Đề thi học sinh giỏi môn Vật lý lớp 9 số 10

SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KỲ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH
Năm học 2013 - 2014
Đề thi môn: Vật lý lớp 9 - Bảng A
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Bài 1. Cơ học (4 điểm)
a) Anh cảnh sát giao thông ngồi trên một chiếc ôtô chạy trên một đường thẳng dùng máy
đo để đo vận tốc của một chiếc ôtô chạy trước đó và một chiếc ôtô chạy sau đó, cả ba xe chạy
cùng chiều. Máy cho biết vận tốc của xe phía trước và xe phía sau tương ứng là v
1
=7m/s và
v
2
=12m/s. Biết vận tốc của các xe này đối với mặt đường lần lượt là V
1
=90km/h và V
2
=72km/h.
Máy đo cho biết độ lớn vận tốc của các vật chuyển động đối với máy. Hãy xác định vận tốc của
xe cảnh sát đối với mặt đường.
b) Một cái cốc hình trụ thành và đáy rất mỏng có độ cao H và thể tích V khi thả nổi theo
phương thẳng đứng trên mặt một chất lỏng có khối lượng riêng D chứa trong một thùng lớn thì
đáy cốc ngập sâu vào chất lỏng một khoảng h. Nếu cho cốc chìm hoàn toàn xuống đáy thùng
(không khí không đọng lại trong cốc) thì lực mà đáy thùng tác dụng lên cốc là bao nhiêu?
Bài 2. Nhiệt học (4 điểm)
Có ba cái bình cách nhiệt giống nhau chứa những lượng dầu như nhau ở cùng nhiệt độ
trong phòng. Người ta thả vào bình thứ nhất một khối kim loại đã được nung nóng và chờ cho
đến khi cân bằng nhiệt thì lấy khối kim loại ra và thả vào bình thứ hai. Chờ cho bình thứ hai đạt
tới trạng thái cân bằng nhiệt thì khối kim loại lại được lấy ra và thả vào bình thứ ba. Dầu trong
bình thứ ba sẽ được nâng lên bao nhiêu độ nếu dầu trong bình thứ hai tăng thêm 5
0
C và dầu

trong bình thứ nhất tăng thêm 20
0
C? Dầu không bị trào ra khỏi bình trong suốt quá trình trên.
Bài 3. Điện, từ học (7 điểm)
1. Một em học sinh dùng 5 điện trở để lắp thành một mạch điện
gồm hai nhánh song song như hình 1. Giá trị các điện trở đó là
R
1
=R
2
=1Ω; R
3
=2Ω; R
4
=3Ω và R
5
=5Ω. Khi mắc đoạn mạch trên vào
một hiệu điện thế có thể thay đổi được, đo hiệu điện thế này và cường
độ dòng điện tương ứng qua các nhánh, em này đã vẽ được hai
đoạn đồ thị phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế
như hình 2.
1a) Nhánh nào có điện trở lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần
so với nhánh kia? Nhánh I (ứng với đường số I trên đồ thị) có thể
bao gồm những điện trở nào trong 5 điện trở đã cho trên đây?
1b) Khi mắc mạch vào một hiệu điện thế không đổi, để công
suất tiêu thụ trên toàn mạch lớn nhất thì trên nhánh có hai điện trở
phải mắc những điện trở nào? Tại sao?
2. Một thí nghiệm được bố trí như hình 3: Ống nhôm M được đặt nằm ngang tiếp xúc
vuông góc với hai giá dẫn điện 1 và 2 gắn trên
một đế cách điện. Giá 1 được nối với cực âm của

nguồn điện, giá 2 được nối với cực dương qua
một công tắc. Khi đóng mạch điện, em có thể
quan sát được gì đối với ống nhôm? Hãy giải
thích hiện tượng quan sát được.
Bài 4. Quang học (5 điểm)
Cho một thấu kính hội tụ và một điểm sáng S như hình 4. Trong đó F và F' là hai tiêu
điểm của thấu kính.
a) Vẽ ảnh S' của S qua thấu kính.
b) Hãy mô tả chuyển động của điểm S' khi cho điểm S
dịch lại gần thấu kính theo phương song song với trục chính.
c) Nếu để yên vị trí ban đầu, dùng tấm bìa che khuất một
nửa thấu kính thì ảnh S' của S sẽ thay đổi thế nào?
Hình 1
I(A)
U(V)
1
2
3
4
5
0
8
16
24 32 40
Hình 2
I
II
1
2
Hình 3

Đề chính thức
S
F
F'
Hình 4
==== Hết ====
Đáp án và hướng dẫn chấm điểm môn:
Vật lý lớp 9 - Bảng A
Bài 1. Cơ học (4 điểm)
a) Đổi đơn vị:
./20/72;/25/90
21
smhkmVsmhkmV ====
0,25
Máy chỉ đo độ lớn vận tốc đối với máy (tức là vận tốc chuyển động tương đối của
xe trước và xe sau đối với xe cảnh sát) nên không biết rõ các xe này chuyển động ra xa
dần hay gần lại dần xe cảnh sát. Vì vậy, mỗi trường hợp ta phải xét cả hai khả năng: ra xa
và lại gần. Gọi V
0
là vận tốc xe cảnh sát đối với mặt đường.
0,25
* Xét chuyển động tương đối giữa xe cảnh sát và xe phía trước:
- Nếu 2 xe chuyển động ra xa nhau:
./18
110
smvVV =−=
- Nếu 2 xe chuyển động lại gần nhau:
./32
110
smvVV =+=

0,5
* Xét chuyển động tương đối giữa xe cảnh sát và xe phía sau:
- Nếu 2 xe chuyển động ra xa nhau:
./32
220
smvVV =+=
- Nếu 2 xe chuyển động lại gần nhau:
./8
220
smvVV =−=
0,5
Trong cả hai trường hợp thì V
0
chỉ được phép nhận một giá trị. Vậy vận tốc của xe
cảnh sát chỉ có thể là
./2,115/32
0
hkmsmV ==
0,5
b) Gọi P là trọng lượng của cốc. Khi cốc nổi trên mặt chất lỏng, lực đẩy Acshimet
tác dụng lên cốc là:
DShF
A
10=
, trong đó diện tích đáy cốc là:
.
H
V
S =
0,5

Khi cốc nổi lực này sẽ cân bằng với trọng lượng của cốc:
.10
H
h
DVP =
0,5
Khi cốc chìm xuống đáy bình, lực mà đáy bình tác dụng lên đáy cốc bằng hiệu của
trọng lượng của cốc và lực đẩy Acshimet:
A
FPF −=
.
0,5
Nhưng lực đẩy Acshimet là không đáng kể (vì cốc có thành và đáy rất mỏng, phần
chất lỏng bị chiếm chỗ cũng không đáng kể). Vậy khi đó lực mà cốc tác dụng lên đáy
bình bằng trọng lượng của nó:
.10
H
h
DVP =
0,5
Bài 2. Nhiệt học (4 điểm)
Giả sử nhiệt dung của khối kim loại là C, nhiệt dung của mỗi bình có dầu là C
b
. Gọi
t
0
là nhiệt độ ban đầu của dầu, nhiệt độ sau của bình thứ nhất, thứ hai và thứ ba là t
1
, t
2

và
t
3
.
0,5
Khi khối kim loại được mang từ bình thứ nhất sang bình thứ hai thì nó tỏa một
nhiệt lượng là
)(
21
ttC −
, bình thứ hai nhận nhiệt lượng
)(
02
ttC
b
−
và nhiệt lượng này
phải bằng nhau:
)()(
0221
ttCttC
b
−=−
(1)
0,5
Tương tự, có thể viết phương trình truyền nhiệt khi mang khối kim loại từ bình thứ
hai sang bình thứ ba:
)()(
0332
ttCttC

b
−=−
(2)
0,5
Ta nhận thấy:
).(15520)()(
0
020121
Ctttttt =−=−−−=−
0,5
Giả sử nhiệt độ trong bình thứ ba được tăng thêm một lượng
03
ttt −=∆
. Khi đó:
ttttttt ∆−=−−−=− 5)()(
030232
(3)
0,5
Giải hệ (1), (2) và (3) ta nhận được:
.25,1
0
Ct =∆
1,5
Bài 3. Điện từ học (7 điểm)
a) Các nhánh đều tuân theo định luật Ôm nên đồ thị phụ thuộc của dòng điện vào
hiệu điện thế là đường thẳng (R không đổi). Nên có thể tính R bằng một điểm bất kỳ trên
đồ thị:
Nhánh I:
);(8
1

8
1
Ω==r
nhánh II:
).(4
2
8
2
Ω==r
Như vậy nhánh I có điện trở lớn
gấp đôi điện trở của nhánh II.
1,25
Vì nhánh I có điện trở là 8Ω, nên nhánh này có thể bao gồm:
* R
4
và R
5
.
* R
1
, R
3
và R
5
.
* R
2
, R
3
và R

5
.
0,75
b) Công suất tiêu thụ trên một mạch điện tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch
đó:
.
2
R
U
UIP ==
0,5
Mạch điện đã cho có hai nhánh song song. Điện trở tương đương của mạch song
song nhỏ hơn điện trở của một nhánh bất kỳ. Thật vậy, giả sử mạch có hai nhánh có điện
trở r
1
và r
2
và giả sử r
1
bé hơn. Rõ ràng:
.
1111
1
211
rR
Rrrr
<⇒=+<
1,0
Do đó để có điện trở tương đương của mạch nhỏ nhất, ta cần xác định cách chọn
các điện trở sao cho có một nhánh có điện trở nhỏ nhất có thể được.

0,5
Muốn vậy, ta cần chọn hai điện trở nhỏ nhất mắc vào nhánh có hai điện trở. Tức là
nhánh có hai điện trở phải là các điện trở R
1
và R
2
.
Còn nhánh có 3 điện trở chính là R
3
, R
4
và R
5
.
0,5
2. Khi đóng mạch có thể quan sát được ống nhôm chuyển động lăn sang phải 1,0
Khi đóng mạch sẽ có dòng điện chạy qua ống nhôm, nhưng ống nhôm được đặt
trong từ trường của một nam châm hình chữ U nên bị từ trường tác dụng lực làm nó
chuyển động.
0,5
Vì giá 2 được nối với cực dương của nguồn điện nên dòng điện chạy qua ống nhôm
sẽ theo chiều từ phía trước ra phía sau trang giấy
0,5
Áp dụng quy tắc bàn tay trái, ta xác định được lực từ hướng sang phải. Nên ống
nhôm bị đẩy về bên phải.
0,5
Bài 4. Quang học (5 điểm)
a) Vẽ ảnh S' của S qua thấu kính: Dùng 2 tia nào
đó, nên dùng tia qua quang tâm và tia song song với trục
chính.

1,0
b) Khi S đến gần thấu kính theo phương song song với trục chính thì tia ló qua F'
không thay đổi, nên ảnh chỉ có thể nằm trên tia này.
0,5
Nhưng khi S càng gần thấu kính thì tia qua
quang tâm cắt tia qua F' càng ra xa thấu kính. Vì vậy,
trong khi S đến gần thấu kính nhưng chưa tới vị trí
ngang tiêu điểm thì S' chuyển động ngày càng xa thấu
kính và chuyển động theo tia IS' như hình vẽ.
0,75
Cho đến khi S ngang với tiêu điểm thì hai tia trên không cắt nhau nên không tạo
ảnh (nói cách khác là ảnh ở xa vô cùng)
0,5
S
F
F'
S'
S
F'
S'
S
F
F'
S'
I
Khi S vào phía trong tiêu điểm thì đường kéo dài của hai
tia trên cắt nhau trước thấu kính. Vậy khi đó cho ảnh ảo. Mặt
khác khi S càng gần thấu kính thì điểm cắt (tức là ảnh ảo) cũng
càng gần thấu kính và chuyển động trên đường kéo của tia IS'.
0,75

Khi S sát với thấu kính thì S' cũng vừa tiến sát đến thấu kính 0,5
c) Tất cả các tia xuất phát từ S, qua thấu kính thì đều đến hội tụ tại S'. Nếu che
khuất một nửa thấu kính thì chỉ có một nửa số tia đến được S'
0,5
Vì vậy vị trí S' vẫn giữ nguyên nhưng độ sáng của nó giảm đi một nửa 0,5
F