DE HSG HD20102011

<span class='text_page_counter'>(1)</span>së gi¸o dôc vµ §µo t¹o h¶i d¬ng ---------------------------------------đề thi chính thức. kú thi chän häc sinh giái tØnh líp 9 Thcs n¨m häc 2010 - 2011 M«n ThI : vËt lý. Thêi gian lµm bµi : 150 phót Ngµy thi : 27 th¸ng 3 n¨m 2011 ( §Ò thi gåm 01 trang ). C©u 1 (2,0 ®iÓm) Một vật rắn hình lập phơng không thấm nớc, có cạnh a = 6cm đợc thả chìm trong một bình nớc hình trụ tiết diện S = 108cm2 (hình 1). Khi đó mực nớc trong bình cao h = 22cm. a. Tính lực tối thiểu để kéo vật lên theo phơng thẳng đứng. Biết khèi lîng riªng cña vËt lµ D = 1200kg/m3, khèi lîng riªng cña níc lµ D0 = 1000kg/m3. b. Cần kéo vật đi quãng đờng nhỏ nhất là bao nhiêu để nhấc nó hoµn toµn ra khái níc trong b×nh ? c. Tính công tối thiểu để kéo vật ra khỏi nớc trong bình .. h H×nh 1. C©u 2 (2,0 ®iÓm) Có hai bình cách nhiệt cùng đựng một chất lỏng nào đó. Một học sinh lần lợt múc từng ca chất lỏng ở bình một đổ vào bình hai và ghi lại nhiệt độ bình hai khi cân bằng nhiệt sau mỗi lần đổ, đợc kết quả là: 100C; 150C; 180C. Tính nhiệt độ chất lỏng trong bình một và nhiệt độ ban đầu của bình hai. Coi nhiệt độ của mỗi ca chất lỏng múc từ bình một đổ vào bình hai là nh nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng xung quanh . C©u 3 (2,5 ®iÓm) Cho m¹ch ®iÖn th¾p s¸ng nh h×nh 2. §Ìn §1 lo¹i §1 §2 12V- 6W, đèn Đ2 loại 6V- 6W, đèn Đ3 có công M suất định mức là 3W, điện trở R 1 = 8. Biết các đèn đều sáng bình thờng. Hãy xác định hiệu điện §3 thế định mức của đèn Đ3; giá trị của điện trở R2; A B H×nh 2 điện trở tơng đơng của mạch điện; hiệu suất của m¹ch ®iÖn . R1 N R2 C©u 4 (2,0 ®iÓm) Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh 3. BiÕt UAB = 80V, R1 R1 R2 A B + R2 = 48 ; R3 = 30 ; R4 = 40; R5 = 150. Ampe kÕ chØ 0,8A ; v«n kÕ chØ 24V. a. TÝnh ®iÖn trë RA cña ampe kÕ vµ ®iÖn trë RV cña R3 v«n kÕ. D A b. ChuyÓn R1 m¾c song song víi R2, nèi A víi C C bằng dây dẫn. Tính R1 và R2 để cờng độ dòng điện R5 ch¹y trong m¹ch chÝnh nhá nhÊt. TÝnh gi¸ trÞ nhá R4 M nhất đó . N C©u 5 (1,5 ®iÓm) H×nh 3 §Æt mét vËt s¸ng AB vu«ng gãc víi trôc chÝnh cña mét thÊu kÝnh héi tô, AVn»m trªn trôc chính, ta thu đợc ảnh A1B1 rõ nét trên màn cách thấu kính 15cm. Sau đó giữ nguyên vị trí thÊu kÝnh, dÞch chuyÓn vËt däc theo trôc chÝnh l¹i gÇn thÊu kÝnh mét ®o¹n a, th× thÊy phải dời màn ảnh đi một đoạn b = 5cm mới thu đợc ảnh rõ nét A2B2 trên màn. Biết A2B2 = 2A1B1. TÝnh kho¶ng c¸ch a vµ tiªu cù cña thÊu kÝnh . -------------- HÕt --------------Hä vµ tªn thÝ sinh.......................................................... Sè b¸o danh............................................. Ch÷ kÝ cña gi¸m thÞ 1.............................................Ch÷ kÝ cña gi¸m thÞ 2....................................... Biểu điểm và đáp án. đề thi chọn học sinh giỏi môn vật lý 9 n¨m häc: 2010 – 2011 c©u. Néi dung. Q. FA. a. ( 0,75®). P. h §iÓm.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> ThÓ tÝch cña vËt lµ: V = a3 = 0,063 = 0, 000216(m3) = 216(cm3) Träng lîng cña vËt lµ: P = 10D.V = 10. 1200. 0,000216 = 2,592(N) Lùc ®Èy Acsimet t¸c dông lªn vËt lµ: C©u 1 FA = 10D0.V = 10. 1000. 0,000216 = 2,16(N) ( 2,0® ) Do P > FA nên để kéo vật đi lên theo phơng thẳng đứng thì cần tác dụng vào vật một lực tối thiểu là: F = P - FA = 2,592 - 2,16 = 0,432(N) b. ( 0,5® ) Khi vËt ra khái mÆt níc th× chiÒu cao mùc níc trong b×nh gi¶m ®i lµ: V 216  2(cm) h = S 108 Vậy khi vật vừa đợc kéo ra khỏi mặt nớc thì nó đã chuyển động đợc quãng đờng là: S' = h - h = 22 - 2 = 20(cm) c. ( 0,75®) Khi vật còn ở trong nớc thì lực tối thiểu để kéo vật đi lên theo phơng thẳng đứng không đổi, là F = 0,432N. Công để kéo vật đi lên khi vật vẫn còn chìm hoàn toàn trong nớc là: A1 = F.( h - a ) = 0,432.( 0,22 - 0,06 ) = 0,06912(J) Từ lúc vật bắt đầu nhô lên khỏi mặt nớc cho đến khi nó hoàn toàn ra khỏi nớc thì lực tác dụng kéo vật lên tăng dần từ F = 0,432N đến P = 2,592N. VËy lùc kÐo vËt trung b×nh ë giai ®o¹n nµy lµ: F  P 0,432  2,592  1,512(N) 2 2 FTB = C«ng kÐo vËt ë giai ®o¹n nµy lµ: A2 = FTB.( a - h ) = 1,512.( 0,06 - 0,02 ) = 0,06048(J) Vậy công tối thiểu của lực để nhấc vật ra khỏi nớc trong bình là: A = A1 + A2 = 0,06912 + 0,06048 = 0,1296(J) Theo đề bài thì sau khi đổ mỗi ca chất lỏng từ bình 1 vào bình 2 thì nhiệt độ bình 2 tăng dần. Vậy trong tất cả các lần đổ, các ca chất lỏng Câu 2 đều tỏa nhiệt còn bình chất lỏng 2 thu nhiêt. ( 2,0đ ) Gọi q1 là nhiệt dung của mỗi ca chất lỏng múc từ bình 1 đổ vào bình 2 và q2 là nhiệt dung của bình chất lỏng 2 sau lần đổ thứ nhất. Khi đổ ca chất lỏng thứ hai vào bình 2 ta có phơng trình cân bằng nhiệt: q1( t1- 15 ) = q2( 15 - 10 ) (t1 là nhiệt độ của mỗi ca chất lỏng múc từ bình 1 đổ vào bình 2 và cũng chính là nhiệt độ của chất lỏng ở bình 1) => q1( t1- 15 ) = 5q2 q1 (t1  15) 5 => q2 = (1) Câu 2 Khi đổ ca chất lỏng thứ ba vào bình 2 ta có phơng trình cân bằng nhiệt: ( 2,0® ) q1( t1 - 18 ) = ( q2 + q1).( 18 - 15 ) => q1( t1 - 18 ) = 3( q2 + q1 ) ( 2 ) Thay ( 1 ) vào ( 2 ) ta đợc: t1  15 1 q1( t1 - 18 ) = 3q1( 5 ) 5( t1 - 18 ) = 3( t1 - 10 ) => t1 = 300C Thay t1 = 300C vào ( 1 ) ta đợc: q2 = 3q1 Khi đổ ca chất lỏng thứ nhất vào bình 2 ta có phơng trình cân bằng nhiÖt: q1( t1 - 10 ) = ( q2 - q1).( 10 - t2 ). 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25. 0,25. 0,25 0,25. 0,25. 0,25. 0,25. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> (t2 là nhiệt độ ban đầu của chất lỏng trong bình 2 ) => q1( 30 - 10 ) = 2q1( 10 - t2 ) => t2 = 00C Vậy nhiệt độ của chất lỏng ở bình một là 300C và nhiệt độ ban đầu của chÊt láng trong b×nh hai lµ 00C . §1 § Do các bóng đèn sáng bình thờng I1 M I2 2 nên cờng độ dòng điện chạy qua I3 đèn Đ1 và đèn Đ2 lần lợt là: §3 P 6 1 I1  1   (A) A B IR1 IR2 U1 12 2 C©u 3 P 6 R1 N R2 I 2  2  1(A) ( 2,5® ) U2 6 Do I2 > I1 nên dòng điện I3 chạy qua đèn Đ3 có chiều từ N đến M và có 1 1  (A) 2 2 gi¸ trÞ lµ: I3 = I2 - I1 = 1 P3 3  6(V) I3 1 2 Hiệu điện thế định mức của đèn Đ3 là: U3 = HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu R1 lµ: UR1 = UAN = UAM + UMN = U1 - U3 = 12 - 6 = 6(V) U R1 6 3   (A) R Cờng độ dòng điện qua R là: I = 1 8 4 1. 0,25 0,25 0,25. 0,25 0,25 0,25. R1. 3 1 1   (A) Cờng độ dòng điện chạy qua R2 là: IR2 = IR1 - I3 = 4 2 4 HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu R2 lµ: UR2 = UNB = UNM + UMB = U3 + U2 = 6 + 6 = 12(V) U R2 12  48() 1 I R2 4 Gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R2 lµ : R2 = HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu A, B cña m¹ch lµ: UAB = U1 + U2 = 12 + 6 = 18(V) Câu 3 Cờng độ dòng điện chạy trong mạch chính là: ( 2,5® ) 1 3 5   (A) I = I1 + IR1 = 2 4 4 Điện trở tơng đơng của mạch là: U AB 18 72   14,4() 5 I 5 4 RAB = C«ng suÊt tiªu thô cña toµn m¹ch ®iÖn lµ: 5 P = UAB.I = 18. 4 = 22,5(W) C«ng suÊt cã Ých cña m¹ch b»ng tæng c«ng suÊt tiªu thô cña c¸c bãng đèn: Pci = P1 + P2 + P3 = 6 + 6 + 3 = 15(W) HiÖu suÊt cña m¹ch ®iÖn lµ:. 0,25 0,25. 0,25 0,25.

<span class='text_page_counter'>(4)</span> Pci 15 .100%  .100% 66,67% P 22,5 H= a. ( 1,0® ) Ký hiệu cờng độ dòng điện chạy trong m¹ch nh h×nh vÏ. Câu 4 Xét cờng độ dòng điện tại nút C ( 2,0® ) ta cã: I = I4 + IA U AB  U CD U CD  U V   IA R  R R 1 2 4 =>. R1. A. I C I4. IA. B. R3. A. R2. D. I5 R 5 R4. 0,25. M. N 80  U CD U CD  24   0,8 IV 48 40 => V => UCD = 32(V) HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu R3 lµ: U3 = I3.R3 = IA.R3 = 0,8.30 = 24(V) HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai chèt cña ampe kÕ lµ: UA = UCD - U3 = 32 - 24 = 8(V) §iÖn trë cña ampe kÕ lµ: UA 8  10() I 0,8 A RA = HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®iÖn trë R4 lµ: U4 = UCD - UV = 32 - 24 = 8(V) Cờng độ dòng điện chạy qua R4 là: U4 8  0,2(A) R I4 = 4 40 Cờng độ dòng điện chạy qua R5 là: U 5 U V 24   0,16(A) R R 150 5 5 I5 = Cờng độ dòng điện chạy qua vôn kế là: IV = I4 - I5 = 0,2 - 0,16 = 0,04(A) §iÖn trë cña v«n kÕ lµ: UV 24  600() I 0,04 V RV = b. ( 1,0® ) Khi chuyển điện trở R1 mắc nó song song với R2, còn A và C đợc nối lại víi nhau b»ng d©y dÉn, m¹ch ®iÖn gåm: RCD nt ( R1//R2 ) Điện trở tơng đơng của mạch là: RTĐ = RCD + R12 Để cờng độ dòng điện chạy trong mạch chính nhỏ nhất thì điện trở tơng đơng của mạch phải lớn nhất. Do RCD không đổi nên để RTĐ lớn nhất thì R12 phải đạt giá trị lớn nhất. R1 .R 2 R (48  R1 )  1 48 Ta cã: R12 = R1  R 2 (*) Ta nhận thấy mẫu số của (*) không đổi, còn tử số là tích của hai số dơng có tổng không đổi bằng 48. Vậy R12 có giá trị lớn nhất, tức là cờng độ dòng điện chạy trong mạch chÝnh nhá nhÊt khi: R1 = 48 - R1 ( Bất đẳng thức Cosi ) => R1 = R2 = 24(). 0,25. 0,25. 0,25. 0,25. 0,25. 0,25. 0,25.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> Theo phần a, cờng độ dòng điện chạy qua đoạn mạch CD lúc đầu là: I = I4 + IA = 0,2 + 0,8 = 1(A) Điện trở tơng đơng của đoạn mạch CD là: U 32 RCD  CD  32() I 1 Khi m¾c R1 // R2, gi¸ trÞ ®iÖn trë lín nhÊt cña m¹ch lµ: RAB = RCD + R12 = 32 + 12 = 44() Cờng độ dòng điện nhỏ nhất chạy trong mạch chính là: Imin =. U AB 80 20 = = ( A) R AB 44 11. Lóc ®Çu tríc khi dÞch chuyÓn vËt ( h×nh vÏ ) Do  AOB   A1OB1 nªn ta cã : B A1B1 OA1 d1 ' 15 I    AB OA d1 d1 (1) C©u 5 A F O Do  OIF’   A B F’ nªn ta cã : 1 1 ( 1,5® ) f A1B1 A1F ' OA1  OF ' d1 '  f d1    OI OF ' OF ' f A1B1 d1 ' f  AB f Do OI = AB => (2) d1 ' d1 ' f  d f Từ ( 1 ) và ( 2 ) ta đợc: 1. Mµn F'. d' 1. A1. B1. => d1 'f d1 d1 '  d1f Chia cả hai vế cho d1.d1’.f ta đợc : 1 1 1 1 1    f d1 d1 ' = d1 15 ( 3 ) Khi dÞch chuyÓn vËt l¹i gÇn thÊu kÝnh mét ®o¹n a th× kho¶ng c¸ch tõ C©u 5 vËt tíi thÊu kÝnh lóc nµy lµ: d2 = d1 - a ( 1,5® ) Kho¶ng c¸ch tõ ¶nh tíi thÊu kÝnh lóc nµy lµ: d2’ = d1’ + b = 15 + 5 = 20(cm) ¸p dông c¸c c«ng thøc (1) vµ (3) cho trêng hîp sau khi dÞch chuyÓn vËt ta đợc: A 2 B 2 d2 ' 20   AB d 2 d1  a (4) 1 1 1 1 1     f d2 d2 ' d1  a 20 ( 5 ) Do A2B2 = 2A1B1 nên từ ( 1 ) và ( 4 ) ta đợc: 2 3  => d1  a d1 (6) Từ ( 3 ) và ( 5 ) ta đợc: 1 1 1 1   d1 15 = d1  a 20 (7) Giải hệ phơng trình ( 6 ),( 7 ) ta đợc: a = 10(cm) ; d1 = 30(cm). Thay d1 = 30(cm) vào ( 3 ) ta đợc tiêu cự của thấu kính là f = 10 cm.. 0,25. 0,25 0,25. 0,25. 0,25 0,25.

<span class='text_page_counter'>(6)</span> * Chú ý: Trong các bài tập trên nếu học sinh có cách giải khác đáp án nhng vẫn đảm bảo chính xác về kiến thức và cho đáp số đúng thì vẫn cho đủ điểm !.

<span class='text_page_counter'>(7)</span>