đề thi học sinh giỏi vật lí lớp 9 tỉnh hải dương (kèm đáp án) đề 23

Sở giáo dục và đào
tạo
Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp
9
Hải dơng năm học

Môn thi: Vật lý
Thời gian làm bài: 150 phút.
Ngày thi: Ngày tháng năm
( Đề thi gồm 01 trang )
Bài 1( 2,0 điểm )
Một quả cầu có trọng lợng riêng
3
1
8200 /d N m=
thể tích
3
1
100V cm=
nổi trên mặt một
bình nớc. Ngời ta đổ thêm dầu vào phủ kín hoàn toàn quả cầu.Trọng lợng riêng của
dầu là
3
2
7000 /d N m=
và của nớc là
3
3
10000 /d N m=
.
a) Tính thể tích phần quả cầu ngập trong nớc khi đã đổ thêm dầu.

b) Nếu tiếp tục đổ thêm dầu vào thì phần thể tích ngập trong nớc có thay đổi
không ?
Bài 2(1,5 điểm )
Một bếp dầu đun 1 lít nớc đựng trong ấm bằng nhôm khối lợng
2
300m g=
thì sau thời
gian
1
10t =
phút nớc sôi. Nếu dùng bếp và ấm trên để đun 2 lít nớc trong cùng điều
kiện thì sau bao lâu nớc sôi ? Cho nhiệu dung riêng của nớc và nhôm lần lợt là
1
4200C =
J/kg.K,
2
880C =
J/kg.K. Cho biết nhiệt do bếp dầu cung
cấp một cách đều đặn.

Bài 3(2,5 điểm )
Cho mạch điện nh hình vẽ. Biết
0 1
16 , 4 , 12 ,
X
U V R R R= = =
là giá
trị tức thời của một biến trở đủ lớn, ampe kế A và dây nối có
điện trở không đáng kể.
a) Tính

X
R
sao cho công suất tiêu thụ trên nó bằng 9W và tính
hiệu suất của mạch điện.Biết rằng tiêu hao năng lợng trên
1
,
X
R R

là có ích, trên
0
R
là vô ích
b)Với giá trị nào của
X
R
thì công suất tiêu thụ trên nó là cực đại ? Tính công suất ấy.
Bài 4 (2,0 điểm )
Cho mạch điện nh hình vẽ, trong đó các ampe kế có cùng điện trở
A
R
. Biết rằng
ampe kế
1
A
chỉ 3A, ampe kế
2
A
chỉ 4A.
a) Xác định số chỉ của các ampe kế

3
A
và
4
A
và cờng độ
dòng điện qua điện trở R.
b) Tính tỉ số
A
R
R
Bài 5 (2,0 điểm )
Hai gơng phẳng (M) và (N) đắt song song quay mặt sáng vào nhau và cách nhau một
khoảng AB = d. Giữa hai gơng trên đoạn thẳng AB có đặt một điểm sáng S cách g-
U
_
+
R
X
R
1
R
0
A
A
4
A
3
A
2

B
A
D
C
_
+
R
A
1
ơng (M) một đoạn SA = a. Xét một điểm O nằm trên đờng thẳng đi qua S và vuông
góc với AB có khoảng cách OS = h.
a)Vẽ đờng đi của một tia sáng suất phát từ S phản xạ trên gơng (N) tại điểm I và
truyền qua O.
b)Vẽ đờng đi của một tia sáng suất phát từ S phản xạ lần lợt trên gơng (N) tại H và
trên gơng (M) tại K rồi truyền qua O.
c) Tính khoảng cách từ điểm I, K, H đến AB.
.
Hết
Họ và tên thí sinh: Số báo
danh
Chữ kí của giám thị 1: Chữ kí của giám thị
2:
Hớng dẫn chấm
Bài
Nội dung
Điể
m
1
a) Gọi
2 3

,V V
là thể tích của quả cầu ngập trong dầu và trong nớc

1 2 3
(1)V V V= +
0,2
5
Quả cầu cân bằng trong dầu và trong nớc nên ta có:

1 1 2 2 3 3
(2)V d V d V d= +
0,2
5
Từ (1)


2 1 3
V V V=
thay vào (2) ta đợc

1 1 1 3 2 3 3
1 2 1
1 1 1 2 3 2 3 3
3 2
( )
( )
( )
V d V V d V d
d d V
V d V d d d V V

d d
= +

= + =

0,2
5
0,5
Thay số với
3
1
100V cm=
;
3
1
8200 /d N m=
;
3
2
7000 /d N m=
;
3
3
10000 /d N m=
ta đợc :
3
1 2 1
3
3 2
( ) (8200 7000)100

40
10000 7000
d d V
V cm
d d

= = =

0,2
5
b) Vì :
1 2 1
3
3 2
( )d d V
V
d d

=

Ta thấy
3
V
chỉ phụ thuộc vào
1 1 2 3
; ; ;V d d d
tức là không phụ thuộc vào độ sâu
của quả cầu trong dầu, cũng nh lợng dầu đổ thêm vào. Do đó nếu tiếp tục
đổ thêm dầu vào thì phần ngập trong nớc của quả cầu vẫn không thay
đổi .

0,2
5
0,2
5
Gọi
1
Q
và
2
Q
là nhiệt lợng cần cung cấp cho nớc và ấm nhôm trong hai lần
đun, ta có
( )
( )
1 1 1 2 2
2 1 1 2 2
.
2 .
Q m C m C t
Q m C m C t
= +
= +
0,2
5
(
1 2
,m m
là khối lợng nớc và ấm trong lần đun đầu )
Do nhiệt toả ra đều đặn nghĩa là thời gian T đun càng lâu thì nhiệt toả ra
càng lớn, do đó

1 1 2 1
. ; .Q k T Q k T= =
( k là hệ số tỷ lệ )
( )
( )
1 1 1 2 2
2 1 1 2 2
.
2 .
kT m C m C t
kT m C m C t
= +
= +
0,2
5
0,2
5
2 1 1 2 2 1
1 1 1 2 2 1 1 2 2
1
2 1
1 1 2 2
2
1
(1 )
T m C m C m C
T m C m C m C m C
m C
T T
m C m C

+
= = +
+ +
= +
+
0,2
5
0,2
5
Thay số vào ta có
1
2 1
1 1 2 2
1.4200
(1 ) 1 .10 (1 0,94).10 19, 4
1.4200 0,3.880
m C
T T
m C m C

= + = + = + =
ữ
+ +

phút
0,2
5
3
a)Điện trở tơng đơng của đoạn mạch gồm hai điện trở
1

R

//
X
R
là:
1
1
1
. 12
12
X X
X
X X
R R R
R
R R R
= =
+ +
Điện trở tơng đơng của mạch là
0 1
12 48 16 16(3 )
4
12 12 12
X X X
td X
X X X
R R R
R R R
R R R

+ +
= + = + = =
+ + +
0,2
5
0,2
5
Cờng độ dòng điện mạch chính là
16(12 ) 12
16(3 ) 3
X X
td X X
R RU
I
R R R
+ +
= = =
+ +
Cờng độ dòng điện qua
X
R
là :
1
12 12 12
. .
3 12 3
X X
X
X X X X
R R

I I
R R R R
+
= = =
+ + +
0,2
5
0,2
5
Công suất tiêu thụ trên
X
R
là :
2
2
2
12
. . (1)
(3 )
X X X X
X
P R I R
R
= =
+
Với
9
X
P W=
, ta có phơng trình :

1
2
2
2
2
9
12
. 9 10 9 0
1
(3 )
X
X X X
X
X
R
R R R
R
R
=

= + =

=
+


0,2
5
Với
1

36 64 7
9 , ,
7 7 4
X X td
R R R I A= = = =
Hiệu suất của mạch điện là
1
1
36
7
56,25%
64
7
X
td
R
H
R
= = =
0,2
5
U
_
+
R
X
R
1
R
0

A
Với
1
12 64
1 ,
13 13
X X td
R R R= = =
Hiệu suất của mạch điện là
1
2
12
13
18,75%
64
13
X
td
R
H
R
= = =
0,2
5
b)Từ (1) ta có
2 2
2
2
12 12
.

(3 )
3
X X
X
X
X
P R
R
R
R
= =
+

+
ữ
ữ

Để
X
P
cự đại, mẫu
3
X
X
R
R
+
nhỏ nhất
3
3

X X
X
R R
R
= =
Vậy, với
3
X
R =

thì công suất tiêu thụ trên
X
R
cực đại
( )
2
2
12 .3
12
3 3
max
P W= =
+
Hiệu suất của mạch điện khi đó là
2,4 3
37,5%
4 2, 4 8
H = = =
+
0,2

5
0,2
5
0,2
5
4
a) Hiệu điện thế
AC
U
là :
. 3
AC AC A A
I R RU = =
Hiệu điện thế
AD
U
là :
. 4
AD AD A A
I R RU = =
0,2
5
0,2
5
Ta thấy hiệu điện thế tại điểm C cao hơn hiệu điện thế tại điểm D nên c-
ờng độ dòng điện qua
3
A
theo chiều từ C ->D khi đó ta có:
4. 3. 1.

CD AD AC A A A
U U U R R R= = =
Mặt khác, nếu
3
A
I
là cờng độ dòng điện qua
3
A
thì :
3
.
CD A A
U I R=
3
1
A
I A =
Do đó
4 2 3
5
A A A
I I I A= + =
Vậy số chỉ của ampe kế
3
A
và
4
A
là 1A và 5A

Cờng độ dòng điện qua điện trở R là :
1 2
3 1 2
R
I I I A= = =
0,2
5
0,2
5
0,2
5
0,2
5
b)Hiệu điện thế giiữa
CB
U
là :
. 2 (1)
CB R
U I R R= =
và
3 4
. . 1. 5. 6. (2)
CB CD DB A A A A A A A
U U U I R I R R R R= + = + = + =
Từ (1) và (2) ta có :
1
3
3
A

A
R
R R
R
= =
0,2
5
0,2
5
A
4
A
3
A
2
B
A
D
C
_
+
R
A
1
5
0,2
5
a) - Tia tới gơng (N) là SI đi qua S nên phản tia phản xạ là OI phải có đ-
ờng kéo dài đi qua S ' là ảnh của S qua gơng (N)
Cách vẽ :

- Lấy S' đối xứng với S qua (N).
- Nối OS" cắt gơng (N) tại I.
- SIO là đờng đi của tia cần vẽ .
0,2
5
0,2
5
b) vẽ đờng đi tia SHKO
Đối với gơng(N) tia tới SH cho tia phản xạ HK có đờng kéo dài đi qua
ảnh S' của S qua gơng (N). Đối với gơng (M) tia tới SK cho tia phản xạ
KO đi qua O nên tia tới HK phải có đờng kéo dài đi qua ảnh O' của O qua
gơng (M)
Cách vẽ :
- Lấy S' đối xứng với S qua (N)
- Lấy O' đối xứng với O qua (M)
- Nối S'O' cát (N) tại H, cắt (M) tại K.
- SHKO là đờng đi của tia cần vẽ .
0,2
5
0,2
5
c) Tính IB, HB, KA
Ta có :
' 'S IB S OS:V V
nên
' '
.
' ' 2
IB S B S B h
IB SO IB

OS S S S S
= = =
0,2
5

' ' 'S HB S O C:V V
nên
' ' ( )
. '
' ' ' 2
HB S B S B h d a
HB O C HB
O C S C S C d

= = =
0,2
5
' ' 'S KA S O C:V V
nên
' ' (2 )
. '
' ' ' 2
KA S A S A h d a
KA O C KA
O C S C S C d

= = =
0,2
5
d

h
a
H
I
K
S'
( N)
( M)
O
S
B
A
C
o'