Đề thi Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý lớp 9 số 6

PHÒNG GD& ĐT

KỲ THICHỌN HSG VÂT LÝ
NĂM HỌC 2009 - 20010
Thời gian: 150 phút
( Không kể thời gian phát đề)
Bài 1 ( 4,0 điểm )
Hai quả cầu đặc, thể tích mỗi quả là V = 200cm
3
, được nối với nhau bằng một sợi
dây mảnh, nhẹ, không co dãn, thả trong nước ( Hình 1 ) .
Khối lượng riêng của quả cầu bên trên là
D
1
= 300 kg/m
3
, còn khối lượng riêng của
quả cầu bên dưới là D
2
= 1200 kg/m
3
.
Hãy tính :
a. Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của
quả cầu phía trên khi hệ vật cân bằng ?
b. Lực căng của sợi dây ?
Cho khối lượng riêng của nước là D
n
= 1000kg/ m
3
.

Hình 1
Bài 2 (4điểm )
Dùng một bếp dầu để đun sôi một lượng nước có khối lượng m
1
= 1 kg, đựng trong
một ấm bằng nhôm có khối lượng m
2
= 500g thì sau thời gian t
1
= 10 phút nước sôi .
Nếu dùng bếp dầu trên để đun sôi một lượng nước có khối lượng m
3
đựng trong ấm
trên trong cùng điều kiện thì thấy sau thời gian 19 phút nước sôi . Tính khối lượng
nước m
3
? Biết nhiệt dung riêng của nước, nhôm lần lượt là c
1
= 4200J/kg.K ; c
2
=
880J/kg.K và nhiệt lượng do bếp dầu tỏa ra một cách đều đặn .
Bài 3 ( 6,0 điểm )
Cho mạch điện như hình 2 . Biết R
1
= R
3
= 30Ω ; R
2
= 10Ω ; R

4
là một biến trở.
Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là U
AB
= 18V không đổi .
Bỏ qua điện trở của dây nối và của ampe kế .
a. Cho R
4
= 10Ω . Tính điện trở tương đương
của đoạn mạch AB và cường độ dòng điện
mạch chính khi đó ?
b. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở bằng
bao nhiêu để ampe kế chỉ 0,2A và dòng điện
chạy qua ampe kế có chiều từ C đến D ?
Hình 2
Bài 4:(2.5 điểm)
Cú ba điện trở cú giỏ trị lần
lượt làR; 2R; 3R mắc nối tiếp với
nhau vào hiệu điện thế U không
đổi. Dựng vôn kế ( điện trở R
V
)
để đo hiệu điện thế giữa hai đầu
R và 2R thỡ được cỏc trị số
U
1
= 40,6V và U
2
= 72,5V .
Nếu mắc vôn kế này vào hai đầu điện

trở 3R thỡ vôn kế chỉ bao nhiờu?
A
R
1
C
R
2
R
3
R
4
D
A
B
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
V
R
2R 3R
BIỂU ĐIỂM VÀ ĐÁP ÁN
NĂM HỌC : 2009 – 20010
BÀI NỘI DUNG ĐIỂM
Bài 1
( 4,0
đ )
Bài 2
(4 đ )
a. (2.5đ )
Mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực :
Trọng lực, lực đẩy acsimet, lực
căng của sợi dây ( Hình vẽ )

Do hệ vật đứng cân bằng nên ta có :
P
1
+ P
2
= F
1
+ F
2

10D
1
V+ 10D
2
V = 10D
n
V
1
+ 10D
n
V
( V
1
là thể tích phần chìm của quả
cầu bên trên ở trong nước )
 D
1
V+ D
2
V = D

n
V
1
+ D
n
V

n
n
D
DDDV
V
)(
21
1
−+
=

)(100
2
200
21000
)10001200300(
3
1
cm
VV
V ===
−+
=

Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu bên trên là :
V
2
= V – V
1
= 200 - 100 = 100 ( cm
3
) .
b. ( 1,5 đ )
Do quả cầu dưới đứng cân bằng nên ta có :
P
2
= T + F
2
 T = P
2
- F
2
 T = 10D
2
V – 10D
n
V
 T = 10V( D
2
– D
n
)
 T = 10. 200. 10

-6
( 1200 – 1000 ) = 0,4 ( N )
Vậy lực căng của sợi dây là 0,4 N
Gọi Q
1
và Q
2
lần lượt là nhiệt lượng mà bếp cung cấp cho nước và ấm
trong hai lần đun , ∆t là độ tăng nhiệt độ của nước . Ta có :
Q
1
= ( m
1
c
1
+ m
2
c
2
)∆t
Q
2
= ( m
3
c
1
+ m
2
c
2

)∆t
Do bếp dầu tỏa nhiệt đều đặn nên thời gian đun càng lâu thì nhiệt
lượng tỏa ra càng lớn . Do đó ta có :
Q
1
= kt
1
; Q
2
= kt
2

( k là hệ số tỉ lệ ; t
1
và t
2
là thời gian đun tương ứng )
Suy ra :
kt
1
= ( m
1
c
1
+ m
2
c
2
)∆t ( 1 )
kt

2
= ( m
3
c
1
+ m
2
c
2
)∆t ( 2 )
Chia từng vế của ( 2 ) cho ( 1 ) ta được :
2211
2213
1
2
cmcm
cmcm
t
t
+
+
=
=>
11
12222211
3
)(
tc
tcmtcmcm
m

−+
=
( 3 )
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
P
1
T
T
F
2
F
1
P
2
thay số vào ( 3 ) ta tìm được m
3
≈ 2 ( kg )

Vậy khối lượng nước m
3
đựng trong ấm là 2 kg .
0,5đ
0,5đ
Bài 3
( 6,0
đ )
a. ( 2,0đ)
Do ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D
Mạch điện được mắc như sau : ( R
1
// R
3
) nt ( R
2
// R
4
)
Vì R
1
= R
3
= 30 Ω nên R
13
= 15Ω
Vì R
2
= R
4

= 10 Ω nên R
24
= 5Ω
Vậy điện trở tương đương của mạch điện là :
R
AB
= R
13
+ R
24
= 15 + 5 = 20 ( Ω )
Cường độ dòng điện mạch chính là :
)(9,0
20
18
A
R
U
I
AB
AB
===
b. (4,0đ)
Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong mạch chính
Do ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D
Mạch điện được mắc như sau :
( R
1
// R
3

) nt ( R
2
// R
4
)
Do R
1
= R
3
nên
I
1
= I
3
=
2
I
I
2
=
I
RR
R
42
4
+

Cường độ dòng điện qua ampe kế là :
=> I
A

= I
1
– I
2
=
I
RR
R
I
42
4
2 +
−
=> I
A
=
)10(2
)10(
)(2
)(
4
4
42
42
R
RI
RR
RRI
+
−

=
+
−
= 0,2 ( A ) ( 1 )
Điện trở của mạch điện là :
R
AB
=
4
4
42
421
10
.10
15
.
2 R
R
RR
RRR
+
+=
+
+
Cường độ dòng điện mạch chính là :
I =
4
4
4
4

25150
)10(18
10
.10
15
18
R
R
R
R
R
U
AB
+
+
=
+
+
=
( 2 )
Thay ( 2 ) vào ( 1 ) rồi rút gọn ta được :
14R
4
= 60
=> R
4
=
7
30
( Ω ) ≈ 4,3 ( Ω )

0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
A
R
1
C
R
2
R
3
R
4
D
I
2
I
1
I
A
I
I

3
I
1
I
4
B
A
Bài 4
( 6,0đ )
1.
a. 2,0 đ
Khi K mở mạch điện như hình vẽ sau :
Điện trở tương đương của mạch điện là :
R
AB
=
84
648
6)48(
)(
3
421
421
=+
++
+
=+
++
+
R

RRR
RRR
( Ω )
Số chỉ của ampe kế là :
I
A
=
)(75,0
8
6
A
R
U
AB
AB
==
B,2,0 đ
Khi K đóng điện như hình vẽ sau :
Do R
2
= R
3
= 4Ω , nên R
DC
= 2 ( Ω )
R
ADC
=R
4
+ R

DC
= 6 + 2 = 8 ( Ω ) = R
1
Vậy điện trở tương đương của mạch điện là :
R
AB
=
2
1
R
=
4
2
8
=
( Ω )
U
DC
=
)(5,16.
26
2
4
VU
RR
R
AB
DC
DC
=

+
=
+
Số chỉ của ampe kế là :
I
A
=
)(375,0
4
5,1
3
A
R
U
DC
==
2. 1,0 đ
Khi thay khóa K bằng điện trở R
5

sơ đồ mạch điện như hình vẽ sau :
Dễ dàng thấy khi dòng điện
qua R
2
bằng không thì mạch điện
là mạch cầu cân bằng nên ta có :
)(33,5
3
168
4

6
5
5
5
1
3
4
Ω≈==>==>
=
R
R
R
R
R
R
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
A
R
1
R
2
R

4
D
R
3
A
B
C
A
R
4
R
1
R
2
D
C
R
3
R
5
B
A
A
R
2
D
R
4
C
R

1
R
3
A
B