đề thi học sinh giỏi vật lí lớp 9 tỉnh hải dương (kèm đáp án) đề 28

Sở giáo dục và đào tạo
hải dơng

kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 9
Năm học
Môn thi: vật lý
Thời gian làm bài: 150 phút
Ngày thi: Ngày tháng năm
( Đề gồm 01 trang )
Bài 1 (2,0 điểm)
Một thùng đứng đáy bằng chứa nớc, mực nớc trong thùng cao 80 cm. Ngời ta
thả chìm khối kim loại bằng nhôm có dạng hình lập phơng cạnh 20 cm đợc hàn kín
sung quanh. Mặt trên của vật đợc móc bằng một sợi dây( Bỏ qua trọng lợng của dây
kéo). Để giữ vật lơ lửng trong thùng nớc, phải kéo sợi dây một lực 120N.
Biết: trọng lợng riêng của nớc d
1
= 10000 N/m
3
, trọng

lợng riêng của nhôm d
2
= 27000
N/m
3
, diện tích đáy thùng gấp hai lần diện tích một mặt của vật.
a> Vật nặng rỗng hay đặc? Vì sao?
b> Tính công của lực để kéo vật lên khỏi mặt nớc?
Bài 2 ( 1,5 điểm)
Có hai bình cách nhiệt, bình 1 chứa 3 lít nớc ở nhiệt độ 60
0

C, bình thứ 2 chứa 2
lít nớc ở 30
0
C. Ngời ta múc một ca nớc từ bình 1 sang bình 2, sau khi bình 2 có sự cân
bằng nhiệt thì múc một ca nớc từ bình 2 sang bình một để lợng nớc ở hai bình nh lúc
đầu. Khi có sự cân bằng nhiệt, nhiệt độ ở bình 1 là 50
0
C. Bỏ qua sự mất nhiệt ở hai
bình. Tính lợng nớc đã múc trong mỗi lần?
Bài 3 (3,0 điểm)
Cho mạch điện có sơ đồ nh hình vẽ. Dây dẫn
và ampe kế có điện trở không đáng kể. Các điện
trở: R
1
= 2

, R
2
= 5

, điện trở lớn nhất của biến
trở là 6

, bóng đèn có ghi 6V-9W.
a> Khi con chạy C ở chính giữa, đèn sáng bình th-
ờng.Tính U? Số chỉ của ampe kế? Xác định chốt
dơng của ampe kế?
b> Xác định vị trí con chạy C để ampe kế chỉ
0,5A?
Bài 4 (1,5 điểm)

Cho mạch điện có sơ đồ nh hình vẽ. Bóng đèn
loại 6V-3W. U
AB
=12V
Xác định R
x
để công suất điện trên nó là lớn
nhất? Nhận xét độ sáng của đèn khi đó?
Bài 5 (2,0 điểm)
Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, điểm A nằm trên
trục chính và sát kính, sau đó dịch chuyển từ từ ra xa thấu kính thì thấy có hai vị trí
mà thấu kính cho ảnh cùng cao gấp đôi vật. Biết hai vị trí đó cách nhau 36cm. Xác
định tiêu cự của thấu kính?
Hết
Họ và tên thí sinh Số báo danh
Chữ kí của giám thị 1 Chữ kí của giám thị 2
đáp án và biểu điểm
đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 9
Năm học
Bài nội dung điểm
Bài 1
a> thể tích vật V = 0,2
3
= 8.10
-3
m
3
giả sử vật đặc thì trọng lợng của
vật P = V. d
2

=216N
Lực đẩy Acsimet: F
A
=V.d
1
=80N
Tổng độ lớn lực nâng vật F = 200N
do F<P nên vật này bị rỗng.Trọng lợng
0,25
0,25
0,25
R
1
R
2
R
b
Đ
R
x
thực 200N
b>quãng đờng kéo vật đến khi mặt trên
tới mặt nớc S = 60cm = 0,6m, lực kéo vật
F = 120N
Công kéo vật trong nớc A
1
= F.S = 72J
Mặt trên của vật tới mặt nớc đến khi mặt dới lên khỏi mặt nớc: Lực
kéo vật tăng dần từ 120N đến 200N
vật lên độ cao h thì mực nớc hạ xuống là

2
h
, để 20cm độ cao vật lên
khỏi mặt nớc thì quãng đờng nâng vật
40
3
cm=
40
3
.10
-2
m
Công sinh ra A
2
=
2
120 200 40.10
.
2 3

+
=
64
3
J
Tổng công sinh ra A = A
1
+ A
2
=

280
3
J
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Bài 2
Khối lợng nớc trong mỗi lần múc là m(kg)
nhiệt độ cân bằng lần thứ nhất là t
m.C.( 60- t) = 2.C.(t - 30) => m(60 -t) = 2(t - 30) (1)
Sự cân bằng nhiệt lần thứ hai
m.C( 50 - t) = (3- m ).C (60 - 50) => m( 50 - t) = (3-m).10 (2)
giải (1) và (2) ta đợc t = 45
0
C, m = 2kg
0,5
0,5
0,5
Bài 3 a. Khi con chạy ở chính giữa: R
3
= R
AC
=3

, R
4
= R
CB

= 3

Ta có (R
1
//R
3
) nt(R
2
//R
4
) nt R
Đ
Điện trở của đèn: R
Đ
=
2
6
4
9
=
Do đèn sáng bình thờng nên: U
Đ
= 6V, P
Đ
= 9W

I
Đ
=
9

1,5
6
A=
Điện trở tơng đơng:
R
13
=
1 3
1 3
.
2.3
1, 2
2 3
R R
R R
= =
+ +
R
24
=
2 4
2 4
. 5.3
1,875
5 3
R R
R R
= =
+ +
R

M
= R
13
+ R
24
+ R
Đ
= 1,2 + 1,875 + 4 = 7,075

Cờng độ dòng điện:
I
M
= I
13
= I
24
= I
Đ
= 1,5A
Hiệu điện thế của mạch: U
M
= I
M
.R
M
= 1,5.7,075 = 10,6125V
U
1
= U
3

= U
13
= I
13
R
13
= 1,5.1,2 = 1,8V
U
2
= U
4
= U
24
= I
24
.R
24
= 1,5 .1,875 = 2,8125V
Cờng dộ dòng điện qua mỗi điện trở:

1
1
1
1,8
0,9
2
U
I A
R
= = =

3
3
3
1,8
0,6
3
U
I A
R
= = =
2
2
2
2,8125
0,5625
5
U
I A
R
= = =
4
4
4
2,8125
0,9375
3
U
I A
R

= = =
Xét tại nút D: I
A
=

(I
1
- I
2
) mà I
1
= 0,9A, I
2
= 0,5625A
Số chỉ Ampe kế I
A
= I
1
- I
2
= 0,3375A
Chiều dòng điện từ D đến C
b. Gọi R
AC
= x

R
CB
= 6-x, với x

6
Điện trở tơng đơng:
0,25
0,25
0,25
0,25
R
4
R
3
R
2
R
1
R
13
=
2
2
x
x+
, R
24
=
5(6 )
11
x
x

R
M
= R
13
+ R
24
+ R
Đ
=
2
2
x
x+
+
5(6 )
11
x
x


+ 4 =
2
11 78 148
(2 )(11 )
x x
x x
+ +
+
Cờng độ dòng điện:
I

13
= I
24
= I
Đ
= I
M
=
2
(2 )(11 )
11 78 148
M
U U x x
R x x
+
=
+ +
Ta có
3
1
1
3
.
2 2
x I
I x
I
I
= =
và I

1
+ I
3
= I
13


I
3
=
2
2 (11 )
11 78 148
U x
x x

+ +
2 4
2
4
(6 ).6
5 5
I x Ix
I
I

= =
và I
2
+ I

4
= I
24

I
4
=
2
5 ( 2)
11 78 148
U x
x x
+
+ +
Xét tại nút C: I
3
-I
4
=

0,5
* Trờng hợp 1: I
3
-I
4
= 0,5
2
2 (11 )
11 78 148
U x

x x

+ +
-
2
5 ( 2)
11 78 148
U x
x x
+
+ +
= 0,5
2U(22 - 2x -5x - 10) = -11x
2
+ 78x +148 Thay U = 10,6125V

21,225(12 - 7x) = -11x
2
+ 78x + 148
11x
2
- 226,575x + 106,7 = 0
giải phơng trình ta đợc x = 0,5 ; x = 20,12 (Loại) (I)
* Trờng hợp 2: I
3
-I
4
= - 0,5A
2
2 (11 )

11 78 148
U x
x x

+ +
-
2
5 ( 2)
11 78 148
U x
x x
+
+ +
= - 0,5

21,225(12 - 7x) = 11x
2
- 78x - 148
11x
2
+ 70,575x - 402,7 = 0
giải phơng trình ta đợc x
;
-10 ( Loại) ; x = 3,64 (II)
Từ hai trờng hợp (I) và(II) có thể điều chỉnh biến trở:
x = 0,5

tơng ứng với dòng điện từ C đến D
hoặc x = 3,64

tơng ứng với dòng điện từ D đến C ampe kế chỉ
0,5A
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Bài 4
Điện trở của đèn R
Đ
=
2
12
d
d
U
P
=

Cờng độ dòng điện qua biến trở
x d
U
I
R R
=
+

Công suất của biến trở:
2
2
2
.
.
( )
x
x
x d
U R
P I R
R R
= =
+

2
2 2
2
4 . ( )
. . 1
4 ( ) 4 ( )
x d d x
d x d d d x
R R R R
U U
P
R R R R R R

= =

+ +

P đạt cực đại khi R
x
= R
đ
= 12


Khi đó U
đ
= U
x
=
6
2
U
V=
nên đèn sáng bình thờng
0,25
0,25
0,25
0,2 5
0,25
0, 25
Bài 5
0,25
A

1
B
1
A
B
A
2
B
2
Trờng hợp I: Cho ảnhthật
Gọi d
1
,d'
1
, lần lợt là khoảng
cách từ vật và ảnh đến thấu kính
f là tiêu cự của thấu kính
1 1
'
1 1 1 1
1
1 1
'
1 1 1 1
' '
'
'
ABO A B O
A B OA d
AB OA d

OIF A B F
A B A F d f
OI OF f
= =

= =
V : V
V : V
Mà AB = OI , nên
' '
1 1
1
d d f
d f

=
(1)
Trờng hợp II: ảnh ảo
Gọi d
2
,d'
2
, lần lợt là khoảng
cách từ vật và ảnh đến thấu kính
2 2
'
2 2 2 2
2
2 2
'

2 2 2 2
' '
'
'
ABO A B O
A B OA d
AB OA d
OIF A B F
A B A F d f
OI OF f
= =
+
= =
V : V
V : V
mà OI = AB nên
' '
2 2
2
d d f
d f
+
=
(2)
Ta lại có: A
1
A
2
= d
1

- d
2
= 36cm (3)
' '
1 1 2 2 1 2
1 2
2
A B A B d d
AB AB d d
= = = =
(4)
Giải hệ 4 phơng trình (1),(2),(3),(4) ta đợc f = 36cm
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0, 5