Đề thi chọn học sinh giỏi Vật lí lớp 9 - Năm học 2016-2017 - Sở GD & ĐT Tam Dương

PHÒNG GD&ĐT TAM DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
 NĂM HỌC 2016-2017
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) 
Đề thi này gồm 01 trang
Câu 1. (4,5 điểm) Trong bình hình trụ tiết diện S1 = 30cm2 có chứa nước khối lượng riêng D1=1g/cm3. Người ta thả thẳng đứng 1 thanh gỗ hình trụ có khối lượng riêng D2 = 0,8g/cm3, tiết diện S2 = 10cm2 thì thấy phần thanh gỗ bị chìm trong nước là h = 20cm.
a) Tìm chiều dài của thanh gỗ?
b) Biết đầu dưới của thanh gỗ cách đáy bình Dh = 2cm. Tìm chiều cao của mực nước đã có lúc đầu trong bình?
c) Ta có thể nhấn chìm hoàn toàn thanh gỗ được không? Để có thể nhấn chìm thanh gỗ vào nước thì chiều cao ban đầu tối thiểu của mực nước trong bình phải là bao nhiêu?
Câu 2. (3,0 điểm) Một nhiệt lượng kế có khối lượng m1= 120g, chứa một lượng nước có khối lượng m2= 600g ở cùng nhiệt độ t1= 20oC. Người ta thả vào đó một hợp kim làm từ nhôm và thiếc có khối lượng tổng cộng m = 180g đã được nung nóng tới nhiệt độ t2 =100oC. Khi có cân bằng nhiệt, nhiệt độ là t = 24 oC. Tính khối lượng m3 của nhôm, m4 của thiếc có trong hợp kim trên? 
Biết nhiệt dung riêng của chất làm nhiệt lượng kế, của nước, của nhôm, của thiếc lần lượt là: C1= 460J/kg.K; C2= 4200J/kg.K; C3= 900J/kg.K; C4 = 230J/kg.K.
Câu 3. (4,5 ®iÓm) Cho mạch điện như hình vẽ.
Hiệu điện thế đặt vào mạch UAB = 7V không đổi. Các điện trở R1 = 2W, R2 = 3W, đèn có điện trở R3 = 3W. RCD là biến trở con chạy. Ampe kế, khóa K và dây nối có điện trở không đáng kể.
a) K đóng, dịch chuyển con chạy trùng với C, đèn sáng bình thường. Xác định số chỉ của ampe kế, hiệu điện thế và công suất định mức của đèn.
b) K mở, di chuyển con chạy M đến vị trí sao cho RCM = 1W thì cường độ dòng điện qua đèn là 0,5A. Tìm điện trở của biến trở RCD.
C
D
M
K
X
R1
R2
+
A
_
U
A
N
B
R3
B
c) Đóng khóa K, công suất tiệu thụ trên R2 là 0,75W. Xác định vị trí con chạy M và số chỉ của ampe kế khi đó.
Câu 4. (6,0 điểm) Cho mạch điện hình vẽ. Biết R3 = 20Ω, hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là U = 22V; Rx là một biến trở. Điện trở các vôn kế V1 và V2 rất lớn, điện trở ampe kế và dây nối không đáng kể.
a) Khi điều chỉnh Rx = Rxo = 20Ω thì số chỉ vôn kế V1 gấp 1,2 lần số chỉ vôn kế V2 và ampe kế A chỉ 0,1A. Hãy tìm công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB và giá trị các điện trở R1 và R2. 
b) Nếu ta điều chỉnh giảm liên tục giá trị của biến trở Rx từ Rxo đến 0 thì công suất tiêu thụ trên Rx sẽ thay đổi như thế nào?
c) Rx có giá trị nằm trong khoảng nào để dòng điện qua ampe kế A có chiều từ C đến D.
Câu 5. (2,0 điểm) Một học sinh muốn mua một cái gương treo tường để mỗi khi chuẩn bị đi học có thể nhìn được toàn bộ ảnh của mình trong gương. Học sinh ấy cần mua gương có chiều cao tối thiểu là bao nhiêu? (Giả sử đặt gương thẳng đứng và chỉ cần vẽ hình mà không cần tính toán). 
 -------------HẾT------------
	Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
	Họ tên thí sinh......................................................................SBD:.................Phòng thi.............
HƯỚNG DẪN CHẤM
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
 NĂM HỌC 2016-2017
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ
Bài
Đáp án
Điểm
1
a) Gäi chiÒu dµi cña thanh gç lµ L. Träng l­îng cña thanh gç lµ: 
P = 10D2.S2.L.
V× thanh gç næi trong n­íc nªn cã P = FA hay 10D2.S2.L = 10D1.S2.h
Þ 
VËy, chiÒu dµi cña thanh gç lµ 25cm.
b) ChiÒu cao cña mùc n­íc trong b×nh b»ng chiÒu cao cña mùc n­íc sau khi th¶ thanh gç vµo trõ ®i chiÒu cao cña phÇn n­íc d©ng lªn.
- Gäi chiÒu cao cña n­íc sau khi th¶ thanh gç vµo lµ h1, cã: 
h1 = h + Dh = 20 + 2 = 22(cm)
- Gäi chiÒu cao phÇn n­íc d©ng lªn lµ Dh1, cã:
- Gäi chiÒu cao cña n­íc trong b×nh lóc ®Çu lµ H, cã: 
H = h1 - Dh1 = 22 – 6,67 = 15,33(cm)
VËy, mùc n­íc lóc ®Çu trong b×nh lµ 15,33cm.
c) ThÓ tÝch phÇn næi trªn mÆt n­íc cña thanh gç lµ: V1 = 5S2; thÓ tÝch phÇn n­íc tiÕp tôc bÞ chiÕm chç khi nhóng ch×m thanh gç ®Õn ®¸y b×nh lµ: V2 = 2S2; ta thÊy V1 > V2 nªn kh«ng thÓ nhÊn ch×m hoµn toµn thanh gç trong n­íc.
- §Ó nhÊn ch×m ®­îc thanh gç trong n­íc th× mùc n­íc sau khi nhÊn thanh gç vµo ph¶i cã chiÒu cao Ýt nhÊt b»ng chiÒu cao thanh gç tøc lµ b»ng L=25cm, khi ®ã chiÒu cao phÇn n­íc d©ng lªn lµ:
V©y, chiÒu cao mùc n­íc ban ®Çu lµ: H’ = 25 – 8,33 =16,67(cm)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,25
0,5
0,25
2
Nhiệt lượng do bột nhôm và thiếc toả ra:
	+Nhôm : Q3 = m3. C3 .(t2- t1) 
	+Thiếc: Q4 = m4. C4 .(t2- t1) 	 
 Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước hấp thụ:
 + Nhiệt lượng kế: Q1 = m1. C1 .(t- t1) 	 
 + Nước: Q2 = m2. C2 .(t- t1) 
Khi có cân bằng nhiệt: Q1 + Q2 = Q3 + Q4 
 ( m1. C1 + m2. C2) .(t- t1) = (m3. C3 + m4. C4) .(t2- t1)	
 m3. C3 + m4. C4 = 	
 m3. C3 + m4. C4 = 	 (0,25đ)
Theo đề bài : m3. + m4 = 0,18. 
Nên ta có hệ pt: m3. 900 + m4. 230 = 135,5 
 m3. + m4 = 0,18
 Giải hệ pt trên ta được m3 = 140 gam ; m4 = 40 gam.	 
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,5)
(0,5)
(0,5)
(0,5)
3
a. (1,5®)
- Khi k ®ãng di chuyÓn con ch¹y trïng víi C. M¹ch ®iÖn gåm : ( R2 // R3 ) nt R1
R2
R1
B
A
R3
- §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña m¹ch ®iÖn : Rt® = + R1 = + 2 = 3,5
- C­êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua m¹ch chÝnh : IAB = = = 2A
- HiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu ®Ìn : U® = I . = 2.1,5 = 3V U®m = U® = 3V
- C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®Ìn : P = = = 3W
- Sè chØ cña Ampe kÕ : IA = I2 = = = 1A.
b. (1,5®)
- Khi K më m¹ch ®iÖn gåm : 
R2
A
B
R1
RCM
N
M
X
R3
RMD
 Rt® = RCM + + R1 = 1 + +2 = 3 + 
 Rt® = 
- C­êng ®é dßng ®iÖn qua m¹ch chÝnh : I = = 
- HiÖu ®iÖn thÕ hai ®Çu R2 : 
 U2 = I.= . = 
- C­êng ®é dßng ®iÖn qua ®Ìn : 
 I® = == 0,5A RMD = 2,5
 VËy RCD = RCM + RMD = 2,5 + 1 = 3,5
c. ( 2®)
- Khi K ®ãng m¹ch ®iÖn gåm : 
RCM
R2
M
A
B
R1
N
RDM
X
R3
- Gäi RDM = x ( 0 ) RCM = 3,5 - x 
- Ta cã ®iÖn trë RAM = = 
 RAN == 
RAB = + 2 = 
 IAB = I2 = .
 = = (1)
Ta l¹i cã : I2====0,5A (2)
Tõ (1) vµ (2) ta cã : = 0,5 A -5x2+ 17,5x + 73,5 = 147 
 -5x2+ 17,5x - 73,5 = 0 (*)
Ta thấy phương trình (*) vô nghiệm nên không tìm được vị trí con chạy M thỏa mãn đề bài (P2 = 0,75 W)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
4
a)
- Gọi số chỉ các Vôn kế V1 và V2 lần lượt là U1 và U2 ta có: và , RAB= R12 + R3X (3)
Từ (1), (2) và (3) suy ra: R12 = 12W và RAB = 22W.
- Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch AB là: .
- Cường độ dòng điện trong mạch chính là: I = 
Suy ra: I3 = Ix = = 0,5 (A) .
- Nếu dòng điện qua A có chiều từ C đến D thì: I1=IA + I3=0,6A (4) và I 2= IX - IA = 0,4A (5). Từ (4) và (5) suy ra:
 và .
- Nếu dòng điện qua A có chiều từ D đến C thì do tính đối xứng nên ta có: R1=30W và R2=20 W.
b)
- Công suất tiêu thụ trên RX khi biến trở thay đổi giá trị là: .
- Mặt khác ta lại có: và ; 
- Từ (6), (7) và (8) suy ra:
Ta tìm thấy PX lớn nhất khi : .
- Vậy ta thấy khi giảm liên tục giá trị của Rx từ Rx0 = 20W đến 
RX = 7,5W thì công suất tỏa nhiệt trên RX tăng liên tục tới giá trị cực đại và sau đó giảm liên tục giá trị của RX từ Rx = 7,5W đến 
0 W thì công suất này lại giảm liên tục đến 0.
c)
* Trường hợp: R1 =30 W:
Cường độ dòng điện qua ampe kế có độ lớn là: 
IA = = 
Với: R3x = 
Thay số ta có biểu thức: IA = 
+ Để dòng điện qua ampe ke có chiều từ C đến D thì:
> 0 khi .
* Xét trường hợp R1 = 20:
Tương tự ta có: IA = .
+ Để dòng điện qua ampe ke có chiều từ C đến D thì:
 suy ra: 0 .
(0,5)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,25)
(0,5)
(0,5)
(0,5)
(0,5)
(0,25)
(0,25)
(0,5)
(0,5)
5
Đ
K
M
M’
C
C’
I
H
Trên hình vẽ là ảnh của học sinh qua gương. Qui ước Đ là đầu; M là mắt và C là chân của học sinh. Các ảnh tương ứng trong gương là Đ’, M’, và C’. Quan sát hình vẽ ta thấy chỉ cần mua một cái gương có chiều cao là đoạn KH=ĐC cũng có thể quan sát được toàn bộ ảnh của mình trong gương. Gương phải treo thẳng đứng cách mặt đất một đoạn bằng HI.
1,0
1,0
- Nếu thí sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa theo từng phần, từng câu.
- Nếu đáp số nào thiếu hoặc sai đơn vị thì trừ nửa số điếm ứng với đáp số đó, nhưng toàn bài không trừ 
quá 1,0 điểm.
- Điểm các phần, các câu không làm tròn. Điểm toàn bài là tổng điểm của các câu thành phần.
Đ’