M(gọi tắt ngời M) di chuyển, ngời tại điểm N(gọi tắt ngời N)
0,5đ
0,5đ
đứng yên:
- Từ hình vẽ ta thấy để nhìn thấy ảnh N của ngời N thì ngời M phải di chuyển về
phía gần gơng đến vị trí M
1
thì bắt đầu nhìn thấy N trong gơng

M
1
I
Q

NKQ nên
1 1
1
0,5
0,5( )
' 1 1

IM IM
IQ
hay IM m
KN KQ
= = =

* Ngời N di chuyển, ngời M đứng yên:
- Từ hình vẽ ta thấy để nhìn thấy ảnh M của ngời M thì ngời N phải di chuyển về
phía xa gơng đến vị trí N
1
thì bắt đầu nhìn thấy M trong gơng

MI
Q

N
1
KQ nên
1
1 1
' 1 0,5
2( )
1
IM IQ
hay KN m
KN KQ KN
= = =
0,5đ
0,5đ