Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 9 năm học 2014 - 2015 môn: Vật Lý

PHÒNG GD&ĐT THANH OAI
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 NĂM HỌC 2014 - 2015
ĐỀ CHÍNH THỨC
Môn: Vật lý
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề thi gồm có: 01 trang
Câu 1: (5 điểm)
Hai vật chuyển động thẳng đều trên cùng một đường thẳng. Nếu đi ngược chiều để gặp nhau thì sau 10 giây khoảng cách giữa hai vật giảm 20m. Nếu đi cùng chiều thì sau 10 giây, khoảng cách giữa hai vật giảm 8m. Hãy tìm vận tốc của mỗi vật.
Câu 2: (6 điểm)
Một bếp điện có ghi 220V-800W được nối với hiệu điện thế 220Vđược dùng để đun sôi 2 lít nước từ 20oC. Biết hiệu suất sử dụng bếp là H = 80% và nhiệt dung riêng của nước C = 4200j/kg K.
Tìm thời gian đun sôi nước và điện năng tiêu thụ ra kwh.
Tính tiền điện phải trả trong 1 tháng(30 ngày) cho việc đun nước trên biết mỗi ngày đun 2 ấm nước, giá điện 1400đ/kwh.
Biết dây điện trở có đường kính d = 0,2mm, điện trở suất ρ = 5.10-7 Ωm được quấn trên một lõi sứ cách điện hình trụ có đường kính d’=2cm. Tính số vòng dây của bếp điện trên.
Tìm khối lượng dây quấn điện trở biết khối lượng riêng của chất liệu làm dây quấn D = 8,9.103kg/m3.
Câu 3: (6 điểm)
A
B
Cho mạch điện như hình vẽ bên. Biết R1 = 4, 
bóng đèn Đ loại: 6V – 3W, R2 là một biến trở. 
Hiệu điện thế UAB = 10 V (không đổi). 
	a. Xác định R2 để đèn sáng bình thường.
	b. Xác định R2 để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch mắc song song 
đạt cực đại. Tìm giá trị cực đại đó.
Câu 4: (3 điểm)
Một bếp điện có ghi (220V – 800 W) được mắc bằng hai dây điện trở giống hệt nhau và mắc song song với nhau. Đặt vào hai đầu bếp một hiệu điện thế 220 V để đun sôi 2kg nước có nhiệt độ ban đầu là 200C , với cn = 4200 J/kg.k và hiệu suất đun bếp là 80%. Tính:
Thời gian để đun sôi nước ?
 Nếu trong khi đun, một dây điện trở bị đứt thì phải mất 20 phút sau nước mới sôi, tính thời gian đun từ đầu đến lúc một dây điện trở bị đứt. /.
- Hết -
Lưu ý: Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm!
PHÒNG GD&ĐT THANH OAI
HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HSG LỚP 9 NĂM HỌC 2014 - 2015
Môn: Vật lý
Câu 1: (5 điểm)
Gọi S1, S2 là quãng đường đi được của các vật.
Ta có: S1 = v1.t và S2 = v2.t. 	0,5đ
Khi đi ngược chiều, độ giảm khoảng cách bằng tổng quãng đường hai vật đã đi:
S1 + S2 = 20m. 	0,5đ
S1 + S2 = (v1 + v2).t = 20m	0,5đ
suyra v1 + v2 = S1+S2t=2010=2m/s (1) 	0,5đ
Khi đi cùng chiều, độ giảm khoảng cách của hai vật bằng hiệu quãng đường hai vật đã đi: S1 – S2 = 8m. 	0,5đ
S1 - S2 = (v1 - v2).t = 8m 	0,5đ
suy ra v1 - v2 = S1- S2t=810=0,8m/s (2) 	0,5đ
Lấy (1) + (2) suy ra 2v1 = 2,8m/s 	0,5đ
suy ra v1 = 2,8/2 = 1,4m/s. 	0,5đ 
Vận tốc của vật thứ hai là v2 = 2 – 1,4 = 0,6m/s. 	0,5đ
Câu 2: (6 điểm)
a) (2 điểm)
Gọi Q là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước từ 20oC để sôi (100oC).
Q = m.c.Δt 	(0.5 đ)
Gọi Q’ là nhiệt lượngdo dòng điện tỏa ra: Q’ = P.t
Trong đó t là thời gian đun nước
Theo đề bài ta có :
H =QQ’ = m.c.ΔtPt hay t = m.c.ΔtP.H
Thay số: t = 1050s = 17ph30s 	(1 đ)
Điện năng tiêu thụ của bếp:
A = Pt = 800.10503600 = 233,33Wh =0,23 kwh 	(0.5 đ)
b) (1 điểm)
Điện năng tiêu thụ 1 tháng:A’ = 30.2.A
Tiền điện phải trả hàng tháng
T= A’.1400 = 30.2.W.1400 = 19320đ
c) (2 điểm)
Điện trở của dây : R = ρ.1S = ρ.πd'nπd24 = 4ρd'nd2 (n số vòng dây)
Mặt khác : R = U2P hay: 4ρd'nd2 = U2P ⇨ n = U2d2 4ρd'P = 60,5 vòng.
d) (1 điểm)
Khối lượng dây quấn
m = D.V= D.l.s= D.n.π.d’.π.d2/4= 0,001kg.
Câu 3: (6 điểm)
a. - Đèn sáng bình thường => - Đ = 3W => - IĐ = 0,5A
 - UĐ = 6V - RĐ = 12Ω
0,5 điểm
- Vì Đ // R2 => U2 = U2Đ = UĐ = 6V
- Vì R1nt R2,Đ => U1 = Um – U2Đ = 4V
0,75 điểm
- Cường độ dòng điện chạy qua R1: I1 = 1A
- Vì R2nt R2Đ => I2Đ = I2 + IĐ = I1 => I2 = 0,5A
0,75 điểm
- Vậy giá trị của R2đểđèn sang bìnhthường: R2 = 12Ω
0,5 điểm
b. – Gọi giá trị của R2đểcôngsuấttiêuthụtrênđoạnmạch song songđạtcựcđạilà R2’ (Ω, R2’ > 0)
- Vì R2’ //Đ => R2’Đ = (Ω) (1)
- Vì R1nt R2’Đ =>Rm = 4 + R2’Đ
0,5 điểm
=> Các cường độ dòng điện: I1 = I2’Đ = Im = (A)
0,5 điểm
- Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch song song:
2’Đ = .R2’Đ = 
0,75 điểm
- Thấy: 2’Đ = = 6,25 W
 (AD BĐT cô si cho 2 số dương 4 và R2’Đ)
0,75 điểm
- Dấu bằng xảy ra R2’Đ = 4 Ω R2’Đ = 6Ω
0,5 điểm
- Vậy công suất trên đoạn mạch song song đạt cực đại bằng 6,25W khi giá trị của biến trở R2’ = 6Ω
0,5 điểm
Câu 4: (3 điểm)
Tính điện trở của bếp R = 2202 / 800 = 60,5 Ω
Do có hai dây điện trở mắc song song nên điện trở của một dây
là 60,5.2 = 121 Ω. Bếp đun đúng HĐT định mức nên công suất P = 800W
Khi đun sôi 2 kg nước nhiệt lượng có ích là 
Qthu = mc(100 – 20) = 2.4200.80 = 672 000 (J)
Do có hiệu suất H =80% ; Qtỏa = 672 000 : 0,8 = 840 000 (J) (Qtỏa = A= P.t)
Thời gian đun sôi nước là :
t = A/P = 1050 (s)
Gọi thời gian từ khi đun nước tới khi bị đứt một dây điện trở là t (s)
Điện năng tiêu thụ trong t (s) là A1 = P.t = 800 t (J)
Khi bị đứt 1 dây điện trở thì điện trở của bếp là 121 Ω , suy ra công suất bếp khi đó là P’ = 220 2/121 = 400 W.
Điện năng tiêu thụ trong thời gian đun còn lại là A2 = P’ .(20.60 –t)
Ta có A1 + A2 = Qtỏa
800 t + 400(1200-t) = 840 000
t = 300 (s)
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
- Hết -