VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 - VÒNG 1
NĂM HỌC: 2016 - 2017
MÔN: VẬT LÍ
ĐỀ CHÍNH THỨC
Thời gian làm bài: 150 phút
(Đề này gồm 05 câu, 01 trang)
Câu 1 (2,0 điểm)
Một người dự định đi bộ một quãng đường với vận tốc không đổi 5km/h. Khi đi được một
nửa quãng đường thì người đó đi nhờ được xe đạp với vận tốc không đổi 12km/h nên đến
sớm hơn so với dự định là 28phút. Hỏi nếu người ấy đi bộ hết cả quãng đường thì phải
mất thời gian bao nhiêu?
Câu 2 (2,0 điểm)
Có một số chai sữa giống nhau đều đang ở nhiệt độ tx. Người ta thả từng chai vào một
bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra, rồi thả tiếp chai khác vào.
Nhiệt độ nước ban đầu ở trong bình là t0 = 360C. Chai sữa thứ nhất khi lấy ra có nhiệt độ
t1 = 330C, chai thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ t2 = 30,50C. Bỏ qua mọi hao phí nhiệt.
a. Tìm tx.
b. Đến chai thứ bao nhiêu thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn tn =
250C.
Câu 3 (2,5 điểm)
Cho mạch điện như hình 1. Hiệu điện thế giữa hai đầu
mạch điện là U = 6V; R1 = R2 = 3 ; R3 là một biến trở.
R2
R1
R3
a. Khi R3 = 6Ω, tính công suất tiêu thụ của biến trở.
b. R3 phải bằng bao nhiêu để công suất tiêu thụ của biến
trở là lớn nhất? Tính công suất lớn nhất đó.
Hình 1
Câu 4 (2,0 điểm)
Một dây dẫn có điện trở thuần. Khi dòng điện có cường độ I1 = 2A chạy qua dây dẫn thì
nó nóng lên đến nhiệt độ t1 = 500C, khi dòng điện có cường độ I2 = 4A chạy qua dây dẫn
này thì nó nóng lên đến nhiệt độ t2 = 1500C. Biết nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung
quanh tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ giữa dây dẫn và môi trường. Nhiệt độ môi
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
trường không đổi. Coi điện trở của dây dẫn không thay đổi theo nhiệt độ.
1. Gọi a và b là khoảng thời gian tương ứng từ lúc dòng điện I1 và I2 bắt đầu chạy qua dây
dẫn đến khi dây dẫn đạt nhiệt độ không đổi. Trong khoảng thời gian này coi nhiệt lượng
tỏa ra môi trường từ dây dẫn là không đáng kể. Chứng minh rằng a = b.
2. Cho dòng điện có cường độ I3 = 6A chạy qua dây dẫn thì nó nóng lên đến nhiệt độ t3 bằng bao
nhiêu?
Câu 5 (1,5 điểm)
Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế U = 18V
không đổi, điện trở r = 2, bóng đèn Đ có hiệu điện thế
định mức 6V, biến trở có điện trở toàn phần là R. Bỏ qua
điện trở các dây nối, ampe kế và con chạy của biến trở.
Điều chỉnh con chạy của biến trở để số chỉ của ampe kế
nhỏ nhất bằng 1A và khi đó đèn Đ sáng bình thường.
Hãy xác định công suất định mức của đèn Đ.
+
-
A
B
M
A
Đ
r
R
C
D
N
Hình 2
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
PHÒNG GD&ĐT TP HẢI DƯƠNG
HƯỚNG DẪN CHẤM
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 - VÒNG 1
NĂM HỌC: 2016 - 2017
MÔN: VẬT LÍ
(Hướng dẫn chấm gồm 04 trang)
Câu 1 (2,0 điểm)
Nội dung
Thời gian người ấy dự định đi bộ hết cả quãng đường là: t
Điểm
S
( h)
5
0,25
S
S
Thời gian người ấy đi nửa quãng đường đầu là: t1 2 (h)
5 10
0,25
S
S
Thời gian người ấy đi nửa quãng đường sau là: t 2 2 (h)
12 24
0,25
S
S
)
10 24
Thời gian thực tế người ấy đi cả quãng đường là: t ' t1 t2 (
Theo đề bài ta có phương trình:
S
S
S
7
( )
5 10 24 15
=> S = 8 (km)
0,5
0,25
0,25
8
5
=> t 1, 6(h)
0,25
Câu 2 (2,0 điểm)
Nội dung
Điểm
a. Gọi nhiệt dung của mỗi chai sữa và nước trong bình lần lượt là q1, q2 (J/K)
Khi thả chai sữa thứ nhất vào bình, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
q2.(t0 – t1) = q1.( t1 – tx)
=> q2.(36 – 33) = q1.(33 – tx)
=> 3q2 = q1.(33 – tx) (1)
Khi thả chai sữa thứ hai vào bình, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
0,25
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
q2.(t1 – t2) = q1.( t2 – tx)
=> q2.(33 – 30,5) = q1.( 30,5 – tx)
0,25
=> 2,5q2 = q1.( 30,5 – tx) (2)
Chia (1) cho (2) có:
0,25
q (33 t x )
3q2
1
2,5q2 q1 (30,5 t x )
=>165 – 5tx = 183 – 6tx => tx = 180C.
b. Thay
0,25
tx = 180C vào (1) có: q2 = 5q1
Khi lấy chai thứ n ra ta có:
0,25
q2.(tn-1 – tn) = q1.( tn – tx)
=> 5 q1.(tn-1 – tn) = q1.( tn – 18)
=> 6tn = 5tn-1 + 18 => tn =
0,25
5tn 1 18
5t
3 n 1
6
6
Lập bảng
n
3
4
5
6
tn(0C)
28,42
26,68
25,23
24,03
Vậy đến chai thứ 6 thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình mới nhỏ hơn 250C
0,25
0,25
Câu 3 (2,5 điểm)
Nội dung
Điểm
a. (1,0 điểm)
Rtd R1
I
R2 .R3
R R R1 R3 R2 R3
1 2
5
R2 R3
R2 R3
U
6
1, 2 A
Rtd 5
0,25
0,25
I I
R R2
I 2 R3
R2
2 3 3
I3 I .
0, 4 A
I 3 R2
I3
R2
R3 R2
0,25
P3 = (I3)2 .R3 = (0,4)2. 6 = 0,96(W)
0,25
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
b. (1,5 điểm)
Điện trở tương đương của mạch là:
Rtd R1
Rtd
R2 R3
R2 R3
0,25
R2 R3 R2 R3 R1
R2 R3
9 6 R3
3 R3
Cường độ dòng điện qua biến trở R3
I
9 6 R3 6 2 R3
U
6:
Rtd
3 R3
3 2 R3
I3 I .
R2
6
R2 R3 3 2 R3
0,25
Công suất tiêu thụ trên biến trở R3
2
3 I 3 .R3
36
0,25
9
4 R3 12
R3
P3 đạt GTLN khi mẫu đạt GTNN.
0,5
GTNN của mẫu là 24, khi và chỉ khi: R3 = 1,5
P3max = 1,5W
0,25
Câu 4 (2,0 điểm)
Nội dung
Điểm
Gọi hệ số tỉ lệ của nhiệt lượng tỏa ra môi trường là k, nhiệt độ môi trường
Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ là I1, ta có:
.R = k(t1 – t0)
Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ là I2, ta có: I 22 .R = k(t2 – t0)
Lấy (1) chia (2) ta được:
I12 t1 t0
22 50 t0
50
t0
2
2
I 2 t 2 t0
4 150 t0
3
là t0.
(1)
(2)
C
0
Nhiệt lượng tỏa ra khi dây dẫn sử dụng dòng điện I1 trong thời gian a làm cho dây
dẫn đó nóng đến 500C không đổi là:
.R.a = mc(50 – t0) (3).
0,5
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
Nhiệt lượng tỏa ra khi dây dẫn sử dụng dòng điện I2 trong thời gian b làm cho dây
0,25
dẫn đó nóng đến 1500C không đổi là:
0,5
.R.b = mc(150 – t0) (4)
Lấy (3) chia (4) ta được:
2
1
2
2
I .a 50 t0
I .b 150 t0
50
2 .a
3 a b
=> 2
50
4 .b 150
3
2
50
0,25
2. Khi dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ là I3, ta có:
.R = k(t3 – t0) (5)
50
50
2
2
t t
I
2
3 t 950 316, 67
Lấy (1) chia (3) ta được: 12 1 0 2
3
50
I 3 t3 t 0
6
3
t3
3
0,5
0
C
Câu 5 (1,5 điểm)
Nội dung
Điểm
Cường độ dòng điện qua mạch chính (qua điện trở r) là: I =
U
(1).
r R x Rtd
0,25
Trong đó: x là điện trở của đoạn MC của biến trở, (R - x) là điện trở đoạn CN của
biến trở, Rtd là điện trở tương đương của đèn và x: Rtd =
Thay (2) vào (1) và biến đổi ta được: I =
RD x
(2)
RD x
U ( x RD )
(3)
x ( R r ) x ( R r ) RD
2
Cường độ dòng điện chạy qua đoạn AC của biến trở là:
Ix
RD
UR D
I
(*)
RD x
x ( R r ) x R r ) RD
Từ (*) ta thấy Ix min khi: x((R+r) - x) max
( R r )2
Theo BĐT Cosi ta có: x ( R r ) x
4
Dấu (=) xảy ra khi: x = ((R+r) - x) => x
0,25
(R r)
2
Vì khi đó số chỉ ampe kế nhỏ nhất là 1A => Ixmin = 1A.
0,25
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
Theo đầu bài, lúc này đèn Đ sáng bình thường Ux = UĐ = 6V
Do đó điện trở x khi đó bằng: x =
6
Ux
=
= 6
Ix
1
Thay x vào (6) ta được điện trở toàn phần của biến trở là:
0,25
R = 2x - r = 10
UCB = U - UMC = 18 - 6 = 12V
Do đó cường độ dòng điện mạch chính là: I =
U CB
12
=
= 2A
rRx
2 10 6
Cường độ dòng điện qua đèn là: IĐ = I - Ix = 2 - 1 = 1A.
Vậy công suất định mức của đèn Đ là: PĐ = IĐ.UĐ = 6.1 = 6W
0,25
0,25