Đề thi và đáp án tham khảo thi học sinh giỏi vật lý lớp 9 bồi dưỡng (6)

Phòng Giáo dục và đào tạo
phù ninh

Đề thi chọn học sinh giỏi cấp huyện
lớp 9
Năm học 2011 - 2012
Môn : Vật lý
Ngày thi: 25 tháng 11 năm 2011
Thời gian làm bài:150 phút (không kể thời gian giao
đề)

Câu 1: (4 điểm ) Cùng một lúc, có hai ngời cùng khởi hành
từ A để đi trên quãng đờng ABC (với AB = 2BC). Ngời thứ nhất đi
trên quãng đờng AB với vận tốc 12km/h, quãng đờng BC với vận tốc
4km/h. Ngời thứ hai đi quãng đờng AB với vận tốc 4km/h, quãng đờng BC với vận tốc 12km/h. Ngời nọ đến trớc ngời kia 30 phút. Ai
đến sớm hơn? Tìm chiều dài quãng đờng ABC.
Câu 2: (3 điểm ) Ngời ta đổ
một lợng nớc sôi vào một thùng
0
chứa nớc ở nhiệt độ của phòng
25 C thì thấy khi cân bằng nhiệt độ
của nớc trong thùng là 700C. Nếu đổ lợng nớc sôi trên vào thùng
này nhng ban đầu không chứa gì thì nhiệt độ của nớc khi cân bằng
là bao nhiêu? Biết rằng lợng nớc sôi đổ vào thùng gấp 2 lần lợng nớc nguội. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng
Câu 3 : (4 điểm) Cho mạch điện nh hình vẽ.
Nguồn điện có hiệu điện thế
Đ
Đ
không đổi là U = 33V. Bốn bóng đèn
R
nh nhau và có ghi 6V-12W. Một

B
A
biến trở có ghi 15 - 6A, điện trở R
M
N
= 4.
a. Nếu di chuyển con chạy
Đ
Đ
đến vị trí N, các bóng đèn sẽ sáng
nh thế nào? Tại sao?
b. Muốn cho các bóng đèn
sáng bình thờng phải di chuyển con
chạy về phía nào? Tìm điện trở của
biến trở khi đó.
c. Đặt con chạy ở vị trí M có đợc không? Tại sao?
Câu 4. (5 điểm ) Cho mạch điện nh hình vẽ.
Hiệu điện thế đặt vào mạch UAB = 7V
K
không đổi. Các điện trở R1 = 2, R2 = 3, đèn
R
N
+ _
U
X
có điện trở R3 = 3. RCD là biến trở con chạy.
A B R
R
Ampe kế, khóa K và dây nối có điện trở không
đáng kể.

M
A
a. K đóng, dịch chuyển con chạy trùng
D
C
với C, đèn sáng bình thờng. Xác định số chỉ am
pe kế, hiệu điện thế và công suất định mức của
đèn.
b. K mở, di chuyển con chạy M đến vị trí
sao cho RCM = 1 thì cờng độ dòng điện qua
đèn là 0,5A. Tìm điện trở của biến trở RCD.
c. Đóng khóa K, công suất tiêu thụ trên R2
1

2

3

4

3

1

2


là 0,75W. Xác định vị trí con chạy M và tính số
chỉ ampe kế khi đó.
Câu 5: ( 4 điểm ) Hai gơng

phẳng giống nhau AB và AC đợc
0
B
đặt hợp với nhau một góc 60 ,
mặt phản xạ hớng vào nhau sao cho tam giác ABC
S
là tam giác đều. Một nguồn sáng điểm S di chuyển
.
trên cạnh BC. Ta chỉ xét trong mặt phẳng hình vẽ.
Gọi S1 là ảnh của S qua AB, S2 là ảnh của S1 qua AC.
a. Hãy nêu cách vẽ đờng đi của tia sáng phát
60
A
ra từ S, phản xạ lần lợt trên AB, AC rồi đi về S.
Chứng tỏ rằng độ dài đó bằng SS2;
b. Với vị trí nào của S trên BC để tổng đờng
đi của tia sáng trong câu a là bé nhất?
...........hết..........
Họ và tên thí sinh:................................................... Số báo
danh :................Phòng thi.................
Chú ý: Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm
o

C

Phòng GD & ĐT Phù ninh
Hớng dẫn chấm thi chọn học sinh giỏi cấp
huyện
năm học 2011 - 2012
Môn : vật lý

Câu 1 : ( 4 điểm )
Thời gian ngời thứ nhất đi quãng đờng ABC là :
t1 =

AB
v1

+

BC
v2

=

2BC
12

+

BC
4

=

5BC
12

Thời gian ngời thứ hai đi quãng đờng ABC là :
AB

BC

'

'

2BC

BC

2

1đ

7BC

t2 = v + v = 4 + 12 = 12
Ta thấy t2 > t1 nên ngời thứ nhất đến sớm ngời thứ hai là 30
phút = 0,5h
Vậy ta có :
7.BC
5BC
t2 - t1 = 12 - 12 = 0,5 BC = 3km AB = 2BC = 6km
Ta đợc quãng đờng ABC dài 9km.
Câu 2: ( 3 điểm )
Gọi khối lợng và nhiệt dung riêng của nớc trong phòng là m ,
c ; của thùng là m1 , c1
( m , c , m1 , c 1 > 0 )
Theo bài ra ta có khối lợng nớc sôi là 2m (kg)
Khi đổ 1 lợng nớc sôi vào thùng nớc ta có : Qtỏa = Qthu

1

1đ

0,5đ
1đ
0,5đ
0,5đ


2mc(t2 - tcb1)
= m1c1( tcb1 - t1) + mc (tcb1 - t1)
1đ
2mc (100 -70 ) = m1c1(70 -25 ) + mc (70 - 25 )
60mc
= 45m1c1 + 45mc
15mc
= 45m1c1 mc = 3m1c1 ( *)
Khi đổ 1 lợng nớc sôi vào thùng không chứa nớc thì ta có : Qtỏa
= Qthu

1đ
2mc(t2 - tcb2) = m1c1( tcb2 - t1)
2mc (100 - tcb2)
= m1c1( tcb2 - 25) Thay (*) vào ta đợc :
2.3m1c1(100 - tcb2) = m1c1( tcb2 - 25)

600 - 6 tcb2 = tcb2 - 25
0

t
0,5đ
cb2 89,3 .Vậy nhiệt độ của nớc khi cân
0
bằng là 89,3
Câu 3 : ( 4điểm )
a. (1.5đ)
- Điện trở của đèn: Rd = U = 6 =3
P
12
0,25đ
- Điện trở tơng đơng của đoạn mạch AB:
2 R .2 R
0,5đ
RAB = Rb + 2R + 2 R +R= Rb+Rđ + R = 15 + 3 + 4 = 22





2
dm

d

2

d

d

d

- Cờng độ dòng điện qua mạch: I =

U AB
R AB

=

33
22

= 1,5A

0,25đ

- Vì các bóng đèn giống nhau, nên cờng độ dòng điện qua bóng
đèn :
0,25đ
I
1,5
I12 = I34 = 2 = 2 = 0,75A
- Cờng độ dòng điện định mức qua đèn :
P
Iđm = U = 126 = 2A Ta thấy I12 < Iđm nên đèn sáng yếu.
b. (1.5đ) - Đèn sáng bình thờng thì : I12 = I34 = 2A
- Cờng độ dòng điện qua mạch: IAB = I12 + I34 = 2 + 2 = 4A
- Điện trở tơng đơng của đoạn mạch AB :
RAB = Rb + Rđ + R = UI = 33

= 8,25
4
Rb = 8,25 - Rđ - R = 8,25 - 3 - 4 = 1,25
Vậy phải dịch chuyển con chạy về phía M
c.(1đ) Khi đặt con chạy ở vị trí M thì RMN không tham gia vào
mạch điện nên ta có:
Cờng độ dòng điện qua mạch :
U
U
4,71A
IAB = R = R + R = 33
7

0,25đ

dm

0,5đ

AB

'

AB

AB

AB

1đ

0,5đ

AB

d

- Cờng độ dòng điện qua bóng đèn : I12 = I34 = I = 4,271
2
2,4A
Ta thấy : I12 > Iđm : đèn quá sáng dễ bị hỏng Không nên đặt
con chạy ở vị trí M
''

AB

0,5đ


Câu 4: ( 5 điểm )
a. ( 1,5đ)
- Khi k đóng di chuyển con chạy trùng với C. Mạch điện gồm : (
R2 // R3 ) nt R1
R2
R3

A

0,25đ

B

R1

R2 .R3

- Điện trở tơng đơng của mạch điện : Rtđ = R + R + R1 = 33+.33 + 2 0,25đ
= 3,5
U
7
0,25đ
- Cờng độ dòng điện chạy qua mạch chính : IAB = R = 3,5 = 2A
R .R
0,25đ
- Hiệu điện thế hai đầu đèn : Uđ = I . R + R = 2.1,5 = 3V Uđm =
Uđ = 3V
0,25đ
- Công suất định mức của đèn : P = UR = 3 = 3W
2

3

td

2

3

2

3

2

2

d

3

3

0,25đ

U2

- Số chỉ của Ampe kế : IA = I2 = R = 33 = 1A.
b. (1,5đ)
- Khi K mở mạch điện gồm : R nt{ R // ( R ntR )} ntR
2

CM

2

MD

3

0,25đ

1

R2
A

R1

RCM

B

N

M
X
R3

RMD

Rtđ = RCM +

( R3 + RMD ).R2
R3 + RMD + R2

+ R1 = 1 +

( 3 + RMD ).3
6 + RMD

+2 = 3 +
0,25đ

9 + 3RMD
6 + RMD

Rtđ =

27 + 6 RMD
6 + RMD
U

7( 27 + 6 RMD )

- Cờng độ dòng điện qua mạch chính : I = R = 6 + R
- Hiệu điện thế hai đầu R2 :
( R + R ).R
7.( 6 + R ) 3.( 3 + R )
21.( 3 + R )
U2 = I. R + R + R = 27 + 6 R . 6 + R
= 27 + 6 R
- Cờng độ dòng điện qua đèn :
21
U
Iđ = R + R = 27 + 6R = 0,5A RMD = 2,5
Vậy RCD = RCM + RMD = 2,5 + 1 = 3,5
td

3

3

MD

MD

2

MD

2

MD

2

3

MD

MD

MD

MD

MD

MD

0,25đ

MD

0,25đ
0,25đ
0,25đ


c. ( 2đ)
- Khi K đóng mạch điện gồm : [{ ( R

CM

// RMD ) nt R2 } // R3 ] ntR1

RCM
M

R2

A

N

RDM

R1

B

0,25đ

X
R3

- Gọi RDM = x ( 0 x 3,5 ) RCM = 3,5 - x
x.( 3,5 x )
- Ta có điện trở RAM = 3,5 = 3,5x3,5 x
2

( R + R ).R
RAN = R AM + R 2+ R3
AM
2
3

RAB =

=

3 x 2 + 10,5 x + 31,5
x 2 + 3,5 x + 21

3 x 2 + 10,5 x + 31,5
+
x 2 + 3,5 x + 21

2=

7.( x 2 + 3,5 x + 21)
IAB =

5 x 2 + 17,5 x + 73,5

73,5
5 x + 17,5 x + 73,5
2

Ta lại có : I2 =

5 x 2 + 17,5 x + 73,5
x 2 + 3,5 x + 21

I2 =

0,25đ

3
7.( x 2 + 3,5 x + 21)
2
. x + 3,5x + 10,5
5 x 2 + 17,5 x + 73,5 3 +
3,5
7.3.3,5
= 5 x 2 + 17,5 x + 73,5 =

0,25đ

(1)

P2
R2

=

0,75
= 0,25
3

= 0,5 A

0,25đ

(2)
73,5
Từ (1) và (2) ta có : 5 x + 17,5 x + 73,5 = 0,5 A -5x2+ 17,5x +
73,5 = 147
-5x2+ 17,5x - 73,5 = 0 x = 1,75
Vậy khi RCM = RDM = 1,75 hay con chạy M nằm ở trung điểm
CD thì PR2 = 0,75W.
- Số chỉ của Ampe kế : IA = ICM = I = 02,5 = 0,25A.
2

2

2

Câu 5 : (4 điểm )
- HS nêu đợc cách dựng cho 0.5điểm
- Vẽ hình đúng cho 0,5 điểm

a. ( 2đ) - S1 là ảnh của S qua gơng AB
qua AB



S1 đối xứng với S

0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ


qua AC

- S2 là ảnh của S qua gơng AB



S2 đối xứng với S1 0.5đ

Ta nối S2 với S cắt AC tại J, nối J với S1 cắt AB tại I
SI, IJ, JS là ba đoạn của tia sáng cần dựng
Tổng độ dài ba đoạn : SI + IJ + JS = S1I + IJ + JS =
S1J + JS = S2J + JS = S2S
( Đối xứng trục )
Vậy SI + IJ + JS = SS2 ( đpcm)


1đ

B

S1

S
I

J

A

C

H

( 0.5đ)

S2

b.( 2đ) Tìm vị trí của S trên BC để SS2 nhỏ nhất
Ta có : S1AS = 2S1AB (1)
S1AS2 = 2S1AC ( 2)
Lấy (2) - (1) ta đợc: S1AS2 - S1AS = 2(S1AC - S1AB)
SAS2 = 2SAB
SAS2 = 1200
Từ A kẻ đờng cao AH ( vuông góc S2S)
Xét cân SAS2 tại A có A = 1200 ASS2 = AS2S =300
SS2 = 2SH = 2. SA. 3 = SA. 3
2

SS2 nhỏ nhất SA nhỏ nhất AS là đờng cao của
ABC
S là trung điểm của BC.

0.25đ
0.5đ

0.75đ


đều 0.5đ


Ghi chú : - Nếu đáp số nào thiếu hoặc sai đơn vị thì trừ một phần hai
số điểm ứng với đáp số đó nhng toàn bài không trừ quá 0,5 điểm
- Nếu thí sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa.