Đề thi học sinh giỏi Vật Lý 9(Năm học 2010-2011)

PHÒNG GD-ĐT HƯƠNG TRÀ ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN
TRƯỜNG THCS HƯƠNG TOÀN NĂM HỌC 2010 - 2011
MÔN: VẬT LÝ 9
(Thời gian: 150 phút)
Bài 1: Một thanh AB có trọng lượng P = 100N như hình vẽ.
a) Đầu thanh được đặt thẳng đứng chịu tác dụng của một
lực F = 200N theo phương ngang.
Tìm lực căng của dây AC. Biết AB = BC.
b) Sau đó người ta đặt thanh nằm ngang gắn vào tường
nhờ bản lề tại B. Tìm lực căng của dây AC lúc này (AB = BC)
Bài 2: Một người muốn cân một vật nhưng trong tay không có cân, mà chỉ có một thanh cứng có
trọng lượng P = 3N, và một quả cân có khối lượng 0,3kg. Người ấy đặt thanh lên một điểm tựa O.
Treo vật vào đầu A. Khi treo quả cân vào đầu B thì thấy hệ thống cân bằng và thanh nằm ngang.
Đo khoảng cách giữa các điểm: OA =
l
4
1
; OB =
l
2
1
. Xác định khối lượng vật cần cân.
Bài 3: Thả một cục đá lạnh khối lượng m
1
= 900g vào m
2
= 1,5kg nước ở nhiệt độ là t
2;
t
2
= 6

0
C.
Khi có cân bằng nhiệt lượng nước trong bình là 1,47kg. Xác định nhiệt độ ban đầu của cục nước đá
biết:
C
1
của nước đá là 210J/kg.K
C
2
của nước là 4200J/kg.K
λ
= 3,4.10
5
J/kg.K
Bài 4: Có hai loại điện trở R
1
= 3
Ω
; R
2
= 5
Ω
. Hỏi phải chọn mỗi loại mấy cái, để khi ghép nối
tiếp thì đoạn mạch có điện trở R = 55
Ω
.
Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ:
R
1
= R

2
; R
3
= 3R
2
.
Hiệu điện thế toàn mạch U không đổi. Điện trở ampe kế không đổi.
Khi K mở R
4
tiêu thụ công suất cực đại. Ampe kế chỉ 1A.
a) Xác định số chỉ của ampe kế khi K đóng.
b) Với U = 150V, hãy xác định công suất tiêu thụ trên R
4
khi K mở và khi K đóng.
B
A
C
B
C
A
A
A
R
4
R
2
R
3
R
1

K
+
_
U
ĐÁP ÁN:
Bài 1:
a) Thanh chịu tác dụng của lực F và T (do lực P đi qua điểm quay B nên không ảnh hưởng
đến sự quay.
Quy tắc cân bằng: F.AB = T.BH (BH =
2
2.AB
)
Từ đó:
2200
2
2
=⋅=⋅=
FF
BH
AB
T
(N)
b) Phương trình:
P.OB = T.BH
(
2
AB
OB
=
)

250
2
==⋅=⇒
P
P
BH
OB
T
(N)
Bài 2:
Các lực tác dụng lên thanh AC.
Trọng lực P
1
; P
2
của các vật treo tại A và B.
Trọng lượng P của thanh đặt tại trung điểm của thanh:
4
l
OI
=
Phương trình cân bằng lực: P
1
.OA = P.OI + P
2
.OB
Suy ra:
OA
OBPOIP
P

..
2
1
+
=
VỚI p = 10.m
P
2
= 10.0,3 = 3N
9
4
1
2
1
.3
4
1
.3
1
=
+
=
l
ll
P
(N)
khối lượng vật
9,0
10
==

P
m
(kg)
Bài 3: Khối lượng nước khi có cân bằng nhiệt giảm tức là đã có một phần nước: m = 1,5 - 1,47 =
0,03 (kg) bị đông đặcthành đá. Vậy nhiệt độ chung của hệ là: t = 0
0
C.
Gọi t
1
là nhiệt độ ban đầu cục nước đá. Nhiệt lượng do nó thu vào đến khi có cân bằng nhiệt:
Q
1
= m
1.
c
1
(t - t
1
)
Nhiệt lượng do nước toả ra:
Q
2
= m
2
.c
2
(t
2
- t)
Nhiệt lượng toả ra khi m = 0,03kg nước đông đặc hoàn toàn thành đá:

Q
3
=
λ
.m
Khi cân bằng nhiệt:
Q
1
= Q
2
+ Q
3
C
cm
tcmm
t
0
11
222
1
4,25
.
...
−=
+
−=⇔
λ
Bài 4: Gọi số loại điện trở mỗi loại là x và y (x; y nguyên dương)
Ta có: 3x + 5y = 55
A

B
C
F
P
T
H
B
C
A
P
T
H
O
P
1
P
P
2
A O C
x
x
y
5
3
11
5
355
−=
−
=⇒

Đặt x = 5t thì y = 11 - 3t (t
)0
≥
y = 11 - 3t
)0
≥
67,3
3
11
=≤⇒
t
67,30
≤≤
t
x, y nguyên dương, ta chọn t = 0, 1, 2, 3
Vậy có bốn phương án chọn:
t = 0 thì x = 0; y = 11
t = 1 thì x = 5; y = 8
t = 2 thì x = 10; y = 5
t = 3 thì x = 15; y = 3
Bài 5:
Khi K mở, mạch vẽ lại:
Tổng trở của mạch:
4
4
2
4
4
423
423

1
4
54
4
4
.
RR
RRR
RR
RR
R
RR
RR
RR
tm
+
+
=
+
+
+
+=
Cường độ dòng điện:
1
54
)4(
4
2
4
==

+
+
==
A
tm
I
RRR
RRU
R
U
I
(A) (1)
Cường độ dòng điện qua R
4
là:
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
U
R
RR
U

RI
40
16
252
16
25
40
16
25
16
)54(
16
4
2
4
4
2
4
4
2
4
2
4
2
4
2
4
2
4
=⋅≥+

++
=⋅
+
==
4
P
Xem R
4
đang thay đổi thì thấy công suất trên R
4
cực đại khi:
RR
R
R
R 8,0
16
25
4
4
2
4
⇒=
Từ (1) ta có:
RU
RRR
RRU
3
5
1
8,0.54

)8,04(
2
=⇒=
+
+
Khi K đóng, ta có:
Tổng trở:
R
R
RRRR 55,1
4
3
8,0
134134
=+=+=
Dòng qua mạch chính:
93
100
55,1
134
12313
====
R
U
R
U
II
(A)
Số chỉ ampe kế:
93

75
75,0
93
100
.
1
1313
1
13
1
1
1
'
=⋅=====
R
RI
R
U
R
U
II
A
(A)
A
A
R
4
R
2
R

3
R
1
+
_
U
A
R
1
R
4
R
3
R
2
b)Ta có:
)(90150.6,0
5
3
Ω===
UR
Khi K mở:
50
590
2
)150(
5
2
==
R

U
4max
P
(w)
)(60
4
.
4
4
2
4
VRU
R
U
==⇒=
4max
P
4max
P
Khi K đóng:
)(
93
100
134
AII
==
Do đó:
W25,83
2
4

≈=
I
4
P
)(42,77
4
2
44
VRIU
≈=