Đề thi học sinh giỏi Vật lý khối 9 năm học: 2014 - 2015

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH OAI
TRƯỜNG THCS XUÂN DƯƠNG
ĐỀ THI HSG VẬT LÝ 9
Năm học: 2014 - 2015
(Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian giao đề)
Câu 1:(5,0 điểm) Hai xe máy đồng thời xuất phát, chuyển động đều đi lại gặp
nhau, xe 1 đi từ thành phố A đến thành phố B và xe 2 đi từ thành phố B đến
thành phố A. Sau khi gặp nhau tại C cách A 30km, hai xe tiếp tục hành trình
của mình với vận tốc cũ. Khi đã tới nơi quy định (xe 1 tới B, xe 2 tới A), cả
hai xe đều quay ngay trở về và gặp nhau lần thứ hai tại D cách B một đoạn 36
km. Coi quãng đường AB là thẳng, vận tốc của hai xe không thay đổi trong
quá trình chuyển động. Tìm khoảng cách AB và tỉ số vận tốc của hai xe.
Câu 2: (6,0 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ.
Nếu A, B là hai cực của nguồn U AB = 100V
thì U CD = 40V, khi đó I 2 = 1A.
Ngược lại nếu C, D là hai cực của nguồn điện
U CD = 60V thì khi đó U AB = 15V .
Tính: R 1 , R 2 , R 3 .
Câu 3: (6,0 điểm)
Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biến trở MN
đồng chất, tiết diện đều, có điện trở R =16 , có chiều
dài L. Con chạy C chia biến trở MN thành 2 phần,
đoạn MC có chiều dài a, đặt x = a
L
. Biết R1= 2 , hiệu
điện thế UAB = 12V không đổi, điện trở của các dây nối
là không đáng kể.
a) Tìm biểu thức cường độ dòng điện I chạy qua R1
theo x.
Với các giá trị nào của x thì I đạt giá trị lớn nhất, nhỏ
nhất. Tìm các giá trị đó?
b) Tìm biểu thức công suất toả nhiệt P trên biến trở MN
theo x. Với giá trị nào của x thì P đạt giá trị lớn nhất?
Câu 4: (3,0 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ.
Biết R1= 2R2, ampe kế chỉ 0,5A, vôn kế chỉ 3V, am pe kế
và các dây nối có điện trở không đáng kể, vôn kế có điện
trở vô cùng lớn.
Hãy tính:
a) Điện trở R1 và R2.
b) Hiệu điện thế giữa hai điểm A,B và hai đầu điện trở R1
R1 + -
B
M NC
A
D
A
B
C
R 1
R 2 R 3
A B
R1 R2
A VK
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH OAI
TRƯỜNG THCS XUÂN DƯƠNG
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG VẬT LÝ 9
Năm học: 2014 - 2015
(Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian giao đề)
Câu 1:(5,0 điểm)
Gọi v1 là vận tốc của xe xuất phát từ A, v2 là vận tốc của xe xuất phát từ B, t1 là
khoảng thời gian từ lúc xuất phát đến lúc gặp nhau lần 1, t2 là khoảng thời gian từ
lúc gặp nhau lần 1đến lúc gặp nhau lần 2 và đặt x = AB. (1,5đ)
Gặp nhau lần 1: 1 1v t 30 , 2 1v t = x - 30 suy ra 1
2
v 30 = v x-30 (1) (1,5đ)
Gặp nhau lần 2: 1 2v t = (x - 30) + 36 = x + 6 ; 2 2v t = 30 + (x - 36) = x - 6
suy ra 1
2
v x + 6=v x - 6 (2) (1,0đ)
Từ (1) và (2) suy ra x = 54km.
Thay x = 54 km vào (1) ta được 1 2
2 1
v v1,25 hay 0,8v v  (1,0đ)
Câu 2: (6,0 điểm)
- Trường hợp 1: R 1 // ( R 2 nt R 3 )
U 1 = U 2 + U 3  U 2 = U 1 - U 3 = 100 - 40 = 60(V) (1,0đ )
I 2 = I 3 = 1A (1,0đ )
R 2 = U 2 / I 2 = 60( ) (1,0đ )
R 3 = U 3 / I 3 = 40( ). (1,0đ )
-Trường hợp 2: R 3 // (R 1 nt R 2 )
U 3 = U 1 + U 2  U 2 = U 3 - U 1 = 60 - 15 = 45(V) (1,0đ )
2
1
U
U =
2
1
R
R  R 1 = 2
2
1 RU
U = 60.45
15 = 20( ) (1,0đ )
Vậy: R 1 = 20( ) ; R 2 = 60( ) ; R 3 = 40( ).
Câu 3: (6,0 điểm)
a: Vẽ lại mạch điện (0,5đ)
+ Phần biến trở giữa M và C; giữa C và N:
RMC= R a
L
= Rx; RCN= R L a
L
 = R(1-x) (1,0đ)
+ Điện trở tương đương của RMC và RCN là R0= R(1-x)x (0,5đ)
R1
RMC
RCN
A B
+ Điện trở toàn mạch Rtm= R0+R1= R1 + R(1-x)x (1) (0,5đ)
+ Cường độ dòng điện qua R1 là
I =
tm 1
U U
R R(1 x)x R
   0  x 1 (2) (0,5đ)
+ Từ (2) ta thấy I đạt giá trị cực đại khi mẫu số nhỏ nhất  x=0; x=1
Imax= 6(A) (0,5đ)
+ I đạt giá trị cực tiểu khi mẫu số đạt giá trị cực đại:
R1 + R(1-x)x = 2+16x-16x2 có giá lớn nhất
(Hàm bậc 2 có hệ số a âm nên nó có giá trị cực đại khi x= -b/2a=1/2)
=> I= Imin= 2 (A) (1,0đ)
+ Công suất toả nhiệt trên biến trở MN
P= I2R0=
2
2
1
U R(1 x)x
{R(1 x)x R }
  (3) (0,5đ)
b: + Biến đổi biểu thức (3) ta có:
P=
2
2
1
U
R R(1 x)x
R(1 x)x
     
(4)
+ Áp dụng bất đẳng thức Côsi cho mẫu số của biểu thức (4) ta có:
P = Pmax
khi 1R R(1 x)x
R(1 x)x
   R1= R(1-x)x (5) (1,0đ)
+ Thay số và giải phương trình (5) ta có x 0.85
x 0.15
 
Câu 4: (3,0 điểm)
Vì R1nt R2 nên 1 2AI I I I   (0,5đ)
Điện trở 2 6vUR I   (0,5đ)
Điện trở 1 22 2.6 12R R    (0,5đ)
1 2.( ) 9ABU I R R V   (0,75đ )
1 1 1 0,5.12 6U I R V   (0,75đ)