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

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HUYỆN TRỰC NINH
ĐỀ CHÍNH THỨC
 (Đề thi gồm 02 trang)
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
NĂM HỌC 2014-2015
MÔN VẬT LÝ LỚP 9
 (Thời gian làm bài 120 phút, không kể thời gian giao đề)
Bài 1 (4,0 điểm)
Một chiếc thuyền bơi từ bến A đến bến B ở cùng một bên bờ sông với vận tốc đối với nước là v1 = 3km/h. Cùng lúc đó một ca nô chạy từ bến B theo hướng đến bến A với vận tốc đối với nước là v2 = 10km/h. Trong thời gian thuyền đi từ A đến B thì ca nô kịp đi được 4 lần quãng đường đó và về đến B cùng một lúc với thuyền. Hãy xác định:
	a. Hướng và độ lớn vận tốc của nước sông. 
	b. Nếu nước chảy nhanh hơn thì thời gian ca nô đi và về B (với quãng đường như câu a) có thay đổi không? Vì sao? 
Bài 2(5,0 điểm)
	Dùng một bếp điện công suất P= 1kW để đun một lượng nước có nhiệt độ ban đầu là 200C. Sau khi đun được 5 phút thì nhiệt độ nước tăng lên đến 450C, ngay sau đó bị mất điện trong 3 phút vì vậy nhiệt độ nước giảm xuống còn 400C. Bếp tiếp tục đun cho đến khi nước sôi. Biết hiệu suất tỏa nhiệt của bếp là 80% ; nhiệt lượng nước tỏa ra tỷ lệ thuận với thời gian; nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. Xác định:
 Khối lượng nước cần đun.
Thời gian cần thiết từ khi bắt đầu đun cho đến khi nước sôi.
Bài 3(6,0 điểm)
 Để thiết kế hệ thống đèn trang trí cho ngày Tết, một bạn học sinh đã đánh dấu 28 điểm phân biệt trên một vòng tròn, rồi đánh số liên tiếp từ 1 đến 28 theo chiều kim đồng hồ. Sau đó bạn dùng 28 bóng đèn giống nhau, mỗi chiếc có điện trở R = 28Ω mắc vào 28 điểm trên để tạo thành mạch kín sao cho giữa hai điểm liên tiếp kề nhau có một bóng đèn. Coi điện trở các bóng không phụ thuộc nhiệt độ.
 a. Bằng phép đo, học sinh đó xác định được điện trở tương đương giữa điểm 1 và điểm k (1 < k ≤ 28) là R1,k = 160Ω. Tìm điểm k.
 b. Xác định điểm k sao cho điện trở tương đương R1,k lớn nhất. Tìm giá trị lớn nhất đó.
 c. Mắc thêm các bóng đèn cùng loại với các bóng đèn ở trên vào mạch sao cho giữa hai điểm bất kì được nối với nhau bằng một bóng đèn. Tính điện trở tương đương R1,28 giữa điểm 1 và điểm 28. Sau đó mắc hai điểm này vào nguồn điện có hiệu điện thế 36 V. Tính công suất tỏa nhiệt trên toàn mạch điện. Bỏ qua điện trở của các dây nối.
Bài 4 (4,0 điểm)
O
(G2)
(G1)
M2
M1
a
	Hai gương phẳng hình chữ nhật giống nhau được ghép chung theo một cạnh tạo thành góc a như hình vẽ (OM1 = OM2). 
Trong khoảng giữa hai gương, gần O có một điểm sáng S. Biết rằng tia sáng từ S đập vuông góc vào G1 sau khi phản xạ ở G1 thì đập vào G2, sau khi phản xạ trên G2 lại phản xạ trên G1 một lần nữa. Tia phản xạ cuối cùng vuông góc với M1M2. Tính a.
Bài 5 (1,0 điểm)
Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở R0 đã biết giá trị, một biến trở con chạy Rb có điện trở toàn phần lớn hơn R0, hai công tắc điện K1 và K2, một số dây dẫn đủ dùng. Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. 
Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn.
-------------------HẾT--------------------
Họ và tên thí sinh:.... Họ, tên chữ ký GT1:
Só báo danh: Họ, tên chữ ký GT2:
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HUYỆN TRỰC NINH
ĐÁP ÁN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI HUYỆN
MÔN VẬT LÍ 9 
NĂM HỌC 2014 – 2015
Bài
Nội dung
Điểm
 1
4,0
a.
2,5 đ
 Gọi khoảng cách giữa hai bến sông là S = AB, giả sử nước chảy từ A đến B với vận tốc u ( u < 3km/h ). 
- Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t1 = 
0,5
- Thời gian chuyển động của ca nô là: t2 = 
0,5
Theo bài ra: t1 = t2 = 
Hay: = (1)
Giải phương trình (1) ta được: u - 0,506 km/h
0,25
0,75
Vậy nước sông chảy theo hướng BA với vận tốc gần bằng 0,506 km/h
0,5
b.
1,5 đ
b) Thời gian ca nô đi và về: 
t2 = 
0,75
Khi nước chảy nhanh hơn (u tăng) v2 - u2 giảm t2 tăng (S, v2 không đổi)
0,75
2
5,0
a.
3,0 đ
Gọi khối lượng nước cần đun là m (kg)
Trong thời gian t1= 5 phút, nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ T1= 200C đến T2= 450C là:
 Q1= m.c.(T2- T1)= 4200.25.m= 105 000m (J)
0,5
Trong thời gian t2= 3 phút, nhiệt lượng nước tỏa ra môi trường ngoài để hạ nhiệt độ từ T2= 450C xuống T3= 400C là:
 Q2= m.c.(T3- T2)= 4200.5.m= 21 000m (J)
0,5
Trong thời gian t1= 5 phút, nhiệt lượng nước tỏa ra môi trường ngoài là: Q2’= 21000m.(5/3) =35 000m (J)
0,5
Trong thời gian t1=5 phút, nhiệt lượng bếp tỏa ra là:
Q3= P.t1=1000.5.60= 300 000(J) 
0,5
 Ta có: 0,8Q3= Q2’ + Q1
 Suy ra 0,8. 300 000 = 35 000m+105 000m
 m =12/7 ≈ 1,71kg
0,5
0,5
b.
2,0 đ
Gọi t3 (phút) là thời gian đun m kg nước trên từ 400C đến khi sôi
Trong thời gian t3 
 Nhiệt lượng nước tỏa ra môi trường ngoài là:
Q2”= 21 000m.(t3 /3)= 7000m.t3 (J)
 Nhiệt lượng nước nhận vào để tăng nhiệt độ từ 400C lên 1000C là:
Q1’= m.c.(100-40)= 252 000m (J)
 Nhiệt lượng bếp tỏa ra là:
Q3’= 1000.60.t3 (J)
0,25
0,25
0,25
Theo bài ra: 0,8 Q3’= Q1’ +Q2”
 Suy ra t3 = 
Thay m= 12/7 kg, tìm được t3= 12 phút
0,25
0,5
Vậy thời gian cần thiết từ khi bắt đầu đun đến khi nước sôi là:
 t=t1+t1+t3= 5+3+ 12= 20 (phút)
0,5
3
6,0
a.
1,5đ
Mạch gồm k – 1 điện trở R mắc song song với 28 – (k – 1) điện trở.
0,5
→ R1,k = = 
0,5
→ k = 9 hoặc k = 21
0,5
b.
4,5đ
 Theo BĐT Côsi: ≤ 
1,0
→ R1,k ≤ 196Ω
Vậy R1,k max = 196Ω ↔ 
0,5
c. Do tính đối xứng, từ các điểm 2, 3, 4, .., 27 có một điện trở R nối với điểm 1
 và một điện trở R nối với điểm 28 → Điện thế V2 = V3 = ..= V27. 
→ Có thể bỏ qua các điện trở nối giữa các điểm này
0,5
Từ 2 đến 27 có 26 điểm, tức là có 26 nhánh giống nhau gồm 2 điện trở R mắc
 nối tiếp và 1 nhánh chỉ có 1 điện trở R. 
0,5
Điện trở tương đương của 26 nhánh 2R song song là:
R* = 
0,5
→ R1,28 = = 2Ω 
0,5
C«ng suÊt to¶ nhiÖt trong m¹ch : P = = 648W
1,0
4
4,0
Gọi I,J,K thứ tự là điểm tới của tia sáng từ S tới . Vẽ hình đúng đường truyền tia sáng
0,5
 cân tại O (1)
0,5
Chứng minh (2)
2,5
Từ đó tìm được 
0,5
5
1,0
- Bố trí mạch điện như hình vẽ (hoặc mô tả đúng cách mắc).
- Bước 1: Chỉ đóng K1: số chỉ ampe kế là I1.
 Ta có: U = I1(RA + R0) (1)
- Bước 2: Chỉ đóng K2 và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ I1. Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng R0.
 - Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 2 rồi đóng cả K1 và K2, số chỉ ampe kế là I2.
 Ta có: U = I2(RA + R0/2) (2)
 - Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: 
 .
 0,25
0,5
 0,25
Chó ý: 
Sai đơn vị trừ 0,25đ cả bài
Häc sinh gi¶i theo c¸ch kh¸c nÕu ®óng vÉn cho ®iÓm tèi ®a.