Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh môn: Vật lý 9 thời gian: 120 phút

TaiLieu.VN Page 1 
 ĐỀ 1 
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ 9 
Thời gian: 120 phút 
Đề chính thức 
Câu 1 (2,0 điểm): Hai vật A và B hình lập phương cạnh a = 30cm. Vật A nặng 
40,5kg; vật B nặng 21,6kg. Hai vật được nối với nhau bởi một sợi dây tại tâm 
một mặt của mỗi vật. Dây không dãn, khối lượng không đáng kể chịu được lực 
căng tối đa là 300N. Thả hai vật vào một bể nước sâu 
a. Tính lực căng của dây khi hệ cân bằng, biết khi cân bằng các mặt đáy của các 
vật song song mặt thoáng của nước.Biết trọng lượng riêng của nước là d0 = 
10000N/m3. 
b. Kéo từ từ hệ vật lên theo phương thẳng đứng (điểm đặt của lực kéo tại tâm 
mặt trên của vật B). Hỏi dây nối có bị đứt không. Nếu bị đứt thì khi nào xảy ra. 
Câu 2 ( 2.0 điểm): Một bình hình trụ có bán kính đáy R1 = 20cm chứa nước ở 
nhiệt độ t1 = 200C đặt trên mặt bàn nằm ngang. Thả một quả cầu đặc bằng nhôm 
có bán kính là R2 = 10cm ở nhiệt độ t2 = 400C vào bình thì khi cân bằng mực 
nước trong bình ngập chính giữa quả cầu, cho biết khối lượng riêng của nước D1 
= 1000kg/m3, của nhôm là D2 = 2700kg/m3, nhiệt dung riêng của nước c1 = 
4200J/kg.K,của nhôm c2 = 880J/kg.K. 
a. Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt. 
b. Đổ thêm dầu ở nhiệt độ t3 = 150C vào bình cho vừa đủ ngập quả cầu. Biết 
khối lượng riêng của dầu là D3 = 800kg/m3, nhiệt dung riêng của dầu là c3 = 
2800J/kg.K; Hãy xác định: nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt và áp lực của quả 
cầu lên đáy bình. 
(Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa nước, quả cầu, dầu với bình và môi trường, Thể 
tích quả cầu tính theo công thức V = 32
4 .
3
R ) 
TaiLieu.VN Page 2 
Câu 3 (2.0 điểm): 
Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: 
Cho R1 = R4 = 1 ; R2 = R3 = 3 ; 
R5 = 3 ; điện trở vôn kế vô cùng lớn. 
Khi K mở vôn kế chỉ 1,2 V 
Khi K đóng vôn kế chỉ 0,75 V. 
Tính hiệu điện thế U và điện trở R6. 
Câu 4 (2.5 điểm) Cho mạch điện hình bên 
Biết UAB = 21V không đổi; RMN = 4,5Ω, R1 = 3Ω; 
RĐ = 4,5Ω không đổi;Ampe kế lí tưởng. Đặt RCM = x. 
1. K đóng: Khi con chạy C trùng N thì ampe kế chỉ 4A 
 a. Tính điện trở R2. 
 b. Tính hiệu suất sử dụng điện. Biết rằng điện năng tiêu 
 thụ trên đèn và R1 là có ích. 
2. K mở: Xác định giá trị x để độ sáng của đèn tối nhất. 
Câu 5 ( 1.5điểm): Một vật sáng AB đặt tại một vị trí trước một thấu kính hội 
tụ, sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục 
chính, ta thu được một ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Sau đó, giữ nguyên vị trí vật 
AB và dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính, theo chiều ra xa vật một đoạn 
15cm, thì thấy ảnh của nó cũng dịch chuyển đi một đoạn 15cm so với vị trí ảnh 
ban đầu. Tính tiêu cự f của thấu kính (không sử dụng trực tiếp công thức của 
thấu kính). 
A 
R1 
M N 
Đ 
R2 
A B 
K 
C 
TaiLieu.VN Page 3 
Đáp án 
Câu Nội dung Điểm 
Câu 1 a. (1,0đ) 
Trọng lượng riêng của vật A là : 
dA = )/(15000
)3,0(
5,40.1010 3
33 mNa
m
V
P AA  
Trọng lượng riêng của vật B là : 
dB = )/(8000)3,0(
6,21.1010 3
33 mNa
m
V
P BB  
Trọng lượng riêng của hệ vật là : 
d = )/(11500
)3,0.(2
216405
.2
1010
2
3
33 mNa
mm
V
PP BABA  
Ta thấy d > d0 nên hệ vật chìm hoàn toàn trong nước. 
Vì dB < d0 < dA nên vật A chìm tới đáy bể kéo theo vật B chìm 
vào trong nước và làm dây nối bị căng ( hình vẽ ) 
Vật B chịu tác dụng của 3 lực : 
- Trọng lực PB : 
 PB = 10. mB = 10.21,6 = 216( N ) 
- Lực đẩy Acsimet của nước FB : 
FB = d0 . V = d0 . a3 
=> FB = 10000 . ( 0,3 )3 = 270( N ) 
- Lực căng T của sợi dây . 
Khi hệ vật nằm cân bằng, xét vật B ta có: 
 PB + T = FB 
0,25 
0,25 
PB
T
T
FA
FB
PA
Q
§¸y b×nh 
TaiLieu.VN Page 4 
=> T = FB – PB = 270 – 216 = 54( N ) 
Vậy lực căng của dây nối hai vật là 54N. 
b. (1,0đ) 
 Kéo từ từ hệ vật lên theo phương thẳng đứng. 
*Khi vật A dời khỏi đáy bình nhưng còn nằm hoàn toàn trong 
nước: 
Lúc này vật A chịu tác dụng của 3 lực: 
- Trọng lực PA : PA = 10. mA = 10. 40,5 = 405 ( N ) 
- Lực đẩy Acsimet của nước FA : 
 FA = d0.a3 = 10000 . ( 0,3 )3 = 270 ( N ) 
- Lực căng T của sợi dây . 
Xét vật A ta có: FA + T = PA 
 => T = PA – FA = 405 – 270 = 135 ( N ) < 300 ( N ) 
 Vậy dây nối hai vật chưa bị đứt . 
*Nếu vật A được kéo ra khỏi mặt nước: 
Lực căng của dây nối hai vật lúc này là: 
 T = PA = 405N > 300N : Dây đứt 
Vậy dây nối hai vật sẽ đứt khi vật A còn chìm một phần trong 
nước. 
Khi dây vừa đứt thì lực căng của dây là Tmax = 300N . 
Gọi chiều cao phần vật A còn chìm trong nước lúc đó là x ( 
0<x<a ) 
Ta có : 
 FA’ + Tmax = PA 
 ( FA’ là lực đẩy ASM của nước tác dụng lên vật A khi đó ) 
 => FA’ = PA - Tmax 
0,25 
 0,25 
0,25 
0,25 
0,25 
TaiLieu.VN Page 5 
 => d0a2x = PA - Tmax 
 => x = )(67,11
)3,0.(10000
300405
22
0
max cm
ad
TPA 
 
Vậy dây bắt đầu đứt khi vật A còn chìm trong nước một đoạn 
bằng 11,67cm 
0,25 
Câu 2 a.(1đ) Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt: 
Khối lượng của nước trong bình là: 
m1 = V1D1 = ( R 21 .R2 - 32
1 4. .
2 3
R )D1, 
thay số ta tính được: m1  10, 47kg 
0,5 
Khối lượng của quả cầu: m2 = D2.V2 = 32
4 .
3
R .D2, 
thay số ta được m2  11,30kg 
0,25 
Từ điều kiện bài toán đã cho, ta có phương trình cân bằng nhiệt: 
c1m1 (t – t1) = c2m2 (t2 – t) 
do đó ta có nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt: 
TaiLieu.VN Page 6 
t = 1 1 1 2 2 2
1 1 2 2
c m t c m t
c m c m


 thay số ta tính được t 23,7 0C 
0,25 
 b.(1đ) Tính nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt, áp lực của quả 
cầu lên đáy bình : 
Tính khối lượng của dầu m3 : do thể tích của dầu và nước bằng 
nhau nên khối lượng của dầu là : m3 = 1 3
1
m D
D
, thay số m3  
8,38kg 
0,25 
Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hệ là tx, ta có phương trình : 
c1m1 (t – tx) + c2m2 (t – tx) = c3m3 (tx – t3) 
 tx = 1 1 1 2 2 2 3 3 3
1 1 2 2 3 3
c m t c m t c m t
c m c m c m
 
 
, 
 thay số ta tính được tx  21,050C 
0,25 
0,25 
Áp lực của quả cầu lên đáy bình : 
F = Pcầu – FA(cầu) = 10m1 - 
1 4.
2 3
 R 32 (D1 + D3), 
 thay số ta được : F  75N 
0,25 
Câu 3 Khi K mở ta có sơ đồ: ((R1 nt R3) // (R2 nt R4)) nt R5 
TaiLieu.VN Page 7 
0,25 
 * Ta có R13 = R1 +R3 = 1+3 = 4  
 R24 = R2 +R4 = 1+3 = 4  
 Nhận xét: R13 = R24 mà R13 // R24 
suy ra I1 = I2 =I3 = I4 = I0 = 4
ABU (1) 
0,25 
 * Ta có: UCD = UCA + UAD 
 = - UA c + UAD = - I0R1 + I0 R2 = - I0 .1 + I0 .3 = 2 
I0 
0,25 
 * UAB = U1 + U3 = I0R1 + I0 R3 = I0 .1 + I0 .3 = 4 I0 = 2. UAC = 2 
.1,2 = 2,4V 
 Thay số vào (1) ta có I0 = 2,4 :4 = 0,6A 
 Và cường độ dòng điện qua mạch chính I = I1 + I2 = 2 I0 = 
1,2A 
0,25 
 * HĐT 2 đầu cả mạch: 
 U = I . R5 + UAB = 1,2 .3 + 2,4 = 6V 
0,25 
 Khi K đóng ta có mạch tương đương: ((R1 nt R3) // (R2 nt R4) 
//R6) nt R5 Hoặc HS vẽ lại mạch 
TaiLieu.VN Page 8 
U R5
B
C
D
R1 R3
R2 R4
R6
* CM như trên ta có: 
 UAB/ = 2 UCD = 2.0,75 = 1,5V 
I0/ = UAB/ : 4 = 1.5:4 = 0.375A 
0,25 
 * Ta có: U = UAB/ + I/ . R5 AR
UUI AB 5,1
3
5,16
5
/ 



 0,25 
 * I/ = I/1+I/2+I6 = 2I0/+I6  I6 = I/ - 2.I0/ = 1,5 - 2. 0,375 = 
0,75A 
* R6 =  275,0
5,1/
6
6
I
U
I
U AB 
0,25 
Câu 4 
1.(1,25đ) K đóng: 
a. Khi C ≡ N ta có sơ 
đồ mạch điện: 
Hiệu điện thế giữa 
hai đầu điện trở R1 là: 
0,25 
 A 
B

 
A
 2R
C
1R
§
2I
3I
I
TaiLieu.VN Page 9 
UAC = U1 = I.R1 = 4.3 = 12(V) 
Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2: 
 U2 = UCB = U – U1 = 21-12 = 9(V) 
Cường độ dòng điện qua đèn là: 3
§
9
2( )
4,5
CBUI A
R
   
Cường độ dòng điện qua R2 là: I2 = I – I3 = 4-2 = 2(A) 
Điện trở R2 là: 2
2
9
4,5( )
2
CBUR
I
    
b. Hiệu suất sử dụng điện của mạch điện: 
 §1 1 3 12.4 9.2 66 0,786 78,6%
21.4 84
ci CB
tm tm AB
P PP U I U I
H
P P U I
  
       
0,25 
 0.25 
0.5 
 2.(1,25đ) K mở: 
Ta có sơ đồ mạch 
điện tương đương 
như hình vẽ . 
Điện trở tương 
đương toàn mạch 
điện: 
2 §
2 §
( )
4,5(9 )
13,5
CN
CB
CN
R R R
R
R R R
x
x


 



2
1
4,5(9 ) 81 6
3
13,5 13,5AB CM CB
x x x
R R R R x
x x
  
      
 
Cường độ dòng điện qua mạch chính: 
2
21.(13,5 )
81 6
AB
AB
U x
I
R x x

 
 
Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch CB: 
 0,25 
 0,25 
B

 
A
 2R
C
1R
§
 CMR
CNR


N
M
3I
2I
I
TaiLieu.VN Page 10 
2 2
21.(13,5 ) 4,5(9 ) 94,5.(9 )
.
81 6 13,5 81 6CB CB
x x x
U IR
x x x x x
  
  
    
Cường độ dòng điện chạy qua đèn: 
    
      3 2 2 2
94,5.(9 ) 94,5 94,5
(81 6 )(9 ) 81 6 90 ( 3)
CB
CNB
U x
I
R x x x x x x
Để độ sáng của đèn yếu nhất thì I3 min  90 - (x-3)2 max  x 
= 3. Hay RMC = 3. 
0,25 
0.25 
0.25 
Câu 5 
Vẽ hình 
- Gọi khoảng cách từ vật đến thấu 
 kính là d, khoảng cách từ ảnh đến 
thấu kính là d’. 
Ta tìm mối quan hệ giữa d, d’ và f: 
  AOB ~  A'OB' 
  A B OA d = = 
AB OA d
    ; 
0,25 
đ 
0,25 
đ 
A
B
A'
B'
OF
F'
I
TaiLieu.VN Page 11 
A
B
A''
B''
O'F
F'
I'
d d'2 2
  OIF' ~  A'B'F' 
  A B A F A B = = 
OI OF AB
     

; 
 hay d - f =
f
 d
d
  d(d' - f) 
= fd' 
 dd' - df = fd'  dd' = fd' + fd ; 
Chia hai vế cho dd'f ta được: 1 1 1 = + 
f d d
 (*) 
0,25 
đ 
 - Ở vị trí ban đầu (Hình A): A B d = = 2
AB d
  
 d’ = 2d 
 Ta có: 1 1 1 3 = + = 
f d 2d 2d
 (1) 
0,25 
đ 
 - Ở vị trí 2: Ta có: 2d = d + 15 . Ta nhận thấy ảnh A B  không thể 
di chuyển ra xa thấu kính, vì nếu di chuyển ra xa thì lúc đó 
2d = d  , không thoả mãn công thức (*). Ảnh A B sẽ dịch chuyển 
về 
phía gần vật, và ta có: O’A” = OA’ - 15 - 15 = OA’ - 30 
- hay: 2d = d - 30 = 2d - 30  . 
0,25 
đ 
 Ta có phương trình: 
2 2
1 1 1 1 1 = + = + 
f d d d + 15 2d - 30
 (2) 
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: f = 30(cm). 
0,25 
TaiLieu.VN Page 12 
đ 
* Chú ý: Học sinh có thể làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa. 
------------- Hết-------------