Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí lớp 9 cấp tỉnh năm 2020-2021 có đáp án - Phòng GD&ĐT Nghi Sơn (Bài số 1)

PHỊNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THỊ XÃ NGHI SƠN
ĐỀ CHÍNH THỨC

ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 9 CẤP TỈNH
NĂM HỌC 2020-2021
MƠN: VẬT LÍ 9 – BÀI SỐ 1
Thời gian: 150 phút (khơng kể thời gian giao đề)
(Đề thi có 02 trang, gồm 06 câu)

Câu 1 (3 điểm):
Trên một tuyến đường xe buýt thẳng, các xe buýt chuyển động đều theo một
chiều và cách đều nhau 5km. Một người đi xe đạp chuyển động thẳng đều trên tuyến
đường này. Ban đầu tại thời điểm t=0, người đi xe đạp gặp xe buýt thứ nhất, đến thời
điểm t=1h, người này gặp xe buýt thứ 12. Nếu người đi xe đạp đi theo chiều ngược
lại với ban đầu thì tại thời điểm t=0, người đi xe đạp gặp xe buýt thứ nhất, đến thời
điểm t=1h, người này gặp xe buýt thứ 6. Hỏi nếu người này đứng yên bên đường thì
trong một giờ tính từ thời điểm gặp xe buýt thứ nhất, người này còn gặp bao nhiêu xe
buýt nữa? Bỏ qua kích thước của xe buýt và xe đạp.
Câu 2 (2 điểm):
Thanh AB đồng chất, tiết diện đều có thể quay

B

quanh trục quay đi qua A và vng góc với mặt phẳng
hình vẽ. Hai vật có khối lượng m1=1kg, m2=2kg được
treo vào điểm B bằng hai sợi dây (Hình vẽ). Rịng rọc

m1

C nhẹ, AB=AC, khối lượng thanh AB là 2kg. Tính

góc  khi hệ cân bằng. Bỏ qua ma sát ở các trục quay.

C
m2

Câu 3 (4 điểm):
Một bình trụ cách nhiệt được đặt thẳng đứng, bên trong đã có chứa sẵn nước đến
độ cao bằng h0=20cm và ở nhiệt độ ban đầu là t0=200C. Bình nước này được dùng để
làm nguội những quả trứng giống nhau lấy ra từ một nồi nước nóng có nhiệt độ ổn
định. \khi thả quả trứng vào bình hình trụ thì thấy các quả trứng nằm lơ lửng trong
nước. Sau khi thả 6 quả trứng thì nhiệt độ cân bằng của nước trong bình là 30 0C. Thả
thêm 4 quả trứng nữa thì nhiệt độ cân bằng là 350C. Xem rằng chỉ có trao đổi nhiệt
giữa nước trong bình và các quả trứng, nhiệt độ ban đầu của các quả trứng là giống
nhau, nước từ nồi nước nóng bám vào các quả trứng là khơng đáng kể.
a. Xác định nhiệt độ ban đầu của các quả trứng?
b. Nhiệt độ cân bằng sau khi đã thả tổng cộng 20 quả trứng?
c. Biết rằng sau khi đã thả tổng cộng 20 quả trứng, mực nước trong bình dâng
cao đến 45cm. Tìm nhiệt dung riêng trung bình của các quả trứng. Biết nhiệt dung
riêng của nước bằng 4200J/kg.K.


Câu 4 (5 điểm):
Cho mạch điện như hình vẽ. Đặt vào mạch điện hiệu

D

điện thế U = 2V, các điện trở R0 = 0,5; R1 = 1; R2 = 2;
R3 = 6; R4 = 0,5; R5 là một biến trở có giá trị lớn nhất là
2,5. Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối.
1. Điều chỉnh để R5 = 1,5. Tìm cường độ dịng điện

R1

R2

+

A

U

- R0

B

R4

R3
R5
C

chạy trong mạch chính
2. Thay đổi giá trị của R5, xác định giá trị của R5 để:
a. Ampe kế A chỉ 0,2A.
b. Ampe kế A chỉ giá trị lớn nhất.
Câu 5 (4 điểm):
Hai gương phẳng G1, G2 quay mặt phản xạ vào nhau và hợp với nhau một góc
 = 600. Một điểm sáng S nằm trên đường phân giác Ox của 2 gương, cách cạnh
chung O một khoảng R=5cm (như hình vẽ).
a) Trình bày cách vẽ và vẽ một tia sáng phát ra từ S

sau khi phản xạ lần lượt trên G1, G2 lại truyền qua S.
b) Gọi S1, S2 lần lượt là ảnh đầu tiên của S qua G1,
G2. Tính khoảng cách giữa S1 và S2.

x

c) Cho S di chuyển trên Ox ra xa O với vận tốc 0,5m/s
Tìm tốc độ xa nhau của S1 và S2.
Câu 6 (2 điểm):
Một vật bằng đồng bên trong rỗng, thả vào cốc nước thì chìm. Với dụng cụ
gồm lực kế và cốc nước, hãy xác định thể tích phần rỗng.
Hết
Cán bộ coi thi khơng giải thích gì thêm
Họ tên học sinh: .........................................................................................; Số báo danh: ...............................

A


PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THỊ XÃ NGHI SƠN

HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN ĐỘI TUYỂN
HSG LỚP 9 CẤP TỈNH NĂM HỌC 2020-2021
MƠN: VẬT LÍ 9 – BÀI SỐ 1
(Hướng dẫn chấm có 05 trang)

Bài
Nội dung
Điểm
Câu 1: Theo bài ra: Lần đầu người đi xe đạp đi ngược chiều với xe buýt

3 điểm (do số lần gặp nhau nhiều hơn), trường hợp sau là cùng chiều (do số
0,5
lần gặp nhau ít hơn). Gọi v1 và v2 lần lượt là tốc độ của xe buýt và
xe đạp.
+ Lần đầu, thời gian để xe đạp gặp xe buýt tính từ lúc gặp xe buýt
trước đó:
t1 

5
1
 (h)  v1  v2  55(1)
v1  v2 11

+ Lần sau, thời gian để xe đạp gặp một xe buýt tính từ lúc gặp xe
buýt trước đó:
t2 

0,5

0,5

5
1
 (h)  v1  v2  25(2)
v1  v2 5

Từ (1) và (2) v1=40(km/h)
+ Nếu xe đạp đứng yên thì thời gian để xe đạp gặp một xe bt tính
từ lúc gặp xe bt trước đó là: t 

5 1
 ( h)
v1 8

+ Trong 1 giờ, nếu xe đạp đứng yên trên đường, tính từ thời điểm
gặp xe buýt thứ nhất sẽ gặp thêm: n 

0,5

t
1
 8
t 1
8

+ Vậy trong 1 giờ, nếu xe đạp đứng yên trên đường, tính từ thời
điểm gặp xe thứ nhất sẽ gặp thêm 8 xe nữa.
Câu 2:
2 điểm

0,5

0,5
0,5

P2 P2

B

K

P1

m1
I

H
P


A

/2
2

 C
m2

Biểu diễn các lực như hình vẽ, xác định được các cánh tay đòn của


Bài

Điểm

Nội dung
lực tác dụng vào đòn bẩy
Áp dụng qui tắc địn bẩy với điểm tựa A ta có:
P.AH+P1.AI=P2.AK (1)

0,5



0,5

Ta lại có: AK  AB.cos( BAK )  AB.cos( )
2

AI  AB.cos( BAI )  AB.cos(180   ) và
AH 

AB
AB
cos( BAI ) 
.cos(180   )
2
2


AB
Thay vào (1) ta được: P2 . AB. cos    P1 . AB  P . cos(180   )
2



0,5

2 


 cos   cos(180   )  =120o.
2

Câu 3: a. Gọi q1, q2 tương ứng là nhiệt lượng cần truyền để làm nóng thêm
4 điểm 10C cho bình nước và cho mỗi quả trứng. Gọi nhiệt độ ban đầu của
các quả trứng là t
PT cân bằng nhiệt khi thả 6 quả trứng:

0,5

0,5

q1 (t1  t0 )  6q2 (t  t1 )  q1 (30  20)  6q2 (t  30)  10q1  6q2 (t  30)(1)

PT cân bằng nhiệt khi thả 10 quả trứng:

0,5

q1 (t2  t0 )  10q2 (t  t2 )  q1 (35  20)  10q2 (t  35)  15q1  10q2 (t  35)(2)

Chia 2 về của (2) cho (1) ta được:

0,5

5(t  35)
 t  800 C
3(t  30)
 q1  30q2

1,5 

b. PT cân bằng nhiệt khi thả tổng cộng 20 quả trứng:

1,0

q1 (t20  t0 )  20q2 (t  t20 )  q1 (t20  20)  20q2 (80  t20 )  t20  440 C

c. Vì trứng nằm lơ lửng nên tỉ số giữa khối lượng 20 quả trứng và
khối lượng nước bằng tỉ số độ cao dâng thêm và độ cao cột nước
ban đầu:
m20 h  h0 25 5



m1
h0
20 4

0,5

Viết lại PT cân bằng nhiệt ở câu b:

0,5

m1cn (t20  20)  m20ctr (80  t20 )  ctr  2240( J / kg.K )

Câu 4: 1. Tìm cường độ dịng điện trong mạch chính khi R5=1,5Ω. Ta có mạch điện
như hình vẽ, khi đó mạch gồm: (R4ntR5)//R1 nt(R2//R3)ntR0

0,5


Bài
5 điểm

Điểm

Nội dung
R5

R4

R3
R0

C

M

N

D
R2

R1

Điện trở tương đương của đoạn mạch MC là:
( R  R5 ).R1 (0,5  1,5).1 2
RMC  4


 ()
R4  R5  R1 0,5  1,5  1 3
Điện trở tương đương của đoạn mạch CN là:
R .R
2.6
RCN  2 3  R0 
 0,5  2()
R2 .R3
26
Điện trở tương đương của đoạn mạch MN là:
2
8
RMN  RMC  RCN   2  ()
3
3
Cường độ dòng điện trong mạch chính là:
U
2
I MN 
  0, 75( A)
RMN 8
3

0,5

2. a. Xác định R5 để ampe kế chỉ 0,2A

0,5

0,5

 Vẽ lại mạch điện như hình vẽ.
 Ký hiệu điện trở đoạn AC là
x = 0,5 + R5
Điện trở toàn mạch là
R 2 R3
R1 x

R1  x R2  R3
x
3x  2
Thay số: Rtm = 2 

x 1 x 1
Rtm  R0 

Cường độ dịng điện mạch chính:
I

U
2x  1

Rtm
3x  2

x
R145
2x
Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch AC là: U AC  U .

 2. x  1 
3x  2 3x  2
RTM
x 1
2
Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AC(chứa x): I x 
3x  2

Cường độ dòng điện I23 là: I 23  I 023 
Hiệu điện thế U23 là: U 23  I 23 .R23 

2

2x
3x  2  2( x  1)
2
 3x  2 

2( x  1)
3( x  1)
.1,5 
 3x  2 
 3x  2 

0,5

0,5


Bài

Điểm

Nội dung
Cường độ dòng điện qua R3 là: I 3 
Xét tại nút C: IA= Ix – I3  I A 

U 23
x 1

R3 2  3x  2 

2
x 1
3 x


 0,2
3x  2 23x  2 23x  2

0,5
(1)

(do I x  I 3 )
Giải phương trình trên ta được x = 1Ω  R5 = 0,5Ω
2. b. Ampe kế A chỉ giá trị lớn nhất
 Từ phương trình (1), ta có: I A 
3Ω)
IA 

3 x
(với x biến đổi từ 0,5Ω đến
23x  2
1,0

3 x
3
x
3
1




6x  4 6x  4 6x  4 6x  4 6  4
x

0,5

 Nhận thấy IA max  xmin  xmin= 0,5Ω  R5 = 0
Thay vào IA ta được IAmax= 0,357A

Câu 5: a. Hình vẽ:
4 điểm

0,5
S1

G1

K

x

S

O
H
’

G2

S’1

Cách dựng: -Lấy S1 đối xứng với S qua G1 , S’1 đối xứng với S1 qua
G2
=> S1 là ảnh của S qua G1, S’1 là ảnh của S1 qua G2.
- Nối S’1 với S cắt G2 tại H , nối S1 với H cắt G1 tại K .
Nối K với H ta được SKHS là đường truyền của tia sáng cần dựng

0,5


Bài

Điểm
0,5

Nội dung
b.

S1

G1

300
300 I

O

S2

x

S

G2

Xét tam giác cân OSS1 có SOS1 = 600 => Tam giác OSS1 đều.
 SS1=OS=R.
Nối S1 với S2 cắt OS tại I => OS vng góc với SS1
Xét tam giác vng ISS1 có IS1S = 300 => IS =

1
R
SS1= .
2
2

R2 R 3
 S1S2  R 3  5 3(cm)

Và IS1  SS  IS  R  
4
2
2
1

2

2

c. Nhận xét: Khi S chuyển động đều ra xa O với vận tốc v thì
khoảng cách giữa S1 và S2 tăng dần, giả sử ban đầu S  O => S1 
S2  O.
Sau khoảng thời gian t (s) dịch chuyển thì S cách O một đoạn
OS = a (m) = > t =

0,5
0,5

a
v

Từ kết quả phần b => Sau khoảng thời gian t (s) thì S1 cách S2 một
đoạn là: S1S2 = a 3 (m).
Vậy tốc độ xa nhau của S1 và S2 là :
v' 

0,5

0,5

0,5

S1S2 a 3.v
3

 v. 3  0,5. 3 
(m / s)
t
a
2

Câu 6: Treo vật vào lực kế, xác định được trọng lượng P của vật
2 điểm Gọi V, Vo lần lượt là thể tích tồn phần và thể tích phần rỗng
P  (V  V0 ) D.10  V0  V 

P
(1)
D.10

Nhúng vật treo ở lực kế thì lực đẩy Acsimet tác dụng vào vật:
FA  V .D0 .10  V 

0,5

FA
(2)
D0 .10

0,5

(2)

Số chỉ của lực kế: P’ = P – FA  FA = P – P’ (3)
Từ (2), (3) suy ra: V 

P  P'
D0 .10

Thay vào (1) ta được: V0  V 

0,5
P
1 P P P'
 (   )
10.D 10 D0 D D0

Chú ý: Nếu học sinh làm theo cách khác mà đúng thì vẫn được điểm tối đa.

0,5