de thi hsg mon vat ly lop 9 tp bac giang nam 2016 2017

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ BẮC GIANG

(Đề có 2 trang)

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ
NĂM HỌC 2016 - 2017
Môn: VẬT LÍ LỚP 9
Thời gian làm bài 150 phút

Bài 1: (4,5 điểm) Lúc 6 giờ 20 phút, từ nhà Thanh chở An đi học bằng xe đạp với

tốc độ v1 = 12 km/h. Sau khi đi được 10 phút, Thanh chợt nhớ mình bỏ quên vở
viết ở nhà nên quay lại nhà lấy và đuổi theo ngay với tốc độ như cũ; trong cùng lúc
đó An lại tiếp tục đi bộ đến trường với tốc độ v 2 = 6 km/h và hai bạn đến trường
cùng một lúc. Coi thời gian Thanh vào nhà lấy vở không đáng kể.
1) Tính quãng đường từ nhà Thanh đến trường.
2) Hai bạn đến trường lúc mấy giờ? Có bị muộn học không? biết giờ vào học
của nhà trường là 7 giờ.
3) Để đến trường đúng giờ học, kể từ lúc quay về nhà lấy vở thì bạn Thanh
phải đi với tốc độ bằng bao nhiêu? Hai bạn gặp nhau lúc mấy giờ? Nơi gặp nhau
cách trường bao xa?
4) Khi đi tan học, Thanh đi từ trường về nhà vẫn theo đường cũ với tốc độ
v = 12 km/h. Nhưng khi đi được 1/3 quãng đường thì xe bị hỏng phải vào hiệu sửa
mất 15 phút. Sau đó, Thanh lại tiếp tục về nhà với tốc độ như cũ. Tính tốc độ trung
bình của Thanh khi đi từ trường về nhà.
Bài 2: (2,5 điểm) Mặt Trời chiếu xuống mặt sân nằm ngang những tia sáng song
song và hợp với mặt sân một góc  = 60o. Một người cầm cây gậy mảnh, thẳng có
chiều dài h = 1,2m và bóng của cây gậy in trên mặt sân có chiều dài L.
1) Vẽ hình và tính chiều dài L khi cây gậy được đặt thẳng đứng.
2) Để bóng của cây gậy in trên mặt sân có chiều dài lớn nhất, thì phải đặt cây

gậy như thế nào? Khi đó, hãy vẽ hình và tính:
a) Góc hợp bởi giữa cây gậy với phương nằm ngang.
b) Chiều dài L của bóng cây gậy trên mặt sân.
Bài 3: (4,0 điểm) Dùng một ấm điện loại 220V-1000W mắc vào nguồn điện có
hiệu điện thế 220V không đổi để đun một lượng nước ở nhiệt độ ban đầu là 20oC.
Khi đun, sau 5 phút thì nhiệt độ nước lên đến 45 oC. Ngay sau đó bị mất điện trong
3 phút, vì vậy nhiệt độ nước giảm xuống đến 40oC. Khi nhiệt độ nước còn 40oC, lại
có điện và tiếp tục đun cho đến khi nước sôi. Biết nhiệt lượng nước toả ra môi
trường tỉ lệ thuận với thời gian; nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và bỏ qua
sự hấp thụ nhiệt của ấm đun. Hãy tính:
a) Khối lượng nước đã đun.
b) Thời gian cần thiết kể từ khi bắt đầu đun cho tới khi nước sôi.
Bài 4: (2,0 điểm) Hãy nêu phương án xác định điện trở của một dây dẫn với các
dụng cụ sau: Một vôn kế có điện trở rất lớn, một điện trở đã biết giá trị của nó là R,
một bộ ắc quy và một số dây nối.


Bài 5: (4,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ, biết U = 36V không đổi, r = 1,5,
điện trở toàn phần của biến trở Rx = 10. Điện trở R1 =
U
r
6, R2 = 1,5. Xác định vị trí con chạy C trên biến trở
để:
R2 A Rx
B
N
a) Công suất tiêu thụ trên điện trở R1 là 6W
C
R1
b) Công suất tiêu thụ trên điện trở R2 là 6W.

c) Công suất tiêu thụ trên điện trở R2 là nhỏ nhất.
Tính công suất đó.
Bài 6: (3,0 điểm) Máy rửa xe sử dụng áp lực cao của nước để rửa sạch các vết bẩn
trên bề mặt kim loại và xe cộ.
Nhãn mác của một loại máy rửa xe có ghi như sau:
Loại máy
CC5020
Nguồn điện
220V/50Hz
Công suất định mức
2,2kW
Áp lực định mức
5.106 Pa
Lưu lượng định mức
20 lít/phút
Tiêu chuẩn an toàn
IP25
Hãy trả lời các câu hỏi sau:
1) Ở góc độ vật lí học, trong bảng thuyết minh trên có tên của một đại lượng
vật lí không đúng với đơn vị của nó. Hãy chỉ ra đại lượng đó và đính chính.
2) Khi máy rửa xe làm việc bình thường. Hỏi:
- Cường độ dòng điện chạy qua máy là bao nhiêu ampe?
- Nếu rửa một chiếc xe mất 10 phút thì bình quân lượng nước dùng là bao
nhiêu m3?
3) Máy làm việc bình thường trong 10 phút thì nước do máy phun ra thực
hiện một công là bao nhiêu?
4) Hiệu suất khi máy làm việc bình thường là bao nhiêu?
-------------------------------Hết--------------------------------

Họ và tên thí sinh:.................................................................. Số báo danh:........................

---------------------------------------------------------------------------------------------------------Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm


HƯỚNG DẪN – ĐÁP ÁN MÔN VẬT LÍ LỚP 9
Bài 1: 4,5 điểm
1) 1,0 điểm
Gọi độ dài quãng đường là S. Tổng thời gian bạn An đi là:
t1 = 1 +
6

(s  12)
6

1
6  s 1
6

0,25 điểm

- Tổng thời gian bạn Thanh đi là: t2 = 2. 1 + s = s  4
6

12

0,25 điểm

12

- Do hai bạn gặp nhau tại trường nên:
t1 = t2 <=> s  1 = s  4 => s = 6 km

6

0,5 điểm

12

2) 0,75 điểm
Thời gian bạn Thanh đã đi là:

t2 = s  4 = 6  4  5 h hay t2 = 50 phút.
12

12

0,25 điểm

6

- Hai bạn đến trường lúc: 6h20' + 50' = 7h10'
- Hai bạn bị muộn học mất 10 phút.
3) 1,75 điểm
- Gọi vận tốc của bạn Thanh từ lúc quay lại lấy vở là v. Thời gian bạn
1
12.
6  2;
Thanh đi xe quay về nhà là t =
v
v
- Quãng đường mà bạn An đi bộ được trong khoảng thời gian bạn
2

12
Thanh quay về nhà là: S = .6 =
.
v
v
- Ta có thể coi bạn Thanh bắt đầu đi từ nhà với vận tốc v, bạn An đi
1 12 2v  12
với vận tốc 6km/h. Khi đó hai bạn cách nhau L = 12. + =
6 v
v
(km)
- Thời gian bạn Thanh đi từ nhà đến khi gặp An là t1. Khi hai bạn gặp
2v  12
2v  12
nhau: 6.t1 +
= v.t1 => t1 =
v(v - 6)
v
- Quãng đường còn lại mà hai bạn phải đi kể từ lúc gặp nhau đến
4v  48
s
6  v.t1
trường là S2 = 6-v.t1. Thời gian hai bạn đi là t2 = 2 
=
v(v - 6)
v
v
- Thời gian từ lúc bạn Thanh quay về đến khi tới trường là:
1
2 2v  12 4v  48

t + t1 + t 2 =
<=> +
+
2
v v(v - 6) v(v - 6)
- Giải ra ta được v = 16km/h và 6km/h (loại).
- Vậy để đi học đúng giờ thì từ lúc quay về nhà lấy vở thì bạn Thanh
phải đi với tốc độ 16km/h.
2v  12
- Vị trí hai bạn gặp nhau các trường là s2 = 6-vt1 = 6=1,6km.
(v - 6)
- Thời gian hai bạn đi đến trường kể từ lúc gặp nhau là: t2 = 0,1h = 6'

0,25 điểm
0,25 điểm

0,25 điểm

0,25 điểm

0,25 điểm

0,25 điểm

0,25 điểm

0,25 điểm


- Hai bạn gặp nhau lúc 6h54', vị trí gặp nhau các trường 1,6km.

4) 1,0 điểm
Tốc độ trung bình của Thanh khi đi từ trường về nhà là
S
vtb =
= S
t1  t 2  t 3 S
v

Thay số vtb =

6
6 1

12 4

 t2

=

6
1 1

2 4

= 6.4 = 24 = 8 km/h.
2 1

3

Bài 2: 2,5 điểm

1) 1,0 điểm.
B
Khi gậy đặt thẳng đứng:
- Vẽ được hình đúng.
- Bóng của cây gậy có chiều dài
h
1,2


 0,4 3 m
L = OA =
tanα
3
O
A
2) 1,5 điểm.
+ Để bóng cây gậy dài nhất thì cây gậy phải đặt theo phương vuông
góc với phương truyền sáng.
+ Vẽ được hình đúng.
+ Góc tạo bởi giữa cây gậy và
phương nằm ngang bằng
.
B
+ Chiều dài lớn nhất của bóng cây
gậy trên mặt sân là:

A
h
1,2


 0,8 3 m.
L' = O'A=
O'
sinα
3
2
Bài 3: 4,0 điểm
1) 2,25 điểm. Tính khối lượng nước đem đun.
- Vì nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = Uđm công suất tỏa
nhiệt của ấm bằng công suất định mức P = Pđm = 1000W.
- Gọi k là hệ số tỉ lệ giữa nhiệt lượng nước toả ra môi trường với thời gian.
- Khi đun nước từ 20oC lên đến 45oC, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
P.t1 = mc(45-20) + k.t1
1000.300 = m.4200.25+ k.300
300000 =105000m + 300k
(*)
- Khi mất điện, ta có: k.t2 = mc(45-40)
 k.180 = m.4200.5
 k = 350m
3

- Thay k vào (*) ta được:  300000 =105000m + 300. 350m

0,25 điểm

0,5 điểm
0,5 điểm

0,5 điểm
0,5 điểm

0,5 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm

0,5 điểm

0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm

3

 m = 15 (kg)
7
b) 1,75 điểm. Thời gian cần thiết để đun sôi nước
- Khi tiếp tục đun từ 400C đến sôi ta có phương trình cân bằng nhiệt:
P.t3 = mc(100-40) + k.t3

0,25 điểm

0,5 điểm


1000. t3 = 15 4200.60 + 350 . 15 . t3
7

3

0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm

7

 750. t3 = 540000
 t3 = 720s = 12 phút
- Vậy tổng thời gian cần để đun sôi nước là:
t = t1 + t2 + t3 = 5 + 3 + 12 = 20 phút.
Bài 4. 2,0 điểm
1) 1,0 điểm: Cơ sở lý thuyết
- Gọi điện trở của dây dẫn cần xác định điện trở là Rx.
- Khi mắc (R nt Rx) vào hai cực của nguồn điện
V
ta có: U = U1 + U2.
- mà U1 = I.R; U2 = I.Rx mặt khác: I = I1 = I2
- Nên:

U1 U 2
U

=> R x  2 R .
R Rx
U1

(1)

0,5 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
Rx

R
U

2) 1,0 điểm: Tiến hành thí nghiệm
- Mắc mạch điện theo sơ đồ (hình vẽ)
- Dùng vôn kế đo hiệu điện thế U1 giữa hai đầu điện trở R, U2 giữa hai
đầu dây dẫn Rx.
- Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên khi mắc vôn kế vào mạch
cường độ dòng điện trong mạch không thay đổi.
- Thay các giá trị U1, U2, R vào (1) ta tình được giá trị Rx cần đo.
Bài 4: 4,0 điểm
1) 1,5 điểm
- Để công suất tiêu thụ trên điện trở R1 là
U
r
6 W thì hiệu điện thế UNC phải bằng UNC =

6V
R2 A Rx
B
N
- Hiệu điện thế đó phụ thuộc vị trí con
C

chạy C. Gọi x là điện trở phần AC của biến
R1
trở, ta có :
Hình 1
(R  x).R 1 (1,5  x).6 9  6x


RNC = 2
R 2  x  R1 1,5  x  6 7,5  x
- Điện trở toàn mạch:
9  6x
95,25  10x - x 2
Rtm = RNC + RCB + r =
+10-x+1,5 =
7,5  x
7,5  x
- Hiệu điện thế hai đầu điện trở R1 là
36(9  6x)
U
36
9  6x
 6 (1)
.R NC 
.
UNC =
=
2
95,25  10x - x 7,5  x
R tm
95,25  10x - x 2

7,5  x
- Biến đổi (1) ta có phương trình x2 + 26x - 41,25 = 0
- Giải phương trình trên thu được: x = 1,5
- Vậy để điện trở R1 có công suất tiêu thụ bằng 6 W thì điện trở RAC =
1,5 .
2) 1,25 điểm. Để công suất tiêu thụ trên điện trở R2 là 6 W thì:
- Hiệu điện thế giữa hai điểm NA là: UNA =

3V

0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm

0,25 điểm

0,25 điểm

0,25 điểm

0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm

0,25 điểm


- Mà UNA =

U NC
36(9  6x).1,5
324
.R 2 

3
2
R2  x
(95,25  10x - x )(1,5  x) 95,25  10x - x 2

(2)

- Biến đổi (2) ta có phương trình x2 10x 12,75  0
- Giải phương trình ta được x1 = 1,5 và x2 = 8,5
- Vậy với con chạy sao cho RAC = 1,5  hoặc RAC = 8,5  thì
công suất tiêu thụ trên R2 là 6 W.
c) 1,25 điểm.
- Để công suất tiêu thụ trên R2 cực tiểu thì mẫu số của
324
UNA =
phải lớn nhất.
95,25  10x - x 2
=> 10x - x2 = x(10-x)  0 (4) (vì 0  x 10 do đó lượng này phải lớn
nhất).
- Tổng của hai thừa số của bất đẳng thức (4) bằng 10, là một số
không đổi nên áp dụng bất đẳng cô si ta được x = 5
- Vậy khi con chạy C ở chính giữa biến trở thì công suất tiêu thụ
của R2 cực tiểu.
324

 2,6944V.
Hiệu điện thế UNAmin =
95,25  105 - 52
Do đó công suất P2min

U2
2,69442 7,25979136

 4,8398W
= NAmin 
R2
1,5
1,5

Bài 6. 3,0 điểm
1) 0,5 điểm.
- Đại lượng "Áp lực định mức" có đơn vị là Pa là không đúng mà "Áp
suất định mức" mới có đơn vị là Pa.
- Đính chính thay "Áp lực định mức" bằng "Áp suất định mức".
2) 1,0 điểm.
Khi máy rửa xe hoạt động bình thường
- Cường độ dòng điện chạy qua máy là:
- Thể tích nước dùng để rửa sạch một chiếc xe là:
V = 20 lít/phút x 10 phút = 200 lít = 0,2 m3.
3) 1,0 điểm
- Gọi diện tích miệng vòi phun nước là S thì áp lực ở miệng vòi phun
là: F = pS
- Giả sử áp lực F không đổi tác dụng lên nước làm cho nước di chuyển
một quãng đường là l thì áp lực đã thực hiện một công A = F.l = pSl
- Mặt khác, Sl là thể tích nước V mà máy rửa đã tiêu thụ trong 10 phút

và bằng 0,2m3.
- Vậy A = p.V = 5.106.0,2 = 106 J.
4) 0,5 điểm
- Điện năng tiêu thụ trong 10 phút là
W = Pđm.t = 2200. 600 = 1,32.106J.
- Hiệu suất của máy rửa khi làm việc bình thường là
A
10 6
.100% 
.100%  75,8%
H=
W
1,32.10 6
Hướng dẫn chung:

0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm

0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm

0,25 điểm
0,25 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm

0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm


- Học sinh giải bằng nhiều cách khác nhau đúng vẫn cho điểm tối đa.
- Học sinh làm đúng đến đâu cho điểm đến đó (nếu quá trình lập luận và biến đổi ở bước trước sai thì bước sau
đúng cũng không cho điểm).
- Thiếu hoặc sai 1 đơn vị đo ở kết quả trừ 0,25 điểm/ 1 lỗi. Toàn bài trừ tối đa không quá 0,5 điểm.
- Điểm toàn bài không làm tròn số.