ĐỀ THI học SINH GIỎI môn vật lý lớp 9

Phßng GD & ®µo t¹o Quúnh

§Ò thi Häc Sinh giái

Phô

M«n vËt lý 9

Trêng THCS an th¸i

(Thêi gian lµm bµi: 150 phót)
Bài 1: (4 điểm) Một nhiệt lượng kế có chứa 1kg nước ở nhiệt độ 25 0C. Người ta thả vào
đó một hợp kim nhôm và thiếc có khối lượng 1200g đã được đun nóng tới 95 0C. Nhiệt
độ sau khi cân bằng nhiệt là 350C. Tính khối lượng của nhôm và của thiếc có trong hợp
kim trên. Biết nhiệt dung riêng của nước, nhôm và thiếc lần lượt là C n=4200J/kg.K,
Cnh=880J/kg.K và Ct=230J/kg.k. Cho rằng phần nhiệt lượng do nhiệt lượng kế hấp thụ
bằng 25% nhiệt lượng do nước hấp thụ. Bỏ qua phần nhiệt lượng trao đổi với không khí.

Bài 2: (5 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ bên.
R1=R2=R3=3Ω, R4=1Ω, UAB=18V

A
•

R1 M

R4

•

R2

a) Mắc vào hai đầu N và B một vôn kế có điện trở rất

B
•

R3
•

N

V

lớn. Tìm số chỉ của vôn kế.
b) Thay vôn kế trên bằng một ampe kế có điện trở rất bé. Xác định số chỉ của ampe
kế và chiều dòng điện chạy qua ampe kế.

Bài 3: (4 điểm) Cho các dụng cụ điện sau: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi
U=12V, hai bóng đèn Đ1(6V-0,4A) và Đ2(6V-0,1A) và một biến trở Rx.
a) Có thể mắc chúng thành mạch điện như thế nào để hai đèn đều sáng bình thường?
Vẽ sơ đồ mạch điện và tính điện trở của biến trở Rx ứng với mỗi cách mắc.


b) Tính công suất tiêu thụ của biến trở ứng với mỗi sơ đồ, từ đó suy ra nên dùng sơ
đồ nào?Vì sao?

Bài 4: (3 điểm) Có hai bóng đèn Đ1 (6V-2,4W); Đ2 (6V-3,6W) một nguồn hiệu điện thế
không đổi U=12V : một biến trở (50 Ω - 3A) và các dây dẫn có điện trở không đáng
kể .Hãy vẽ các cách mắc để hai đèn sáng bình thường .chỉ ra cách mắc có hiệu suất lớn
nhất và tính Rb lúc đó .

Bài 5: (4 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ ở dưới

R2

B

D

đây :
R1

Nếu đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế UAB=120 V

R2

A

thì cường độ dòng điện qua R3 là I3= 2A và hiệu điện thế đo được ở hai đầu C và D là
UCD=30V .
Nếu ngược lại ,đặt vào hai đầu C và D một hiệu điện
thế U/CD= 120V thì hiệu điện thế đo được ở hai đầu A và B là U/AB= 20V .
Tính các điện trở R1, R2 ; R3:

ĐÁP ÁN BIỂU ĐIỂMCHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI
Môn thi: Vật 9 - Năm học: 2011-2012

R3

C

Bài

Yêu cầu nội dung
Nhiệt lượng do nhôm và thiếc tỏa ra:

Điểm

Qtỏa= Qnh +Qt =Cnh.mnh.(tnh-t) +Ct.mt.(tt-t)= (Cnh.mnh+Ct.mt).(tnh-t); (tnh =

0,75đ

tt)
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước hấp thụ:
0,50đ

Qthu =Qnlk + Qn =0,25. Qn+ Qn =1,25. mn.Cn.(t – tn)
Khi cân bằng nhiệt: Qtỏa= Qthu
<=> (Cnh.mnh+ Ct.mt).(tnh-t)= 1,25. mn.Cn.(t – tn)
Bài 1
(4 đ)

<=> Cnh.mnh + Ct.mt =
. nh + 230m
. t=
<=> 880m

1,00đ

1, 25. mn.Cn. ( t – tn )
tnh − t

1, 25. 14200
.
. ( 35 – 25)
= 875
95− 35

0,50đ

Với mt=1,2 - mnh
. nh + 230(1,2-m
.
=> 880m
nh ) = 875

A•

R1

R4

M
•

•

B

R3

599
≈ 0,922kg = 922 g
=> mnh=
650

R2

•

N

=> mt=1,2 - mnh=1,2 – 0,922=0,278(kg)=278g
Bài 2 a) Do điện trở của vôn kế rất lớn nên không có dòng điện qua nó, ta có
(5.0

0,75đ

0,50đ

thể tháo vôn kế ra mà không ảnh hưởng đến mạch điện.
0.50đ

đ)

Mạch điện có ( R1//( R2 nt R3)) nt R4
R1R23

R123= R +R =

1

23

3(3+3)
= 2Ω
3+3+3

0.50đ

Rtđ= R123+R4=2+1=3 Ω
Cường độ dòng điện trong mạch:

0.25đ


U AB

18

I=I4= R = 3 = 6A
tñ
Hiệu điện thế:
UMB=I4.R4=6.1=6V
UAM=I. R123=6.2=12V

0.50đ

Cường độ dòng điện qua R2 và R3:
U

12

23
I2=I3=I23= R = 3 + 3 = 2A
23
Hiệu điện thế:

UNM=I3.R3=2.3=6V
0.50đ
Số chỉ của vôn kế:
UV= UNM+ UMB=6+6=12V
b) Chọn chiều dòng điện như hình 1. Do ampe kế có điện trở rất bé,
chiều dài của dây dẫn không ảnh hưởng đến mạch điện. Do đó VN=VB
nên ta chập điểm N và B lại với nhau như hình 2.
R1

A•

R4

M
•

•

B

A•

R1

R3
R2

•

N

A

Hình 1

M
•

R4
R3

B•

N

0.50đ

R2

Hình 2

Mạch điện có ( R1 nt( R3 // R4)) // R2

R3R4
3.1 15
= 3+
= = 3, 75Ω
R3+R 4
3+1 4

R134= R1 +

Cường độ dòng điện trong mạch:
U AB

I1=I134= R

134

=

18
= 4,8A
3, 75

0.50đ
0.25đ


U AB

18

I2= R = 3 = 6A
2
Hiệu điện thế:

0.25đ

UAM=I1R1=4,8.3=14,4V

0.50đ

UMB=UAB-UAM=18-14,4=3,6V
Cường độ dòng điện qua R3 là:
0.25đ

U3 3, 6
I3= R = 3 = 1, 2A
3

Số chỉ của ampe kế:
0.25đ
IA=I2+I3=6+1,2=7,2A
Chiều dòng điện qua ampe kế đi từ N đến B.
Bài 3
(4.0
đ)

U

0.25đ

6

ñm1
Điện trở của đèn 1: R1= I = 0, 4 = 15Ω
ñm1

0.25đ
U ñm2

6

Điện trở của đèn 2: R2= I = 0,1 = 10Ω
ñm2
a) Có thể mắc theo hai sơ đồ sau:
Cách 1: Cách mắc chia thế gồm
R1

(R1//R2) nt Rx như hình vẽ dưới
A•

0.50đ
Rx

•

B

R2

Vì các đèn sáng bình thường nên U1=U2=6V; I1=0,4A; I2=0,1A

Ta thấy:
UAB=U12+Ux=> Ux=UAB-U12=12-6=6V

0.75đ

IAB=Ix=I1+I2=0,4+0,1= 0,5A
Ux

6

Điện trở của biến trở: Rx= I = 0,5 = 12Ω
x
Cách 2: Cách mắc chia dòng:gồm R1 nt ( R2//R’x )

A•

R1

R2
•

R'x

B

0.50đ


Vì các đèn sáng bình thường nên: U1=U2=6V; I1=0,4A; I2=0,1A
Ta thấy:

UAB=U1+U’2x=> U’x= U’2x =UAB-U1=12-6=6V
0.75đ

Mặt khác:
IAB=I1=I’x+I2=> I’x = I1 - I2= 0,3A
U'x
6
= 20Ω
Điện trở của biến trở: Rx= ' =
I x 0,3

b) Công suất tiêu thụ của biến trở:
0.25đ

U 2x

36
Ở sơ đồ 1: Px= = = 3W
R x 12
’

Ở sơ đồ 2: P x=

(U 'x ) 2
Rx

=

36
= 1,8W

20

0.25đ

Ta thấy: Px> P’x . Vì công suất tiêu thụ trên biến trở là vô ích
nên ta chọn sơ đồ 2.

0.50đ
0.25đ

Bài 4
*/Tính cường độ dòng điện định mức mỗi bóng :
(3đ)
Từ công thức P=UI=> I=P/U+

Đ1

Rb

thay vào ta có :
P

0,5

2, 4

1
I1đm= U = 6 = 0, 4 A
1

P

3, 6

Hình a,

Đ2
_

+

2
I2đm= U = 6 = 0, 6 A
2

Rb

Đ1

Đ2

Từ đó ta suy ra có hai cách mắc
như hình vẽ :

1,0
Hình b,

*/ Trong hai sơ đồ trên thì điều chỉnh biến trở để cho hai đèn sáng
bình thường nên suy ra hiệu điện hai đầu mỗi đèn trong hai sơ đồ đều
phải bằng 6V nên suy ra công suất tỏa ra trên mỗi bóng trong từng sơ

đồ cũng bằng công suất định mức mỗ bóng vì vậy trong cả hai sơ đồ
công suất có ích đều bằng nhau và bằng 2,4+3,6= 6W
Ta cũng suy ra hiệu điện thế ở hai đầu biến trở trong hai sơ đồ cũng
đều bằng 6V nên hiệu điện thế hai đầu biến trở trong mỗi sơ đồ cũng
bằng 6V
Mà cường độ dòng điện qua biến trở ở sơ đồ a, là Ib= IĐ1+IĐ2 =
0,4+0,6=1A

1,0

Lớn hơn cường độ dòng điện qua biến trở ở sơ đồ b, là :I/b=IĐ2-IĐ1=
0,2A
Do vậy công suát hao phí ở sơ đồ a, lớn hơn ở sơ đồ b, hay hiệu suất ở

0,5

sơ đồ b, lớn hơn ở sơ đồ a,
Vậy điện trở của biến trở ở cách mắc có hiệu suất cao hơn là :
U

6

1
Rb= I / = 0, 2 =30 Ω
b

*/Khi đặt vào hai điểm A, B một hiệu điện thế UAB=120V
Thì mạch điện được mắc :

R1//((R2//R3)nt R2)
Bài 5 Vì UCD=30V => hiệu điện thế hai
(4đ)

R3 là U3= 30V

R1
A

B

R2
D

C

R2

đầu 0,5

R3

Vây điện trở R3 là :
U3

30

R3= I = =15 Ω
2
3

0,5

Hiệu đện hai đầu D và B là :
0,5


UDB= UAB- U3= 120-30=90V
Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch DB là
U3

30

0,5

IDB= I3+ R = 2+ R
2
2

Vậy ta có UDB= IDBR2 thay vào ta có :

0,5

30
90= (2+ R )R2 => R2=30 Ω
2

*/ Khi đặt vào hai điểm C, D một hiệu điện thế U/CD=120V
Mạch điện được mắc : R3//R2//(R2ntR1)
Ta có :

R2

C
/
CD

0,25

R3
D

0,5

/

UCB= U -U AB= 12020=100V

R1

R2

A

B

Suy ra cường độ dòng điện chạy qua R1là :
U

100

10

CB
I1= R = 30 = 3 A
2

0,5

Vậy điện trở R1có giá trị là :
0,25
20
U / AB
10
R1=
= = 6Ω
I1
3

Lưu ý:
+ Mọi cách giải khác nếu đúng,chi tiết, đủ bước, đều cho điểm tối đa.