Đề thi Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý lớp 9 số 5

PHÒNG GD&ĐT KỲ THI CHỌN HSG CẤP HUYỆN
MÔN: VẬT LÝ 9
Năm học: 2008- 2009
( Thời gian 120 phút không kể thời gian chép đề)
Câu1: (4 điểm)
Có hai bình cách nhiệt, bình 1 chứa m
1
= 2kg nước ở t
1
= 20
0
C, bình 2 chứa m
2
= 4kg nước ở nhiệt độ t
2
= 60
0
C . Người ta rót một lượng nước m từ bình 1 sang
bình 2, sau khi cân bằng nhiệt, người ta lại rót một lượng nước như vậy từ bình 2
sang bình 1. nhiệt độ cân bằng ở bình 1 lúc này là t’
1
= 21,95
0
C :
a) Tính lượng nước m và nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt trong bình 2 ( t’
2
) ?
b) Nếu tiếp tục thực hiện như vậy một lần nữa, tìm nhiệt độ khi có cân bằng
nhiệt ở mỗi bình lúc này ?
Câu2: (6 điểm)
Cho mạch điện sau như hình vẽ

Biết U = 6V , r = 1Ω = R
1
; R
2
= R
3
= 3Ω. U r
Số chỉ trên A khi K đóng bằng 9/5 số chỉ R
1
R
3
của A khi K mở. Tính :
a/ Điện trở R
4
? R
2 K
R
4
A
b/ Khi K đóng, tính I
K
?
Câu3:(6 điểm)
Một vật sáng AB đặt tại một vị trí trước một thấu kính hội tụ, sao cho AB
vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục chính, ta thu được một
ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Sau đó, giữ nguyên vị trí vật AB và dịch chuyển thấu
kính dọc theo trục chính, theo chiều ra xa vật một đoạn 15cm, thì thấy ảnh của nó
cũng dịch chuyển đi một đoạn 15cm so với vị trí ảnh ban đầu. Tính tiêu cự f của
thấu kính (không sử dụng trực tiếp công thức của thấu kính).
Câu4: (4điểm)

Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng
cụ gồm: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện
trở, một điện trở R
0
đã biết giá trị, một biến trở con chạy R
b
có điện trở toàn phần
lớn hơn R
0
, hai công tắc điện K
1
và K
2
, một số dây dẫn đủ dùng. Các công tắc điện
và dây dẫn có điện trở không đáng kể.
Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn.

HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu
ý
NỘI DUNG điểm
1
a
Viết Pt toả nhiệt và Pt thu nhiệt ở mỗi lần trút để từ đó có :
+ Phương trình cân bằng nhiệt ở bình 2 :
m.(t’
2
- t
1
) = m

2
.( t
2
- t’
2
) (1)
0.5
+ Phương trình cân bằng nhiệt ở bình 1 :
m.( t’
2
- t’
1
) = ( m
1
- m )( t’
1
- t
1
) (2)
+ Từ (1) & (2) ⇒
2
11122
2
)'(.
'
m
ttmtm
t
−−
=

= ? (3) .
Thay (3) vào (2) ⇒ m = ? ĐS : 59
0
C và 100g
0.5
1
0.5
b Để ý tới nhiệt độ lúc này của hai bình, lí luận tương tự như trên ta có
kết quả là : 58,12
0
C và 23,76
0
C
1.5
2
a
• Khi K mở, cách mắc là ( R
1
nt R
3
) // ( R
2
nt R
4
)
⇒ Điện trở tương đương của mạch ngoài là
4
4
7
)3(4

R
R
rR
+
+
+=
⇒ Cường độ dòng điện trong mạch chính : I =
4
4
7
)3(4
1
R
R
U
+
+
+
0.25
0.5
0.5
Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là U
AB
=
I
RRRR
RRRR
.
))((
4321

4231
+++
++
⇒ I
4
=
=
+++
+
=
+
4321
31
42
).(
RRRR
IRR
RR
U
AB

4
519
4
R
U
+
0.25
0.5
• Khi K đóng, cách mắc là (R

1
// R
2
) nt ( R
3
// R
4
)
⇒ Điện trở tương đương của mạch ngoài là
4
4
412
159
'
R
R
rR
+
+
+=
0.25
0.25
⇒ Cường độ dòng điện trong mạch chính lúc này là :
I’ =
4
4
412
159
1
R

R
U
+
+
+
. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là
U
AB
=
'.
.
43
43
I
RR
RR
+
⇒ I’
4
=
=
+
=
43
3
4
'.
RR
IR
R

U
AB

4
1921
12
R
U
+
0.5
0.5
⇒ I’
4
=
=
+
=
43
3
4
'.
RR
IR
R
U
AB

4
1921
12

R
U
+
0.5
* Theo đề bài thì I’
4
=
4
.
5
9
I
; từ đó tính được R
4
= 1Ω
0.5
b
Trong khi K đóng, thay R
4
vào ta tính được I’
4
= 1,8A và I’ = 2,4A
0.5
⇒ U
AC
= R
AC
. I’ = 1,8V
⇒ I’
2

=
A
R
U
AC
6,0
2
=
. Ta có I’
2
+ I
K
= I’
4
⇒ I
K
= 1,2A
0.5
0.5
3
- Gọi khoảng cách từ vật đến thấu
kính là d, khoảng cách từ ảnh đến
thấu kính là d’.
Ta tìm mối quan hệ giữa d, d’ và f:

∆
AOB ~
∆
A'OB'

⇒

A B OA d
= =
AB OA d
′ ′ ′ ′
;

∆
OIF' ~
∆
A'B'F'

⇒

A B A F A B
= =
OI OF AB
′ ′ ′ ′ ′ ′
′
;
hay
d - f
=
f
′
d
d
′

⇒
d(d' - f) = fd'
⇒
dd' - df = fd'
⇒
dd' = fd' + fd ;
Chia hai vế cho dd'f ta được:
1 1 1
= +
f d d
′
(*)
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
- Ở vị trí ban đầu (Hình A):
A B d
= = 2
AB d
′ ′ ′
⇒
d’ = 2d
Ta có:
1 1 1 3
= + =
f d 2d 2d
(1)

0.5
0.5
- Ở vị trí 2 (Hình B): Ta có:
2
d = d + 15
. Ta nhận thấy ảnh
A B
′′ ′′

không thể di chuyển ra xa thấu kính, vì nếu di chuyển ra xa thì lúc
đó
2
d = d
′ ′
, không thoả mãn công thức (*). Ảnh
A B
′′ ′′
sẽ dịch chuyển
về
phía gần vật, và ta có: O’A” = OA’ - 15 - 15 = OA’ - 30
hay:
2
d = d - 30 = 2d - 30
′ ′
.
0.5
0.5
Ta có phương trình:
2 2
1 1 1 1 1

= + = +
f d d d + 15 2d - 30
′
(2)
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: f = 30(cm).
0.5
0.5
4
- Bố trí mạch điện như hình vẽ (hoặc mô tả đúng cách mắc)
- Bước 1: Chỉ đóng K
1
, số chỉ am pe kế là I
1
.Ta có: U = I
1
(R
A
+ R
0
)
0.5
1.0
- Bước 2: Chỉ đóng K
2
và dịch chuyển con
chạy để ampe kế chỉ I
1
. Khi đó phần biến trở
0.5
A

B
A ' '
B ' '
O 'F
F '
I '
d
d '
2 2
Hình A
A
B
A '
B '
OF
F '
I
Hình B
+
_
A
R
R
U
K
K
1
2
0
b

tham gia vào mạch điện có giá trị bằng R
0
.
- Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của
biến trở ở bước 2 rồi đóng cả K
1
và K
2
, số
chỉ ampe kế là I
2
.
0.5
Ta có: U = I
2
(R
A
+ R
0
/2) (2)
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được:

1 2 0
2 1
(2 )
2( )
A
I I R
R
I I

−
=
−
.
0.5
0.5
0.5