đề đáp án thi hsg môn vật lý 9 huyện Bình Giang

PHÒNG GD&ĐT BÌNH GIANG
ĐỀ CHÍNH THỨC

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
NĂM HỌC: 2015 - 2016
MÔN: VẬT LÍ - LỚP 9
Thời gian làm bài: 150 phút
(Đề bài gồm 1 trang)

Câu 1 (1,5 điểm). Một người đi xe đạp trên quãng đường AB được chia thành ba
đoạn liên tiếp bằng nhau. Quãng đường đầu người ấy đi với vận tốc v1 = 5km/h,
quãng đường tiếp theo đi với vận tốc v2 = 15km/h và đoạn cuối cùng người đó đi với vận
tốc v3 = 7,5km/h. Tính vận tốc trung bình của người đó trên cả quãng đường AB.
Câu 2 (1,5 điểm). Một khối gỗ hình hộp chữ nhật, diện tích đáy S = 100cm2, chiều cao
h = 20cm được thả nổi trong nước sao cho khối gỗ thẳng đứng. Biết trọng lượng riêng
3
4

của gỗ là d g = .d nc và trọng lượng riêng của nước là 10000N/m3.
a) Tính chiều cao phần chìm trong nước của khối gỗ.
b) Tính công của lực để nhấc khối gỗ ra khỏi nước. (Bỏ qua sự thay đổi mực nước).
Câu 3 (2,0 điểm). Cho hai bình đựng nước, bình 1 chứa 5 kg nước ở 800C, bình 2 chứa
2 kg nước ở 200C. Đầu tiên rót một phần nước từ bình 1 sang bình 2, đến khi nhiệt độ ở
bình 2 được cân bằng thì người ta lại rót từ bình 2 về bình 1 cùng một lượng nước như
lần đầu thì nhiệt độ cân bằng của bình 1 là 76 0C. (Bỏ qua nhiệt lượng trao đổi với môi
trường và vỏ bình)
a) Tìm nhiệt độ cân bằng của bình 2 và lượng nước đã rót từ bình 1 sang bình 2.
b) Tiến hành lần rót tiếp từ bình 1 sang bình 2 với lượng nước như lần 1. Tìm nhiệt độ
cân bằng của nước trong bình 2.
Câu 4 (2,5 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ:
Biết R1 = 4 Ω , R2 = R4 = 6 Ω , U = 7,8V.

Bỏ qua điện trở của khóa k và các dây nối.
a) Khi khóa k mở thì cường độ dòng điện
qua R1 lớn gấp 2 lần cường độ dòng điện
qua R2. Tính R3.
b) Đóng khóa k. Tính cường độ dòng chạy
qua khóa k và chỉ rõ chiều dòng điện qua
khóa k.

A

C

R1

R3

B

k
R2

R4

D
+

-

Câu 5 (2,5 điểm). Cho mạch điện như hình vẽ:
Biết R1 = 1 Ω ; R2 = 2 Ω ; RMN = 16 Ω ; U không

đổi, điện trở dây nối và ampe kế không đáng
kể, điện trở vôn kế rất lớn.
a) Khi con chạy C ở trung điểm MN thì vôn kế
chỉ 10V. Tìm số chỉ ampe kế và giá trị hiệu
điện thế U.
b) Xác định vị trí con chạy C để công suất tiêu
thụ trên toàn biến trở là cực đại.

A
V
R1

B

R2

M
C

N

A

----------------------------- -------Họ tên học sinh:……………………………………Số báo danh:………….…………
Chữ kí giám thị 1: ……………………… Chữ kí giám thị 2:…………….………..…


PHÒNG GD&ĐT BÌNH GIANG

HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
NĂM HỌC: 2015 - 2016
MÔN: VẬT LÍ - LỚP 9
(Hướng dẫn chấm và biểu điểm gồm 04 trang)

I. HƯỚNG DẪN CHUNG
Thí sinh làm bài theo cách khác nhưng đúng đáp số và bản chất vật lí vẫn cho đủ
điểm.
Việc chi tiết hoá điểm số (nếu có) so với biểu điểm phải đảm bảo không sai lệch
với hướng dẫn chấm và được thống nhất trong Hội đồng chấm.
Sau khi cộng điểm toàn bài, điểm để lẻ đến 0,25 điểm.
II. ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM
Câu số

Nội dung đáp án
S1
S
S
=
= (h)
v1 3.v1 15
S2
S
S
= (h)
- Thời gian đi trên đoạn đường thứ hai là: t2 = =
v2 3.v2 45
S3
S
S

=
(h)
- Thời gian đi trên đoạn đường thứ ba là: t3 = =
v3 3.v3 22,5

- Thời gian đi trên đoạn đường đầu là: t1 =

1

Biểu điểm
0,25
0,25
0,25

- Vận tốc trung bình trên cả quãng đường là:
v=

2a

0,75

S
S
S
=
=
= 7,5km / h
S
S
S

t t1 + t2 + t3
+ +
15 45 22,5

- Gọi chiều cao phần khối gỗ chìm trong nước là x ( 0 < x < 20)
- Trọng lượng của vật là:
P = dg.V = dg.S.h = dg.10-2.20.10-2 = dg.2.10-3 (N)
- Lực đẩy Ác si mét tác dụng lên phần chìm là:
FA = dnc.Vchìm = dnc.S.x = dnc.10-2.x
- Vì vật nằm cân bằng nên ta có:
FA = P ⇔ d nc .10−2.x = d g .2.10−3 ⇔ d nc .10 −2.x =

3
d nc .2.10 −3
4

x = 0,15m = 15cm
Lực đẩy Ác si mét tác dụng lên phần chìm là:
FA = dnc.10-2.x = 104.10-2.15.10-2 = 15N
Khi ta kéo vật lên thì độ lớn của F A thay đổi giảm dần (Từ thời
điểm hiện tại là FAmax = 15N đến khi vật rời khỏi mặt nước thì
FAmin = 0).
2b

FATb =

0,25
0,25
0,25

0,25

FA max + FA min 15 + 0
=
= 7,5 N
2
2

- Hợp lực tác dụng lên vật khi nó vừa ra khỏi mặt nước là:
Fk + FAtb = P ⇔ Fk = P - FAtb = 15 – 7,5 = 7,5N
- Vậy công của lực kéo để kéo vật ra khỏi mặt nước một đoạn x
= 0,15m là: A = Fk .x = 7,5.0,15 = 1,125J
Gọi m (kg) là lượng nước đã rót từ bình nọ sang bình kia.
t1' và t2' là nhiệt độ cân bằng ở bình 1 và bình 2.
* Lần 1: Rót m (kg) nước từ bình 1 sang bình 2.
Nhiệt lượng do m (kg) nước tỏa ra là: Qtỏa = m.c( t1 - t2' )

0,25
0,25

0,25


Nhiệt lượng do m2 (kg) nước thu vào là: Qthu = m2.c( t2' - t2 )
Áp dụng ptcb nhiệt cho lần 1, ta có: Qtỏa = Qthu
m.c(t1 − t 2') = m 2 .c(t 2'− t2 ) ⇔ m =

3a

m 2 (t 2'− t2 ) 2(t 2' − 20)

=
(t1 − t 2')
(80 − t 2')

(1)

* Lần 2: Rót m (kg) nước từ bình 2 về bình 1.
Nhiệt lượng do nước còn lại ở bình 1 tỏa ra là:
Qtỏa = (m1 - m) .c( t1 - t1' ) = (5 - m) .c( 80 - 76 ) = 4.c(5 - m )
Nhiệt lượng do m (kg) nước thu vào là:
QThu = m.c(t1' - t2') = m.c(76 - t2')
Áp dụng ptcb nhiệt cho lần 2, ta có: Qtỏa = Qthu
4c(5 − m) = m.c(76 − t 2') ⇔ 20 − 4 m = 76 m − m. t 2' ⇒ m =

0,25

20
(2
80 − t2 '

2(t 2' − 20)
20
=
⇔ t 2' = 300 C
80 − t2 '
80 − t2 '
20
20
=
= 0, 4kg

Thay t2' = 300C vào pt (2), ta có: m =
80 − t2 ' 80 − 30

Từ pt (1) và (2), ta có:

3b

4a

0,25
0,25
0,25

* Lần 3: Rót m = 0,4 (kg) nước từ bình 1 sang bình 2.
Gọi nhiệt độ cân bằng của bình 2 lúc này là t3 0C.
Nhiệt lượng do m (kg) nước tỏa ra là:
Qtỏa = m.c ( t1' - t3 ) = 0,4.c ( 76 - t3 )
Nhiệt lượng do m2 (kg) nước ở bình 2 thu vào là:
QThu = m2.c(t3 - t2') = 2.c(t3 - 30)
Áp dụng ptcb nhiệt cho lần 3, ta có: Qtỏa = QThu
0,4.c ( 76 - t3 ) = 2.c(t3 - 30) ⇔ 76 - t3 = 5(t3 - 30) ⇔ t3 = 37,70C
* Khi khóa k mở, mạch điện có dạng: ( R1 nt R3 ) // ( R2 nt R4 )
Cường
độ
dòng
điện
qua
R13
là:
I13 =

0,25

U
U
U
=
=
= I1 = I 3
R13 R1 + R3 4 + R3

0,25

0,25

0,25

Cường độ dòng điện qua R24 là:
0,25

U
U
U
U
=
=
=
= I2 = I4
R24 R2 + R4 6 + 6 12
U

U
= 2 ⇔ R3 = 2Ω
Theo đề bài, ta có: I1 = 2 I 2 ⇔
4 + R3
12
I 24 =

0,25

* Khi khóa k đóng, mạch điện có dạng: ( R1 // R2 ) nt ( R3 // R4)
Điện
trở
tương
đương
của
R1
và
R2
là:
R12 =

R1. R2
4.6
=
= 2, 4Ω
R1 + R2 4 + 6

Điện
4b

trở

tương

0,25

đương

của

R3

và

R4

là:

R .R
2.6
R34 = 3 4 =
= 1,5Ω
R3 + R4 2 + 6

Điện

trở

tương

R = R12 + R34 = 2, 4 + 1,5 = 3,9Ω

đương

của

mạch

là:
0,25

Cường độ dòng điện trong mạch chính là:
I=

0,25

U 7,8
=
= 2A = I12 = I 34
R 3,9

Cường

độ

dòng

điện

chạy

qua

R1

là:

0,25


I1 = I12

R2
6
=2
= 1, 2A
R1 + R2
4+6

Cường

là:

0,25

Ta thấy I3 = 1,5A > I1 = 1,2A nên dòng điện qua khóa k sẽ có
chiều từ D đến C.
Vậy tại nút C, ta có:
I3 = I1 + Ik ⇔ I3 - I1 = Ik ⇔ Ik = 1,5 - 1,2 = 0,3A
Vậy dòng điện chạy qua khóa k là I k = 0,3A và có chiều chạy từ

D đến C.
( Học sinh có thể giả sử chiều dòng điện tại nút C sau đó biện
luận chiều dòng điện qua ampe kế )
Mạch điện có dạng: R1 nt ( RNC // RMC ) nt R2
a) Khi C nằm ở trung điểm MN thì RMC = RNC = 8 Ω .
Điện trở tương đương của RMC và RNC là:

0,25

I 3 = I 34

RMCN =

5a

độ

dòng

điện

chạy

qua

R3

R4
6
=2

= 1,5A
R3 + R4
2+6

0,25

RMC . RCN
8.8
=
= 4Ω
RMC + RCN 8 + 8

Điện trở tương đương của cả mạch là:
R = R1 + RMCN + R2 = 1 + 2 + 4 = 7 Ω .
Cường
độ
dòng
điện
qua

0,25

mạch

chính

là:

U U
I = = = I1 = I 2 = I MCN

R 7
U
U
.1 =
7
7
U
2U
Hiệu điện thế ở hai đầu R2 là: U 2 = I 2 .R2 = .2 =
7
7

Hiệu điện thế ở hai đầu R1 là: U1 = I1.R1 =

0,25

Hiệu điện thế ở hai đầu RMCN là:
U MCN = U − U1 − U 2 = U −

U 2U 4U
−
=
= U CM = U CN
7
7
7

Theo đề bài: UV = 10V.

0,25

U 4U
= 10 ⇒ U = 14V
Mặt khác, ta lại có: UV = U1 + U CM = +
7
7
56
Số chỉ ampe kế là: I = I = U CN = 7 = 1A
A
CN
RCN
8

0,25

b) Mạch điện có dạng: R1 nt ( RNC // RMC ) nt R2
Gọi điện trở đoạn MC là x ( Ω )
=> Điện trở đoạn NC là 16 - x ( Ω ).
Điện trở tương đương của RMC và RCN là: RMCN =

x(16 − x)
16

0,25

Điện trở tương đương của mạch là:
R = R1 + R2 + RMCN = 1 + 2 +

5b

x (16 − x) 48 + x (16 − x)
=
16
16

Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính là:
I=

U
14
14.16
=
=
= I MCN
48
+
x
(16
−
x
)
R
48 + x (16 − x )
16

0,25


Công suất trên toàn biến trở là:

14.16
(16 − x ) x
]2 .
48 + x (16 − x )
16
196.16
⇔ PMCN = 2
x (16 − x )
48 + 96 x (16 − x ) + [x(16 − x )]2
3136
⇔ PMCN =
2
48
+ 96 + x (16 − x )
x (16 − x )
3136
⇔ PMCN =
2


48
+ x (16 − x ) ÷

 x (16 − x )

48
) 2 phải đạt min.
Để PMCN đạt max thì ( (16 − x) x +
(16 − x) x
48

48
( (16 − x ) x +
) 2Min ⇔ (16 − x) x =
(16 − x) x
(16 − x) x
Vậy:
PMCN = I 2 .RMCN = [

Hay : (16 − x ) x = 48 ⇔ x1 = 12Ω(TM ); x2 = 4Ω(TM )

0,5

0,25

0,25