Đề thi học sinh giỏi môn vật lý 9 tỉnh hà nam năm học 2016 2017 (có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO
HÀ NAM
ĐỀ CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THCS
NĂM HỌC 2016 -2017
MÔN: VẬT LÝ
(Thời gian làm bài: 150 phút )

( Đề thi có 02 trang )
Câu 1( 4 điểm) : Cho mạch điện như hình 1.
Trong đó: R1=2Ω; R2=1Ω; Biến trở MN có điện
trở toàn phần là 16Ω. Hiệu điện thế U không đổi.
Vôn kế có điện trở rất lớn, bỏ qua điện trở của
ampe kế và dây nối.
a/ Khi con chạy C nằm chính giữa MN thì
vôn kế chỉ 24V. Tìm số chỉ của ampe kế và giá trị
hiệu điện thế U.
b/ Xác định vị trí C để công suất tiêu thụ
trên toàn biến trở là lớn nhất.
c/ Khi dịch con chạy C từ M đến N thì số
chỉ của vôn kế thay đổi như thế nào.
Câu 2( 4 điểm): Có hai cụm dân cư cùng sử
r1
r2
dụng một trạm điện và dùng chung một đường
dây nối tới trạm hình 2. Điện trở của dây dẫn là r1
và r2. Hiệu điện thế tại trạm không đổi là U 0=
220V. Tổng công suất tiêu thụ ở hiệu điện thế
định mức 220V của các đồ dùng điện ở hai cụm
là như nhau và bằng P0=55kW. Khi chỉ có cụm 1

dùng điện ( K mở ) thì thấy công suất tiêu thụ
Hình 2
thực tế của cụm này chỉ là P1=50,688kW.
a. Tính công suất hao phí trên dây tải từ
trạm tới cụm 1
b. Khi cả hai cụm cùng dùng điện (cầu dao K đóng) thì công suất tiêu thụ thực tế ở
cụm 2 là P2=44,55kW. Hỏi khi đó hiệu điện thế thực tế ở cụm 1 là bao nhiêu?
Câu 3 ( 4 điểm): Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f=20cm, một điểm sáng A nằm cách trục
chính của thấu kính hội tụ là 4cm và ban đầu cách thấu kính là 40cm. Thấu kính giữ cố
định và điểm sáng A di chuyển lại gần thấu kính và luôn song song với trục chính một
quãng đường là 10cm sau đó dừng lại.
a) Hãy vẽ ảnh của điểm sáng A lúc trước và sau khi di chuyển.
b) Bằng hình học hãy tìm quãng đường mà ảnh của điểm sáng A di chuyển.
c) Trong quá trình chuyển động trên, điểm sáng A chuyển động với vận tốc
v=10cm/s. Tìm vận tốc trung bình ảnh của điểm sáng A.


Câu 4 (6 điểm):
1)(2 điểm) Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự
f ( điểm A nằm trên trục chính). Khi di chuyển vật AB trước thấu kính song song với thấu
kính để tạo ảnh thật thì khoảng cách nhỏ nhất giữa vật và ảnh là 60cm. Tìm tiêu cự của
thấu kính và kích thước ảnh so với vật khi đó.
2)(4 điểm) Cho hai thấu kính hội tụ L 1, L2 có trục chính trùng nhau với tiêu cự lần lượt là
f1=10cm và f2, hai thấu kính cách nhau 30cm. Vật AB đặt trên trục chính, vuông góc với
trục chính, trước L1( theo thứ tự AB – L1 – L2). Khi AB dịch chuyển dọc theo trục chính
thì ảnh thật A’B’ của nó tạo bởi hệ L1, L2 không thay đổi độ lớn.
a) Tìm tiêu cự f2 của thấu kính L2 và tỉ số chiều cao ảnh qua hệ với chiều cao vật.
b) Thay vật AB bằng một điểm sáng S đặt trên trục chính và trước L 1 ( theo thứ tự S
– L1 – L2) và cách thấu kính L1 một đoạn là 10cm. Sau thấu kính L 2 đặt một màn
vuông góc với trục chính, tìm khoảng cách từ màn đến L 2 để vòng tròn sáng trên

màn có đường kính 5cm. Biết rằng đường kính của thấu kính L 1 là 10cm và
đường kính thấu kính L2 lớn hơn L1.
Câu 5 (2 điểm): Hãy xây dựng một phương án thí nghiệm để xác định điện trở suất của
một dây kim loại.
Cho các dụng cụ sau:
Nguồn điện chưa biết hiệu điện thế
Sợi dây kim loại rất dài dùng để xác định điện trở suất
Một ống hình trụ bằng nhựa cách điện đã biết chiều dài L và bán kính ống r
Vôn kế có điện trở rất lớn
Một điện trở đã biết giá trị R0
Một số dây nối có điện trở nhỏ
-

-------------- Hết ----------------Họ và tên thí sinh ................................................... Số báo danh ...........................
Chữ ký của giám thị 1:.............................................................................................
Chữ ký của giám thị 2:.............................................................................................


SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO
HÀ NAM

HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC
SINH GIỎI LỚP 9 THCS
NĂM HỌC 2016 -2017
MÔN: VẬT LÝ

Câu
Câu
1(4đ)

Nội dung

Điểm

x

a(1,5đ)
A

R1

D

C

R2 B

16 -x
A
V

Khi con chạy nằm chính giữa MN khi đó x= 8 Ω ; vôn kế chỉ 0,25
24V hay UAD=24V
Tính được RAB = 7Ω

0,25

Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính:

0,25

I = I1 = ICD

U
24
= I 2 = AD =
= 4(A)
R AD
6

Hiệu điện thế hai đầu mạch điện UAB=I.RAB=4.7=28(V)

0,25

Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch điện UCD=I.RCD=4.4=16(V) 0,25
U CD 16
0,25
Số chỉ của ampe kế là: IA= R = 8 = 2(A)
CN

b(1,5đ) Đặt RMC = x ⇒ RCN = 16-x. ĐK: (0 ≤ x ≤ 16)(*)
x(16 − x)
⇒ R CD =
16
Đặt RCD = y ⇒ RAB = 3+y
28
⇒ I AB =
3+ y

0,25

0,25

0,25
⇒ PCD =

784y
784
=
2
2
(3 + y)
 3

+ y÷

÷
y




Áp dụng BĐT côsi ⇒
⇒ PCD ≤

784

( 2 3)

2

=

3
+ y ≥2 3
y

196
3

Dấu "=" xảy ra khi

3
= y ⇒ y=3
y

x(16 − x)
= 3 ⇒ − x 2 + 16x − 48 = 0
16
Giải PT ta được x = 4 hoặc x = 12

0,25

Vậy công suất tiêu thụ trên biến trở đạt giá trị lớn nhất là
196
W khi con chạy C ở vị trí sao cho RMC = 4Ω hoặc RMC =
3
12Ω

0,25

Khi đó

c(1đ)

0,25

28
448
=
− x 2 + 16x − x 2 + 16x + 48
3+
16
 − x 2 + 16x

448
⇒ U V = I AB R AD = 2
+ 2÷

− x + 16x + 48 
16

I AB =

28
=
3+ y

⇒ UV =

0,25

0,25

28
16
1+
−(x − 8) 2 + 96

- Khi x tăng từ 0 đến 8 thì x - 8 tăng và x - 8 ≤ 0 ⇒ (x − 8) 2
giảm
⇒ −(x − 8) 2 + 96 tăng
16
⇒1+
giảm ⇒ UV tăng
−(x − 8) 2 + 96
- Khi x tăng từ 8 đến 16 thì x - 8 tăng và x - 8 ≥ 0 ⇒
(x − 8) 2 tăng
⇒ −(x − 8) 2 + 96 giảm
16
⇒1+
tăng ⇒ UV giảm
−(x − 8) 2 + 96

0,25

*) Lập bảng giá trị:

0,25

x
UV

0
18,7

8
24

16
18,7

*) Kết luận:
- Khi con chạy C dịch từ M đến chính giữa biến trở thì số chỉ
của vôn kế tăng từ 18,7V đến 24V
- Khi con chạy C dịch từ chính giữa biến trở đến N thì số chỉ
của vôn kế giảm từ 24V đến 18,7V
Câu
2(4đ)

a(2đ)

0,5

U 02
Điện trở của mỗi cụm là R1=R2= = 0,88Ω
P0

Khi chỉ dùng cụm 1 thì dòng trong mạch là I 01= 0,5

P1
= 240 A
R1

r1

M

r2

I2

A mạng điện là P0=U0.I01=52800W
Công suất
I

0,5

Công suất hao phí trên đườngRdây
từ trạm đếnRcụm
1 là:
1
2
Pph1=P0-P1=2112W

0,5

1

b(2đ)

B

Điện trở đương tương dây từNtrạm đến cụm 1 là r 1 từ cụm 1 0,25
đến cụm 2 là r2. r1 =

php1
2
I 01

= 0, 037Ω

K đóng công suất cụm 2 là P2 do đó dòng điện qua cụm 2 là: 0,25
I2 =

P2
= 225 A
R2

RM2N= R2+r2=0,88+x;
RMN

Đặt r2=x

R .R
(0,88 + x).0,88
= M 2N 1 =
RM 2 N + R1
1, 76 + x

0,25


Điện trở của mạch là: Rm = RMN + r1 =

(0,88 + x).0,88
+ 0, 037
1, 76 + x

220(1, 76 + x)

U

0
Dòng mạch chính I = R = 0,88(0,88 + x) + 0, 037(1, 76 + x) (1)
m

Mà

0,25
0,25

UMN=I2.RM2N=225(0,88+x)

I = I MN =

U MN 225(1, 76 + x)
=
(2)
RMN

0,88

0,5

Từ (1) và (2): x=0,0223 Ω
Thay vào UMN=I2.RM2N=225(0,88+x)=203(V)
Câu
3(4đ)

a(1đ)

A

B

b(2đ)

1

H

O
A1

0,25

B1

α

F’

A1’
A’

α

Thiếu đường truyền tia sáng trừ 0,25
Xét tam giác đồng dạng ∆ OB1B~ ∆ OB1’B’

B1’

M
B’

0,5

BB1 OB1
4
30
=
→ ' ' =
(1)
' '
'
B B1 OB1
B B1 OB1'

Xét ∆ OHF’~ ∆ B’1B’F’
OH

OF
4
20
= ' '→ ' ' =
(2)
' '
B B1 F B1
B B1 OB1' − 20

Từ (1) (2) :
OB’1=60cm và B’B’1=8cm
*Xét ∆ OA1A~ ∆ OA’1A’

0,25
0,5

A1 A OA1
4
40
=
→ ' '=
(3)
' '
'
A1 A OA1
A1 A OA1'

Xét ∆ OHF’~ ∆ A1’A’F’
OH OF '
4

40
= ' '→ ' '=
(4)
' '
A1 A A1F
A1 A OA1' − 20

Từ (3) và (4): OA’=40cm và A’1A’=4cm

0,25


Ta có: cos α =

OF
OF 2 + OH 2

=

A' M
(5) mà
A' B '

0,25

=

20
-> A’B’=20,4cm
A' B '

0,25

A’M=OB’1-OA’1=20cm
Thay số vào (5)
c(1đ)

20
20 + 4
2

Thời gian vật và ảnh dịch chuyển đều bằng t
t=

Câu
4(6đ)

2

'

1

'

AB A B
= ' → v ' = 20,4cm/s
v
v

1)(2đ)

0,5
B

H
O

F’

A’

A

B’

0,25

A' B ' OA'
=
(1)
AB OA
A' B ' F ' A' A' B '
→
=
=
(2)
∆ ’
∆
OI

OF '
AB
F OI~ F’A’B’
OA.OF
Từ (1) và (2): OA' =
OA − OF
∆ OAB~ ∆ OA’B’

→

Mà khoảng cách vật và ảnh là: L=OA+OA’=OA+
OA2 − L.OA + L.OF = 0

OA.OF
OA − OF

0,25

Để phương trình có nghiệm ∆ ≥ 0 → L ≥ 4.OF

0,25

Phương trình có nghiệm OA= L/2=30cm
OA’=L/2=30cm

0,25

A' B '
=1
Thay vào (1): →

AB

0,5

→ L min = 4.OF = 60 → OF = 15cm

2a(2đ)

0,5
I

B
A

O1

F1
F’ 2

O2

J

A’

B’


* Khi tịnh tiến vật trước O1 thì tia tới từ B song song với trục 0,5
chính không thay đổi lên tia ló ra khỏi hệ của tia này cũng

không đổi. ảnh B’ của B nằm trên tia ló ra này. Để ảnh A’B’
có chiều cao không đổi với mọi vị M
trí của vật AB thì tia ló
’
khỏi hệ của tia trên phải là tia song song vớiMtrục
chính. Điều
’
nàySxảy
điểm chính F1 ≡ F2
F’
≡ Fra1 khi hai tiêu
O2
O1
I → f = 202 cm
’
0,5
* Khi đó O1F1 + O2F2 = O1O2 = 30cm (1)
2
O 2 F2 O 2 J A' B'
Lại có : O F = O I = AB = 2
1 1
1

N’

0,5

N

2b(2đ)

1đ

Đường đi của tia sáng từ S đi qua hai thấu kính như hình vẽ: 0,5
Với MN=10cm và có hai vị trí màn đối xứng nhau qua F ’2
để vòng tròn sáng trên màn có đường kính là M’N’=5cm.
Tacó: ∆ F2’MN~ ∆ F2’M’N’
→

MN
O2 F2'
10 20
=
→ = ' → F2' I = 10cm
'
'
'
MN
F2 I
5 F2 I

-> O2I=10cm. Vậy có hai vị trí màn cách O2 là 10cm và 0,5
30cm


Câu5(2đ)

Dùng dây kim loại quấn vào ống nhựa sao cho quấn hết 0,25
chiều dài ống và quấn sao cho các vòng sát nhau. Đếm số
vòng quấn được là N

0,25

R0

Rd

V

V

Mắc ống dây và điện trở R0 như hình vẽ. Dùng vôn kế đo
hiệu điện thế trên cuộn dây và trên R0 được giá trị

0,5

là U1 và U2
U

U

UR

1 0
1
2
Do mắc nối tiếp: R = R → Rd = U
d
0
2

l
Mà Rd = ρ (1) với l chiều dài dây, S là tiết diện dây
S
l = N (2π r )

L
Vì dây quấn sát nhau nên đường kính tiết diện dây là d =
N
d 2 π .L2
Tiết diệt dây S = π = 2
4 4N

ρ .N .(2π r ).4 N 2 U1 Ro
R
=
=
Thay vào (1) d
π L2
U2
→ρ=

L2 U1.Ro
.
8.π .N 3 U 2

0,25

0,25

0,25

0,25


Chú ý:
- Mỗi lần thiếu đơn vị trừ 0,25đ( nhưng không trừ quá 0,5đ toàn bài thi)
- Mỗi lần vẽ hình trong bài quang hình không có đường truyền tia sáng trừ 0,25đ
- Học sinh làm cách khác mà đúng vẫn cho điểm tối đa.