Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở GD & ĐT Cà Mau

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO	ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TỈNH LỚP 9 THCS
	CÀ MAU	NĂM HỌC 2015-2016
ĐỀ CHÍNH THỨC
	Môn thi: Vật lý 
	Ngày thi: 20 – 3 – 2016
	(Đề thi gồm có 2 trang)	Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
Bài 1: (4 điểm): 
Một người dự định đi xe đạp từ A đến B với vận tốc không đổi 12km/h.
a) Nếu người đó tăng tốc lên thêm 3km/h thì đến sớm hơn 1 giờ. Tính quãng đường AB và thời gian dự định đi từ A đến B.
b) Thực tế ban đầu người đó đi với vận tốc không đổi v1 = 12km/h được quãng đường s1 thì xe đạp bị hỏng phải sửa chữa mất 15 phút. Trong quãng đường còn lại, người đó đi với vận tốc không đổi v 2 15km/h thì đến sớm hơn dự định là 30 phít. Tính quãng đường s1.
Giải
a) Thời gian dự định ban đầu: h
Thời gian thực tế đi hết đoạn đường: h
Do đến sớm hơn 1h nên: 
thời gian dự định: 
b) Thời gian thực tế khi đi hết quãng đường:
Do đến sơn hơn dự định 30 phút () nên:
Bài 2: (1 điểm): 
Cho các dụng cụ gồm: Bình chia độ, dầu hỏa, một số viên bi xe đạp ( n viên bi xác định) giống nhau cần xác định thể tích và bán kính.
	Nêu phương án thực hành xác định thể tích và bán kính của viên bi. Cho biết thể tích V của hình cầu và bán kính R của nó liên hệ với nhau theo công thức .
Giải
- Đầu tiên cho dầu hỏa vào bình chia độ và xác định thể tích V1.
- Tiếp theo cho n viên bi vào và xác định thể tích V2 (lưu ý: V2 phải ngay vạch chia của bình chia độ)
- Khi đó thể tích của mỗi viên bi được xác định: 
- Bán kính của mỗi viên bi: 
Bài 3: (4 điểm): 
A
B
F
.
.
F’
O
.
Một vật sáng AB đặt trước thấu kính hội tụ L (điểm A nằm trên trục chính, AB nghiêng với trục chính một góc ). Biết OA = 40cm, AB = 8cm, OF = 20cm
a) Vẽ ảnh của vật AB qua thấu kính.
b) Xác định độ lớn của ảnh A’B’.
Giải
a)
- Từ B dựng tia tới BI song song trục chính cho tia ló đi qua F’. Tiếp tục từ B dựng tia tới đi qua quang tâm O tia ló truyền thẳng cắt tia IF’ tại B’.
- Từ B dựng tới theo phương dọc theo chiều dài AB, thì tia ló gặp tia IF’ tại B’, cắt trục chính tại một điểm đó là ảnh A’ của A.
- Dựng thêm điểm C và D như hình vẽ, bằng cách dựng ảnh ta cũng xác định được ảnh C’ và D’. Khi đó A’B’ là ảnh cần tìm của AB.
b) Tính A’B’ = ?
Ta có : (1)
 (2)
Từ (1) (2) ta có : 
Trong có : 
Suy ra : OD = OA – AD = 40 – 4 = 36cm
Ta lại có :(3)
 (4)
Từ (3)(4) ta có : 
Suy ra : 
Thế vào (3) ta có : 
Mặt khác : 
Bài 4 :(4 điểm): 
Cho một bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa nước ở nhiệt độ t0 = 200C. Người ta thả lần lượt vào bình này những quả cầu giống nhau đã được đốt nóng đến 2000C. Sau khi thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t1 = 800C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường và bình nhiệt lượng kế. Giả sử nước không bị tràn ra ngoài bình.
a) Nếu thả tiếp quả cầu thứ hai, thứ ba thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là bao nhiêu ?
b) Cần thả bao nhiêu quả cầu để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng là 1800C ?
Giải
a. Gọi khối lượng và nhiệt dung riêng của nước và quả cầu lần lượt là : m1c1 và m2c2
Khi thả quả cầu thứ nhất : 
Suy ra : (1)
Khi thả tiếp quả cầu thứ hai: (2)
Thế (1) vào (2) : 
Nếu thả tiếp quả cầu thứ ba : (3)
Thế (1) vào (3) : 
b. Gọi số lượng quả cầu cần thả vào là n, khi nhiệt độ cân bằng đạt 1800C ta có :
Vậy cần thả liên tiếp 16 quả cầu để nhiệt độ cân bằng đạt 1800C
Bài 5: (2 điểm): 
Cho mạch điện như hình vẽ. Đặt vào hai đầu A, B một hiệu điện thế U = 12V không đổi. Biết , , , Rx là biến trở.
Điều chỉnh Rx sao cho công suất tiêu thụ trên Rx là cực đại. Tìm Rx và công suất cực đại trên Rx.
 Bỏ qua điện trở của các dây nối và sự phụ thuộc vào nhiệt độ của điện trở.
Giải
Sơ đồ mạch điện được mắc như sau : ((R1 nt R2) // R3) nt Rx
Điện trở tương đương cụm 1,2 : 
Điện trở tương đượng cụm 1,2,3 : 
Điện trở tương đương toàn mạch : 
Dòng điện qua Rx : 
Công suất của Rx : 
Công suất của Rx cực đại khi : ()min
Áp dụng bất đẳng thức cosi : , biểu thức này đạt giá trị nhỏ nhất là bằng 4. Khi đó : và biểu thức trên đạt giá trị nhỏ nhất khi : 
Bài 6: (4 điểm): 
Cho mạch điện như hình vẽ. Biết R1 =45, R2 = 90, R3 = 15, R4 là biến trở. Hiệu điện thế UAB không đổi ; bỏ qua điện trở của ampe kế, khóa K và dây nối.
a) Khi khóa K mở, điều chỉnh R4 = 24 thì ampe kế chỉ 0,9A. Tính UAB.
b) Điều chỉnh R4 đến một giá trị sao cho dù đóng hay mở khóa K thì số chỉ của ampe kế vẫn không đổi. Tính R4.
c) Với giá trị R4 vừa tìm được ở câu b. Tìm số chỉ của ampe kế và cường độ dòng điện qua khóa K khi K đóng.
Giải
Khi khóa K mở : ((R1 nt R3) // R2) nt R4
a. Điện trở tương đương cụm 1,3 : 
Hiệu điện thế cụm 1,3 : 
Điện trở tương đượng cụm 1,2,3 : 
Điện trở tương đượng toàn mạch : Rtđ = 
Hiệu điện thế cụm 1,2,3 : 
Dòng điện qua R2 : 
Dòng điện qua mạch chính : I = I4 = I1,3 + I2 = 0,9 + 0,6 =1,5A
Hiệu điện thế toàn mạch : UAB = I. Rtđ = 1,5.60 = 90V
b. Khi khóa K mở, mạch điện được vẽ lại như sau : ((R1 nt R3) // ) nt R4
Điện trở tương đương cụm 1,3 : 
Điện trở tương đương cụm 1,2,3 : 
Điện trở toàn mạch : 
Dòng điện qua mạch chính : 
Hiệu điện thế hai đầu cụm 1,3: 
Dòng điện qua ampe kế : (1)
Khi khóa K đóng mạch điện vẽ lại như sau : ((R3 // R4) nt R2) // R1
Điện trở cụm 3,4 : 
Điện trở cụm 2,3,4 : 
Dòng điện qua cụm 2,3,4 : 
Hiệu điện thế hai đầu R4 : 
Dòng điện qua ampe kế : (2)
Dòng qua ampe kế hai trường hợp như nhau nên ta có : IA1 = IA2
Vậy điều chỉnh R4 = 45 thì dòng điện qua ampe kế trong hai trường hợp là như nhau.
c. Xét trường hợp K đóng, mạch điện như sau : ((R3 // R4) nt R2) // R1
Dòng điện qua ampe kế lúc này: 
Điện trở toàn mạch : 
Dòng điện qua mạch chính : 
Hiệu điện thế hai đâì R4 : 
Dòng điện qua R4 : 
Xét mạch gốc tại nút B : 
Vậy khi R4 = 45 khi K đóng thì số chỉ ampe kế là và dòng qua khóa K là 
Bài 7: (1 điểm): 
Một nam châm hình chữa U được khép kín bới thanh sắt 1. Cầm nam châm giơ lên cao, thanh sắt 1 vẫn không bị rơi. Nhưng nếu cho thanh sắt 2 chạm vào nam châm như hình vẽ thì thanh sắt 1 sẽ bị rơi xuống. Giải thích vì sao ?
Sắt 2
Giải
Do sắt là vật liệu dẫn từ nên khi đưa lại gần nam châm như hình vẽ thì hai thanh sắt sẽ bị nhiễm từ và trở thành hai nam châm cùng dấu, do đó chúng đẩy nhau nên thanh sắt 1 bị rơi.
(Nhưng trên thực tế thanh sắt 1 ở hai đầu cực nên khi bị nhiễm từ thì từ trường của nó mạnh hơn thanh sắt 2, mặt khác thanh sắt 1 nối tắt hai đầu thanh nam châm nên từ trường qua thanh sắt 2 cũng giảm đi. Do đó lực hút của thanh nam châm với thanh sắt 2 sẽ yếu hơn với thanh sắt 1, nên thanh sắt 2 sẽ rơi chứ không phải thanh sắt 1 rơi)
--- HẾT ---