Đề thi và đáp án tham khảo thi học sinh giỏi vật lý lớp 9 bồi dưỡng (16)

PHÒNG GD&ĐT
THANH OAI
Đề thi chính thức

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
NĂM HỌC 2015 - 2016
Môn thi: VẬT LÝ
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)

Câu 1 (4,0 điểm): Có hai bình cách nhiệt đựng cùng một chất lỏng. Một học sinh lần lượt múc
từng ca chất lỏng ở bình 1 đổ vào bình 2 và ghi lại nhiệt độ khi cân bằng sau mỗi lần đổ là:
t1=100C, t2=17,50C, t3 (bỏ sót không ghi), t4 = 250C. Hãy tìm nhiệt độ t3 và nhiệt độ t01 của chất lỏng
ở bình 1. Coi nhiệt độ và khối lượng mà mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 1 là như nhau. Bỏ qua sự trao
đổi nhiệt giữa chất lỏng với bình, ca và môi trường bên ngoài.
Câu 2: (4,5 điểm)Cho mạch điện như hình 1, trong đó các vôn kế giống nhau. Nếu mắc hai điểm
M và N vào một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U
thì
V1
P
M
ampe kế chỉ I1 = 3 mA và có 2 vôn kế cùng chỉ 12 V. Còn
R
nếu mắc các điểm P và Q vào nguồn điện nói trên thì ampe
kế
V2
chỉ I2 = 15 mA.
A
1) Tính điện trở của mỗi vôn kế và giá trị U.
Q
N
V3

2) Nếu mắc hai điểm M và Q vào nguồn điện
trên thì số chỉ của các vôn kế và ampe kế lúc này
Hình 1
bằng bao nhiêu?
Câu 3 (4 điểm): Câu IV: Một bình nhỏ, thành rất mỏng được giữ cố định trong một bình lớn như
hình 2. Ở đáy bình nhỏ có một lỗ tròn trong đó có đặt vừa khít một cái nút hình trụ chiều cao h =
20 cm. Nút này có thể chuyển động không ma sát theo phương thẳng đứng. Trong bình nhỏ có
chứa dầu, bình lớn chứa nước. Khi nút nằm cân bằng, mực chất lỏng trong bình lớn và nhỏ là như
nhau. Mực dầu trong bình nhỏ có độ cao H = 15cm. Trọng lượng riêng
của dầu là d1 = 8000 N/m3, của nước là d2 = 10000 N/m3, của chất làm
nút trụ là d = 11000 N/m 3. Hỏi khi nằm cân bằng thì phần nút nằm
H
trong dầu có chiều cao bao nhiêu?.
Câu 4 (3,0 điểm): Một gương phẳng G rộng đặt ngửa, nằm ngang, sát
với chân một bức tường cao thẳng đứng. Người ta đặt một thước thẳng
MN có chiều dài l = 20cm nghiêng với mặt gương một góc α = 300.
Một chùm ánh sáng song song rộng, hợp với phương ngang một góc
β=450 chiếu vào gương. Biết mặt phẳng chứa thước và các tia sáng
gặp nó là mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với tường (Hình vẽ 3)
Xác định chiều dài bóng của thước thu được trên tường.
Câu 5 (4,5 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ 4: Biết R 1=R2=R3=R,
đèn Đ
có điện trở Rđ = kR với k là hằng số dương. R x là một biến trở, với mọi
điện có hiệu điện thế U không đổi đặt vào A và B.
Bỏ qua điện trở các dây nối.
1. Điều chỉnh Rx để công suất tiêu thụ trên đèn bằng 9W. Tìm công
suất trên R2 theo k.
2. Cho U=16V, R=8Ω, k=3, xác định Rx để công suất trên Rx bằng
0,4W.

Hình 2

M

β

β

α

N
Hình 3

G

Rx đèn luôn sáng. Nguồn

A +

U

B -

R1
C

Rx

R2

Đ
D
R3

Hình 4
--------------------------- Hết -----------------------(Đề thi có 01 trang)
Họ và tên thí sinh:............................................................... Số báo danh:.......................
1


PHÒNGGD&ĐTTHANH OAI

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
HƯỚNG DẪN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC
Môn: VẬT LÝ
(Hướng dẫn và biểu điểm chấm gồm 3 trang)

Câu
Câu 1 4

Nội dung

Điểm

Gọi khối lượng của mỗi ca chất lỏng trong bình 1 là m0, khối lượng
của chất lỏng trong bình 2 là m, nhiệt dung riêng của chất lỏng là C
Sau khi đổ lần thứ nhất khối lượng chất lỏng trong bình 2 là (m +
m0) có nhiệt độ t1 = 100C.
Sau khi đổ lần 2 phương trình cân bằng nhiệt là:
C(m + m0)(t2 - t1) = Cm0(t01 - t2) (1)

Sau khi đổ lần 3 [Coi hai ca toả cho (m + m0) thu]
C(m + m0)(t3 - t1) = 2Cm0(t01 - t3) (2)
Sau khi đổ lần 4 [Coi ba ca toả cho (m + m0) thu]
C(m + m0)(t4 - t1) = 3Cm0(t01 - t4) (3)
t −t

0,5
0,5
0,5
0,5

t −t

0
2
1
01
2
Từ (1) và (3) ta có: t − t = 3(t − t ) ⇒ t01 = 40 C (4)
4
1
01
4

t −t

t −t

0
2

1
01
2
Từ (1) và (2) t − t = 2(t − t ) ⇒ t3 = 22 C
3
1
01
3

(5)

M

Câu 2 4,5
1) Khi mắc nguồn vào hai điểm M
và N thì hai vôn kế chỉ 12 V chính
là hai vôn kế mắc nối tiếp với ampe
kế, V1 và V3.
Vì vậy điện trở các vôn kế là:
RV =

1
1
P

V1

0,5

R

V2

0,5

A
N

UV
12
=
= 4000 ( Ω )
I1
3.10−3

V3

Q

Hình 1

U = 2U V + (R + R A )I1
Ngoài ra, ta còn có:
(1)
Còn khi mắc nguồn vào hai điểm P và Q thì điện trở R và ampe kế
mắc nối tiếp với nhau và cùng mắc trực tiếp vào nguồn. Do đó ta có:
U = (R + R A )I 2

(2)
Từ (1) và (2) suy ra :
2U V I 2

2.12.15.10−3
U=
=
= 30 ( V )
I 2 − I1 15.10−3 − 3.10−3
U
30
R + RA = =
= 2000 ( Ω )
I 2 15.10−3

Từ (2) ⇒
2) Khi mắc hai điểm M và Q vào nguồn điện, mạch gồm: (V2 nt V3) //
(V1 nt R nt RA).
U 2 = U3 = U / 2 = 15 ( V )

IA =

U
30
=
= 5.10−3 ( A ) = 5 ( mA )
R V + ( R + R A ) 4000 + 2000

0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5

0,5
2


U1 = I A .R V = 5.10−3.4000 = 20 ( V )

Câu 3 4
Kí hiệu

S là diện tích tiết diện ngang của nút,
x là khoảng cách từ mặt nước đến mặt trên của nút
p0 là áp suất khí quyển
Do sự đối xứng, theo phương nằm ngang, nút
chịu tác dụng của các lực triệt tiêu nhau.
F1
x
Nút cân bằng dưới tác dụng của ba lực theo
H
phương thẳng đứng:
F2
- Trọng lực:
P = d.h.S

0,5

0,5

Hình 2

- Áp lực F1 đặt vào mặt trên của nút do lớp dầu từ trên ép xuống:

F1 = p1.S
Với p1 là áp suất tại mặt trên của nút: p1 = d1.x + p0

05

- Áp lực F2 của nước đẩy nút từ dưới lên đặt vào mặt dưới của nút:
F2 = p2.S
Với p2 = d2.(x+h) + p0
Vì vậy, ta có phương trình cân bằng lực:
F2 = P + F 1
d2.(x+h).S + p0.S = d.h.S + d1.x.S + p0.S
⇒ x=

0,5

d − d2
11000 − 10000
.h =
.20 = 10 ( cm )
d 2 − d1
10000 − 8000

1,0

Phần nút ngập trong dầu có độ cao là: h1 = H − x = 15 − 10 = 5 ( cm )

Câu 4 3

Phần chùm tia sáng phản xạ từ
gương không bị MN chắn hắt lên tường

tạo ra vùng sáng trên tường, còn phần
bị MN chắn sẽ tạo bóng của MN trên
tường. Phần chùm sáng tới chiếu trực
tiếp lên thước không phản xạ trên
gương. Do đó bóng của thước trên
tường là đoạn AB như hình 5.

0,5

0,5

A

Phân tích
cho
0,5đ

B

Hình vẽ
cho 1,5đ

K

β
G

M
α

I H
N
Hình 5

Từ hình vẽ ta thấy AB = NK mà theo định luật phản xạ ánh sánh ta có:
MIN = β = 450 suy ra AB = NK= IN.tanβ = IN
IN = IH + HN = MH.tanβ + MN.cosα

0,5
0,5
3



2

= MN.sinα.tanβ + MN.cosα = (1 + 3 ) = 10(1 + 3 ) ≈ 27,3cm
Vậy chiều dài bóng của thước trên tường là: AB = 27,3cm
Câu 5
4,5

Giả sử chiều dòng điện qua Rx có chiều
như hình vẽ 6.
Từ sơ đồ mạch điện ta có:

0,75

U1 + U 2 = U d + U 3

(1

 I1 = I 2 + I x
 I =I +I
3
d
x


IđRđ+(Iđ+Ix)R=(I2+Ix)R+I2R=> (k+1)Iđ=2I2 => I 2 =

k +1
Iđ
2

0,75

(2)

Kết hợp (1) và (2) ta có:
2
Pd = Id2 kR  Pd = kI d R
(k + 1) 2
(k + 1) 2
2
⇒
⇒
P
=
P
=
.9( W)

(
k
+
1
)


2
d
2
Id2 R
4k
4k
 P2 = I 2 R
P2 =
4

0,5

Khi k=3 theo ý 1=> I2=2Id (3) không phụ thuộc Rx

0,5

2
0,5
Theo sơ đồ mạch điện hình 6 ta có: Uđ+U3=U => 4Iđ=2-Ix

(4)
0,5

U2=Ux+U3 => I2R=IxRx+(Iđ +Ix)R

(5)

I x ( R x + 8)
8
4
Từ (4) và (6) suy ra: Ix= R + 10
x
16R x
2
Ta lại có: Px=Ix2Rx= (R + 10)2 = 0,4 ⇒ R x − 20R x + 100 = 0
x

từ (3), (5) thay số ta có: Iđ=

(6)

0,5

(7)

0,5
=> Rx=10Ω
Ghi chú: + Tất cả các bài toán nếu giải theo cách khác mà đúng đều cho điểm tối đa.
+ Một lần thiếu đơn vị trừ 0,25đ, còn 2 lần trở lên trong cả bài thi trừ tối đa 0,5đ.
XÁC NHẬN CỦA BGH

Tổ chuyên môn

Người ra đề

4