Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 cấp huyện năm học 2011 - 2012 môn vật lý (thời gian 150 phút)

 phòng gD & ĐT Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 cấp huyện 
huyện hậu lộc năm học 2011 - 2012
 MÔN vật Lý 
 (Thời gian 150 phút) - Mó đề 47-
Câu 1: ( 6 điểm)
1. Trên một đoạn đường thẳng có ba người chuyển động, một người đi xe máy, một người đi xe đạp và một người đi bộ ở giữa hai người đi xe đạp và đi xe máy. ở thời điểm ban đầu, ba người ở ba vị trí mà khoảng cách giữa người đi bộ và người đi xe đạp bằng một phần hai khoảng cách giữa người đi bộ và người đi xe máy. Ba người đều cùng bắt đầu chuyển động và gặp nhau tại một thời điểm sau một thời gian chuyển động. Người đi xe đạp đi với vận tốc 20km/h, người đi xe máy đi với vận tốc 60km/h và hai người này chuyển động tiến lại gặp nhau; giả thiết chuyển động của ba người là những chuyển động thẳng đều. Hãy xác định hướng chuyển động và vận tốc của người đi bộ?
2. Một người đi trên thang cuốn đang chuyển động. Lần đầu đi hết thang người đó bước được 30 bậc, lần thứ hai đi với vận tốc gấp đôi theo cùng hướng lúc đầu, khi đi hết thang người đó bước được 40 bậc. Nếu thang đứng yên, người đó bước bao nhiêu bậc khi đi hết thang.
3. Thả một khối gỗ hình lập phương có cạnh a= 20cm, trọng lượng riêng 
d = 9000N/m3, vào chậu đựng chất lỏng có trọng lượng riêng d1 = 12000N/m3 .
 a) Tìm độ cao của khối gỗ chìm trong chất lỏng.
 b) Đổ nhẹ vào chậu một chất lỏng có trọng lượng riêng d2 = 8000N/m3 sao cho chúng không trộn lẫn. Tìm chiều cao phần gỗ ngập trong chất lỏng d1.
Câu 2: ( 4 điểm )
1. Pha rượu ở nhiệt độ 200C vào nước ở nhiệt độ 1000C được 140g hỗn hợp ở nhiệt độ 37,50C. Tính khối lượng của rượu và nước đã pha, biết nhiệt dung riêng của rượu và nước lần lượt là 2500J/kg.K ; 4200J/kg.K ( Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa các chất với bình và môi trường )
2. Trong hai bình cách nhiệt có chứa hai chất lỏng khác nhau ở hai nhiệt độ ban đầu khác nhau. Người ta dùng một nhiệt kế, lần lượt nhúng đi nhúng lại vào bình 1, rồi vào bình 2. chỉ số của nhiệt kế lần lượt là 40oC; 8oC; 39oC; 9,5oC. Đến lần nhúng tiếp theo nhiệt kế chỉ bao nhiêu.
O
G2
S
A
G1
Câu 3: ( 4 điểm ) 
Cho hai gương phẳng G1 và G2 vuông góc với nhau. Đặt một điểm sáng S và điểm A trước gương sao cho SA song song với G2.
 a) Hãy vẽ một tia sáng từ S tới G1 sao cho khi qua G2 sẽ lại qua A. Giải thích cách vẽ.
 b) Nếu S và hai gương có vị trí cố định thì điểm A phải có vị trí thế nào để có thể vẽ được tia sáng như câu a)
 c) Cho SA = a, khoảng cách từ S đến G1 là b và đến G2 là c, vận tốc truyền của ánh sáng là v. Hãy tính thời gian truyền của tia sáng từ S tới A theo con đường vẽ được của câu a)
Câu 4: ( 6 điểm)
1. Một hộp kín chứa một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U = 150V và một điện trở r = 2Ω. Người ta mắc vào hai điểm lấy điện A và B của hộp một bóng đèn Đ có công suất định mức P = 130W nối tiếp với một biến trở có điện trở Rb ( Như hình vẽ ) 
Đ
Rb
A
B
r
U
 a) Để đèn Đ sáng bình thường thì phải điều chỉnh Rb = 18Ω. Tính hiệu điện thế định mức của đèn Đ? 
 b) Mắc song song với đèn Đ một bóng đèn nữa giống hệt nó. Hỏi để cả hai đèn sáng bình thường thì phải tăng hay giảm Rb? Tính độ tăng (giảm) này ? 
 c) Với hộp điện kín trên, có thể thắp sáng tối đa bao nhiêu bóng đèn như đèn Đ ? Hiệu suất sử dụng điện khi đó là bao nhiêu phần trăm ?
B
A
C
D
R1
R3
R2
B
2. Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ. Mắc vào A, B một hiệu điện thế 2,4V thì vôn kế mắc vào C, D chỉ giá trị 1,6V; nếu thay vôn kế bằng một ampe kế cũng mắc vào C, D thì ampe kế chỉ 120mA. Nếu thay đổi lại, bỏ ampe kế đi, mắc vào C, D một hiệu điện thế 2,4V, còn vôn kế mắc vào A, B thì vôn kế chỉ 1,6V. Tính R1, R2, R3 ( vôn kế có điện trở rất lớn, ampe kế có điện trở không đáng kể).
Phòng giáo dục & Đào tạo hậu lộc
Hướng dẫn chấm
Đề Thi học sinh giỏi lớp 9 cấp huyện năm học 2011 – 2012
Môn: vật lí 
Câu
Nội dung
Điểm
1
(6đ)
1. A B C
Gọi vị trí ban đầu của người đi xe máy là A, người đi bộ là B, người đi xe đạp là C; S là chiều dài quãng đường AC tính theo đơn vị km (theo đề bài AC=3BC =S )Người đi xe máy chuyển động từ A về C, người đi xe đạp đi từ C về A
Kể từ lúc xuất phát, thời gian để hai người đi xe máy và đi xe đạp gặp nhau là: (h)
Chỗ ba người gặp nhau cách A: 
Nhận xét: suy ra : Hướng đi của người đi bộ là từ B đến C ( Cùng chiều với xe máy)
Vận tốc của người đi bộ: 
0,5
0,5
0,5
0,5
2. Nếu người đó đi ngược hướng chuyển động của thang cuốn thì số bậc bước càng giảm khi vận tốc đi càng lớn. Trong bài toán này người đi cùng hướng với chuyển động của thang.
Gọi v0 , l, n là vận tốc, chiều dài và số bậc của thang. 
 số bậc của 1 đơn vị chiều dài là n0= 
Gọi v là vận tốc lúc đầu của người đó 
 Thời gian để đi hết thang lần đầu là: t1 = 
Quãng đường đi dọc theo thang lần đầu là s1= vt1= 
Do đó số bậc bước lần đầu là: n1= n0.s1= 
 1+ = (1)
* Tương tự cho lần đi thứ hai với vận tốc gấp đôi là 2v ta có:
 1+ = (2)
Từ (1) và (2) suy ra được: n= . Thay số tính được n= 60(bậc)
0,5
0,5
0,5
3. 
 a) Gọi chiều cao của khối gỗ chìm trong chất lỏng là h (m). 
Phần chìm trong chất lỏng có thể tích: V = a2h
Lực đẩy Acsimet của chất lỏng tác dụng lên khối gỗ là: F = d1a2h
Trọng lượng của khối gỗ là : P = a3d
Vì khối gỗ đứng cân bằng trên mặt chất lỏng nên ta có; F = P 
Hay: d1a2h = a3d h = = 15 cm
 b) Gọi x là chiều cao phần gỗ ngập trong chất lỏng d1, lúc này khối gỗ cân bằng dưới tác dụng của trọng lượng P, các lực đẩy Acsimet
F1, F2 như hình vẽ. Ta có: P = F1 + F2
P
F1
F2
 a3d = a2xd1 + a2(a – x)d2
x = 
Thay số vào tính được x = 5cm
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
0,5
2
(4đ)
1.Gọi khối lượng rượu m1, nước là m2
Ta có : m1 + m2 = 140g = 0,14 kg (1) 
 Nhiệt lượng thu vào của rượu là: Q1 = c1m1( t- t1) 
 ( với c1 = 2500J/kg.K; t = 37,5oC; t1= 20oC )
Nhiệt lượng tỏa ra của nước: Q2 = c2m2(t2 - t) 
 ( với c2= 4200J/kg.K; t2 = 100oC )
Ta có phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2
 c1m1( t- t1)= c2m2(t2 - t) (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình: 
Thay số, giải hệ phương trình ta được: m2= 0,02kg =20g; m1 = 0,12kg =120g 
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
2. Gọi q1, q2, q tương ứng là nhiệt dung của bình 1 và chất lỏng trong đó, nhiệt dung của bình 2 và chất lỏng trong đó, nhiệt dung của nhiệt kế. Khi nhúng nhiệt kế vào bình 1 lần thứ hai ( Nhiệt độ ban đầu của bình là 40oC, của nhiệt kế là 8oC, Nhiệt độ cân bằng là 39oC) ta có pt cân bằng nhiệt là:
 q1( 40- 39) = q (39-8) q1= 31q
Với lần nhúng tiếp theo (Nhiệt độ ban đầu của bình là 39oC, của nhiệt kế là 9,5oC, nhiệt độ cân bằng là t) ta có:
 q1( 39- t) = q(t -9,5) 
Từ đó suy ra t 38,1oC
0,5
0,5
0,5
3
(4đ)
O
G2
S
A
S2
S1
I
K
M
H
a
b
c
c
N
x
a. Gọi S1 là ảnh của S qua G1; S2 là ảnh của S1 qua G2. Để tia phản xạ trên G2 đi qua điểm A thì điểm tới G2 là K = S2A cắt G2.
Tia phản xạ trên G1 phải qua K suy ra điểm tới G1 là I = S1K cắt G1
Vậy tia sáng cần vẽ là SI ( như hình vẽ)
b. Vì G1 vuông góc với G2; S1 đối xứngvới S; S2 đối xứng với S1 nên S2S đi qua O
Để có được tia sáng như câu a) thì S2A phải cắt G2 tại K
Vì S, G1, G2 cố định nên S2S cũng cố định. Do đó A phải nằm trên tia Sx song song với G2 như hình vẽ( A không thể nằm trên đoạn SN trừ S )
c) Tổng đường đi của tia sáng SIKA là s = SI +IK +KA = S1I +IK + KM = S1M 
= = = 
Vậy thời gian truyền của tia sáng từ S tới A như câu a) là 
t= 
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
4
(6đ)
1. 
a) Gọi I là cường độ dũng điện trong mạch chớnh thỡ U.I = P + ( Rb + r ).I2 ; thay số ta được một phương trỡnh theo I : 2I2 - 15I + 13 = 0 ↔ (I-1)(2I-13) = 0. Giải PT này ta được 2 giỏ trị của I là I1 = 1A và I2 = 6,5A.
+ Với I = I1 = 1A ị Ud = = 130V ; Hiệu suất sử dụng điện trong trường hợp này là: 
H1 = 
+ Làm tương tự với I = I2 = 6,5A ị Hiệu suất sử dụng điện trong trường hợp này là : 
 H2 = % nờn quỏ thấp ị loại bỏ nghiệm I2 = 6,5A. 
Vậy hiệu điện thế định mức của đèn là 130V. 
b) Khi mắc 2 đốn // để hai đốn sỏng bỡnh thường thỡ dòng mạch chính có cường độ là I = 2.Id = 2A, 
Mà: Ud = U - ( r + Rb ).I 
ị Rb = ị Thay số ta cú: Rb= 8W. Vậy biến trở giảm là: 18 – 8 = 10 (W)
c) Ta nhận thấy U = 150V và Ud = 130V nờn để cỏc đốn sỏng bỡnh thường, ta khụng thể mắc nối tiếp từ 2 búng đốn trở lờn được mà phải mắc chỳng song song. Giả sử ta mắc // được tối đa n đốn vào 2 điểm A & B
ị cường độ dũng điện trong mạch chớnh I = n.Id . 
 Ta cú U.I = ( r + Rb ).I2 + n . P Û U. n . Id = ( r + Rb ).n2 .I2d + n . P 
 Û U.Id = ( r + Rb ).n.I2d + P
ị Rb = Û ị n max = 10 khi Rb =0
+ Hiệu suất sử dụng điện khi đú bằng : H = = 86,7 %
0,5
0,5
0,5
0,5
1,0
0,5
0,5
0,5
 2. Khi mắc vôn kế vào C, D vì vôn kế có điện trở rất lớn nên mạch điện chỉ còn R1 nt R2và vôn kế chỉ hiệu điện thế của R2. Khi đó U1= U- U2= 2,4- 1,6= 0,8 (V)
Mà = Û = Û R1 = 
Tương tự khi đặt hiệu điện thế 2,4V vào 2 điểm C, D và mắc vôn kế vào A, B thì vôn kế vẫn chỉ 1,6V. Do đó không khác gì ta đã thay R3 bởi R1 và ta cũng có:
 R3 = . Vậy R1 = R3 = 
Khi mắc Ampe kế vào hai điểm C, D thì mạch điện trở thành R1nt ( R2// R3) và ampekế đo dòng qua R3 hay I3 = 120mA = 0,12A I2 = 0,06A
Mà I1= I2+ I3 = 0,12 + 0,06 = 0,18(A)
Ta lại có: UAB= R1I1 + R2I2= R1I1+ 2R1I2
 R1= = = 8 () 
Vậy R1 = R3 = 8 ; R2 = 2R1 = 16 
0,25
0,25
0,5
0,5
(Lưu ý: Học sinh giải bằng cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa)