Đề thi học sinh giỏi môn vật lý 9 tỉnh hải dương năm học 2016 2017 có đáp án

SỞ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO
HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH
LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016 – 2017
Môn thi: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 Phút
Ngày thi: 23/03/2017
(Đề thi gồm 02 trang)

Câu 1: (2,0 điểm)
Một tàu hỏa chiều dài L = 200m đang chạy với vận tốc v0 =15m/s trên đường
ray thẳng song song và song song với đường quốc lộ 1A. Một xe máy và một xe đạp
đang chạy thẳng trên đường quốc lộ 1A, ngược chiều nhau. Tốc độ của xe máy và xe
đạp không đổi lần lượt là v1 và v2. Tại thời điểm t 0 = 0(s) , xe máy bắt đầu đuổi kịp
tàu, còn xe đạp bắt đầu gặp đầu tàu.
a) Xe máy bắt đầu vượt qua tàu khi xe máy đã đi được quãng đường
s1 =800m kể từ thời điểm t 0 = 0(s) . Tính tốc độ v1 của xe máy.
b) Xe máy và xe đạp gặp nhau tại vị trí cách đầu tàu tại thời điểm đó một
khoảng l = 160m . Tính tốc độ v2 của xe đạp.
c) Hỏi khi đuôi tàu bắt đầu đi qua xe đạp thì xe đạp cách xe máy tại thời điểm
đó bao xa?
Câu 2: (2,0 điểm)
Có ba bình cách nhiệt giống nhau, chứa cùng một loại chất lỏng chiếm 2/3 thể
tích của mỗi bình. Bình 1 chứa chất lỏng ở 30 , bình 2 chứa chất lỏng ở 60 , bình 3
chứa chất lỏng ở 90 . Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường khi rót chất lỏng từ
bình này sang bình khác và chất lỏng không bị mất mát trong quá trình rót.
a) Sau vài lần rót chất lỏng từ bình này sang bình khác, người ta thấy bình 3
được chứa đầy chất lỏng ở nhiệt độ 68 , còn bình 2 chỉ chứa 1/2 thể tích chất lỏng ở
nhiệt độ 54 . Hỏi chất lỏng chứa trong bình 1 có nhiệt độ bằng bao nhiêu?

b) Sau rất nhiều lần rót đi rót lại các chất lỏng trong ba bình trên đến khi nhiệt
độ ở ba bình coi là như nhau và bình 3 được chứa đầy chất lỏng. Hỏi nhiệt độ chất
lỏng ở mỗi bình bằng bao nhiêu?
Câu 3: (2,5 điểm)
A
Cho mạch điện như hình vẽ. Hiệu
Đ
R3
R1
điện thế UMN = 18V và không đổi. Các
E
B
A
điện trở R1 =12 , R 2 =4 , R 4 =18 ,
R 5 =6 , R 6 =4 , R3 là một biến trở và
R2
V
điện trở của đèn là Rđ = 3  . Biết vôn kế
R4
R5
M
N rR6
có điện trở rất lớn và ampe kế có điện trở
không đáng kể, bỏ qua điện trở các dây
D
F
(+) (-)
nối.
1. Cho R 3 =21 . Tìm số chỉ của ampe kế, vôn kế và công suất tiêu thụ trên đèn.
2. Cho R3 thay đổi từ 0 đến 30  . Tìm R3 để:

a) Số chỉ của vôn kế là lớn nhất. Tìm giá trị lớn nhất.
b) Công suất tiêu thụ trên R3 là lớn nhất. Tìm giá trị lớn nhất đó.

C


Câu 4: (1,5 điểm)
Trong một ngày hội có một trò
A
chơi như sau. Trên cánh đồng có hai
điểm A và B cách bờ xx’ các khoảng
cách AC = 80m, BD = 40m và biết
B
khoảng cách CD = 90m.
a) Ở lượt chơi thứ nhất, có hai
người đồng thời xuất phát từ A và B
x’
chạy theo các đường thẳng đến cùng x
M
C
D
một vị trí M. Biết vận tốc của người
chạy từ A gấp hai lần vận tốc của người chạy từ B. Hỏi điểm M phải cách C bao nhiêu
để hai người đến M cùng một lúc?
b) Ở lượt chơi thứ hai, một người chạy từ A đến M rồi chạy đến B với vận tốc
không đổi. Hỏi điểm M phải cách C bao nhiêu để người chơi đến B nhanh nhất?
Câu 5: (2,0 điểm)
Cho một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 15cm. Đặt vật sáng AB vuông góc với
trục chính, điểm A nằm trên trục chính, cho ảnh thật A1B1 = 3AB .
1. Vẽ hình và tính khoảng cách từ vật tới thấu kính.

2. Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính đến vị trí thứ 2 sao cho thu được ảnh
1
thật A 2 B2 = AB .
2
a) Hỏi phải dịch chuyển thấu kính theo chiều nào một đoạn bằng bao nhiêu?
b) Khi dịch chuyển thấu kính từ vị trí thứ 1 đến vị trí thứ 2 thì ảnh đã di chuyển
được quãng đường bằng bao nhiêu trong quá trình trên?
……………………..Hết…………………..
Họ và tên thí sinh:…………………...................... Số báo danh:………………
Chữ kí giám thị 1:…………………… Chữ kí giám thị 2:………………………


SỞ GIÁO DỤC  ĐÀO TẠO
HẢI DƯƠNG

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG TỈNH
LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016-2017
MÔN: VẬT LÝ
(Hướng dẫn chấm gồm 5 trang)

Câu 1: (2,0 điểm)
a) (1,0 điểm)
Coi tàu đứng yên so với xe máy, vận tốc của xe máy so với tàu là: v1 - v0 .
L
200
Thời gian để xe máy vượt tàu hỏa: t1=
(1)

v1  v0 v1  15
Trong thời gian t1 đó xe máy đi được quãng đường s1=800m nên:

s 800 (2)
t1  1 
v1
v1
Từ (1) và (2): v1 =20m/s
b) (0,5 điểm)
Vận tốc của xe đạp so với tàu là v0 + v2 ;
Vận tốc của xe máy so với tàu là v1 - v0 .
Ll
l
200  160
160
Khi xe máy gặp xe đạp, ta có:



v1  v0 v2  v0
20  15
v2  15
Giải ra, được: v2 =5m/s .
c) (0,5 điểm)
Chọn trục tọa độ Ox cùng hướng với hướng chuyển động của tàu, gốc O tại
vị trí xe máy gặp tàu tại t0 = 0(s).
L
200
Thời gian để tàu qua xe đạp là: t 

 10s
v2  v0 5  15
Phương trình chuyển động của xe máy là: x1 = v1t.

Phương trình chuyển động của xe đạp là: x2 = L – v2t
Khoảng cách giữa xe đạp và xe máy khi tàu qua xe đạp là:
d= x1 -x 2 = (v1 +v2 )t - L =50m

0,25
0,25

0,25
0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

Câu 2: (2,0 điểm)
a) (1,0 điểm)

2
q.
3
Giả sử bình 2 và bình 3 cùng hạ nhiệt độ tới 30 thì chúng tỏa ra nhiệt
0,25
2
2
lượng là: Q1  q(90  30)  q(60  30)  60q
(1)

3
3
Sau vài lần rót từ bình này sang bình khác, gọi nhiệt độ của chất lỏng ở bình
1 là t.
Nhiệt dung của cả 3 bình là 2q, nhiệt dung của chất lỏng ở bình 3 là q, ở
0,25
q
q q
bình 2 là và ở bình 1 sẽ là: 2q - (q + )  .
2 2
2
Gọi nhiệt dung của chất lỏng trong mỗi bình là


Giả sử cả 3 bình đều hạ nhiệt độ tới 30 thì chúng tỏa ra một nhiệt lượng
q
q
q
là: Q2  q (68  30)  (54  30)  (t  30)  35q  t
(2)
2
2
2
Vì không có sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường nên ta có: Q1 = Q2
q
Từ (1) và (2), ta có: 60q  35q  t ;  t  500 C
2
b) (1,0 điểm)
Sau nhiều lần rót đi rót lại thì nhiệt độ của chất lỏng trong 3 bình là như
nhau và bằng nhiệt độ cân bằng của chất lỏng khi ta trộn chất lỏng cả 3 bình

với nhau, gọi nhiệt độ đó là t1.
Vì không có sự trao đổi nhiệt với bên ngoài nên ta có:
2
2
2
q(t1  30)  q(t1  60)  q(t1  90)  0
3
3
3
Giải phương trình trên ta được t1 = 60
Câu 3: (2,5 điểm)
1. (1,0 điểm)
Ta có sơ đồ mạch điện là:

0,25

0,25

0,5
0,25

 R //( R ntĐ) ntR  //( R ntR ) nt R
1

3

R3đ = R3+Rđ = 21+3 = 24(  ); R13đ =

2

4

5

6

R1 R3d
12.24

 8 
R1  R3d 12  24

R123đ = R13đ+R2 = 8+4 = 12(  ); R45 = R4 +R5 =18+6 = 24(  );
R .R
12.24
R12345 d  123d 45 
 8    ; Rm = R12345d + R6 = 8+4 = 12 (  )
R123d  R45 12  24
U 18
+ Dòng điện chạy qua mạch là: I 
  1,5 (A)
Rm 12
+ Khi đó: UNF = I. R12345d = 1,5.8 = 12 (v) = U45 = U123đ ;
+ Dẫn đến I45 =

0,25

0,25

U 45 12

U
12

 0,5 (A) =I4 = I5; I123đ = 123d 
 1 (A) = I13đ
R45 24
R123d 12

 U13đ = I13đ.R13đ = 1.8 = 8 (v) = U3đ
+ Do đó: I3đ =

U 3d
8 1

 (A) = I 3 = Iđ
R3d 24 3

+ Vậy số chỉ của ampe kế là: IA = I3 + I5 =
+ Lại có: U3 = I3.R3 =

1
5
 0,5  (A)
3
6

0,25

1
.21 = 7 (V); U5 = I5.R5 = 0,5.6 = 3 (V)

3

+ Số chỉ của vôn kế là: UV = UED = U3 – U5 = 7 – 3 = 4 (V)
2
1
1
2
+ Công suất tiêu thụ của đèn là: Pđ = Iđ Rđ =   .3  (W)
3
3

0,25
0,25


2. (1,5 điểm)

R5
M

D

R4

R1

CA

Đ

R3
a) (1,0 điểm).
Đặt R3 = x.

R2

F R6

N

B

E

Khi đó: R3đ = R3 + Rđ = x + 3 (  ); R13đ =

R1 R3d
12. x  3
 

R1  R3d
15  x

12x  3
16x  96
+4=
(  ); R45 =R4+R5 =18+6 =24()
15  x
15  x
16 x  96

.24
R123d .R45
48( x  6)
15

x
  ;


 R12345đ =
R123d  R45 16 x  96
5 x  57
 24
15  x
48x  6
68x  516
 Rm = R12345đ + R6 =
+4=
( )
5 x  57
5 x  57

 R123đ = R13đ +R2 =

+ Dòng điện chạy qua mạch là: I =

0,25

U 9  5 x  57 
= I12345đ


Rm 34 x  258

95 x  57 48( x  6)
216x  6
.
=
= U45 = U123đ
34x  258 5 x  57
17 x  129
216x  6
U 45 17 x  129
9( x  6)


+ Dẫn đến I45 =
= I4 = I5
R45
24
17 x  129
216 x  6 
U 123d
2715  x 
 17 x  129 
I123đ =
= I13đ
16
x

96

R123d
2(17 x  129)
15  x
162x  3
2715  x  12.x  3
 U13đ = I13đ.R13đ =
.
=
= U3đ
17 x  129
2(17 x  129) 15  x
162x  3
U 3d 17 x  129
162


+ Do đó: I3đ =
= I 3 = Iđ
R3d
x3
17 x  129
162
9( x  6)
+ Lại có: U3 = I3.R3 =
.x; U5 = I5.R5 =
.6
17 x  129
17 x  129

+ Khi đó : UNF = I.R12345đ =

+ Số chỉ của vôn kế là:
162x
54x  324 108x  324
(V)


17 x  129 17 x  129
17 x  129
Số chỉ của vôn kế lớn nhất khi x = R3 = 30 (  )
108x  324 108.30  324
 UED =

 4,56 (V)
17 x  129
17.30  129

UED = U 3  U 5 

0,25
0,25
0,25


b) (0,5đ).
Công suất tiêu thụ của R3 là:
2




2


2
 162 
162
 162 
2


P3 = I3 R3 = 
 
 (W)
 .x 

129 
2
17
.
129
 17 x  129 


 17 x 

x



0,25

2

 162 
Vậy: PMax = 
  3 (W);
 2 17.129 

Xảy ra khi 17 x  129

0,25

x ;  x = R3  7,6(  )

Câu 4: (1,5 điểm)
a) (1,0 điểm)
Đặt CM = x(m) và DM = 90 - x(m)
Vì vA = 2vB nên để đến M cùng một lúc thì AM = 2MB.
ta có: 802 +x 2 = 4  40 2  (90  x) 2 
Giải phương trình, ta được: x1 = 180m (loại vì x > CD) và x2 = 60m.
Vậy điểm M phải cách C là 60m.
A
b) (0,5 điểm)
Thời gian của một lượt chơi là nhỏ
B
nhất khi: (AM+MB)min
Lấy A’ đối xứng với A qua xx’.
C
Ta có: (AM+MB) = (A’M+MB)
D

x
M
 (A’M+MB)min khi A’, M, B
thẳng hàng.
40
DM
BD
Ta có:
=
=
(1)
A’
CM
A' C
80
Mà: DM + CM = DC = 90(m) (2)
Từ (1) và (2) giải được: CM = 60m
Vậy điểm M cách C là 60m.

0,5
0,25
0,25

x’

0,25

0,25

Câu 5: (2,0 điểm)

1) (1,0 điểm)
Vẽ hình đúng (H.1)
B

I
F’

A

A1

0,25

O
(H.1)

B1


A1B1 OA1

3
AB OA
A B OA  OF'
Và OF’I đồng dạng A1F’B1  1 1  1
 3;
AB
OF '
 OA1  4OF '  60cm;  OA  20cm
Vậy, khoảng cách từ vật đến thấu kính là: d1 = 20cm.

2) (1,0 điểm)
a) (0,5 điểm)
A B OA 1
A B OA  OF' 1
Ta có: 2 2  2  và 2 2  2

AB
OA 2
AB
OF '
2
Suy ra: d2’= 22,5cm; d2 = 45cm.
Vậy, phải dịch chuyển TK ra xa vật một đoạn: d2 – d1 = 25cm.
b) (0,5 điểm)
Khoảng cách giữa vật và ảnh thật là: L  d  d ' .
Vị trí thứ 1: d1 = 20cm; L1 = d1 + d1’ = 80cm.
Vị trí thứ 2: d2 = 45cm; L2 = d2 + d2’ = 67,5cm.
d ' d ' f
df
d .d '
Ta có:
; Ld 
;  d 2  Ld  Lf  0.

; d ' 
d d'
d
f
d f
2

Để phương trình có nghiệm:   L  4 Lf  0;  L  4 f
 Lmin  4 f  60cm
Khi dịch chuyển vật từ vị trí 1 đến vị trí 2 thì ảnh dịch chuyển được một
quãng đường: s  L1  Lmin  L2  Lmin  27,5cm
Ta có: A1OB1 đồng dạng AOB 

0,25

0,25
0,25

0,25
0,25

0,25

0,25