Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở GD & ĐT Thanh Hóa

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ THANH HÓA
Đề chính thức
THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ
NĂM HỌC: 2015 – 2016
Môn: Vật lí - Lớp 9
Đề thi gồm có: 1 trang
Ngày thi: 13 tháng 10 năm 2015
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
ĐỀ BÀI
Câu 1: (3 điểm) Có ba ống giống nhau và thông đáy chứa nước chưa đầy (hình 1). Đổ vào ống bên trái một cột dầu cao H1 = 10cm và đổ vào ống bên phải một cột dầu cao H2 = 14cm. Hỏi mực nước ở ống giữa sẽ dâng lên cao bao nhiêu? Cho biết trọng lượng riêng của nước d1 = 10000N/m3, của dầu d2 = 8000N/m3.
Câu 2: (2 điểm) Một tòa nhà cao tầng (mỗi tầng cao 3,4m) dùng thang máy có 
 Hình1
 khối lượng 200kg và sức chở tối đa được 16 người, mỗi người có khối lượn
 trung bình 50kg. Thang máy lên đều, mỗi chuyến từ tầng 1 lên tầng 10 nếu không dừng ở các tầng khác thì mất thời gian 1 phút. Bỏ qua lực cản lại chuyển động của thang máy. Tính công suất tối thiểu của động cơ thang máy.
Câu 3: (4 điểm) Một thau nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước ở 20oC. 
a) Thả vào thau nước một thỏi đồng có khối lượng 200g lấy ở lò ra. Nước nóng đến 21,2oC. Tìm nhiệt độ của bếp lò. Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt là: c1=880J/kg.K; c2=4200J/kg.K; c3=380J/kg.K. Bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường xung quanh.
b) Thực ra, trong trường hợp này, nhiệt lượng toả ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho 
thau nước. Tìm nhiệt độ thực sự của bếp lò.
Câu 4: (5điểm) Cho mạch điện như hình 2. Trong đó: R1=R2=4W; R3=3W; R4=6W; R5=12W; UAB=6V không đổi; điện trở của dây dẫn và khoá không đáng kể. 
a) Khi K mở, tính điện trở tương đương của đoạn mạch và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.
b) Khi K đóng, tính cường độ dòng điện qua khoá K?
c) Thay K bằng một vôn kế thì vôn kế chỉ bao nhiêu? (Biết điện trở của vôn kế đủ lớn để có thể bỏ qua dòng điện chạy qua nó).
Câu 5: (4 điểm) Cho hai gương phẳng M, N đặt song song, có
 A B R5
 /+ - / 
 R3 R4 
 D
 R2
 R1 
 C K
Hình 2
mặt phản xạ quay vào nhau và cách nhau một khoảng AB=d=30cm (hình 3). Giữa hai gương có một điểm sáng S cách gương M một khoảng SA=10cm. Một điểm S' nằm trên đường thẳng SS' song song với hai gương, SS'=60cm. 
 a) Hãy trình bày cách vẽ tia sáng xuất phát từ S đến S' trong hai trường hợp:
 - Đến gương M tại I rồi phản xạ đến S'.
 - Đến gương M tại J, phản xạ đến gương N tại K rồi phản xạ đến S'.
 b) Hãy tính các khoảng cách I, J, K đến đoạn thẳng AB
Câu 6: (2 điểm) Một lọ nhỏ bằng thuỷ tinh đựng đầy thuỷ ngân, được nút chặt bằng nút thuỷ tinh. Tìm cách xác khối lượng thuỷ ngân trong lọ mà không được mở nút, biết khối lượng riêng của thuỷ ngân và thuỷ tinh lần lượt là D1 và D2. Cho các dụng cụ: bình chia độ, nước, cân và bộ quả cân. 
M
N
A
B
S
S’'
Hình 3
(HẾT)
Họ và tên thí sinh: ...............Số báo danh: ..........Phòng thi: ......
Họ tên, chữ kí giám thị 1: ........................................................................................................................
Họ tên, chữ kí giám thị 2: ........................................................................................................................
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ THANH HÓA
THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ
NĂM HỌC: 2015 – 2016
HƯỚNG DẪN CHẤM - MÔN: VẬT LÍ - LỚP 9
Câu 1: (3 điểm)
Ta có hình vẽ:
 	 H1	H2
	 	 h3 
h	 h1	 h2
 A	 C	 B
 a ) 	b ) 
Hình 1
0,25 điểm
Từ hình 1 ta có áp suất tại các điểm A, B, C ở đáy bình thông nhau do các chất lỏng gây ra: 	pA = d1.h1 +d2 .H1
	pB = d1.h2 +d2 .H2
	pC = d1.h3
0,75 điểm
Do pA = pC nên d1.h1 + d2 .H1 = d1.h3 => h1 = h3 - H1. 	(1)
0,5 điểm
Và pB = pC nên d1.h2 +d2 .H2 = d1.h3 => h2 = h3 - H2. 	(2)
0,5 điểm
Vì Vnước không đổi nên: h1 + h2 + h3 = 3h 	(3)
0,25 điểm
Thay (1) và (2) vào (3) ta có: h3 - H1. + h3 - H2. + h3 = 3h 
 => 3h3 - 3h = (H1 + H2). 
0,25 điểm
Nước ở ống giữa sẽ dâng lên một đoạn: h3 - h = (H1 + H2). 
0,25 điểm
Thay số với H1 = 10cm = 0,1m, H2 = 14cm = 0,14m, d1 = 10000 N/m3 
và d2 = 8000 N/m3 ta có:
 h3 - h = (0,1+ 0,14).= 0,064(m) = 6,4cm 
0,25 điểm
Câu 2: (2 điểm)
Thang máy chuyển động thẳng đều và bỏ qua lực cản lại chuyển động của thang máy nên lực kéo của động cơ là: 
F =Pth + Png =10.(mth + mng)= 10.(200+16.50)=10000(N)
0,5 điểm
Để lên đến tầng 10, thang máy phải vượt qua 9 tầng. 
Vậy độ cao thang máy phải vượt qua là: h = 3,4 . 9 = 30,6(m)
0,5 điểm
Công phải tiêu tốn tối thiểu cho mỗi lần lên là:
 A = F.h = 10000 . 30,6 = 306000 (J)
0,5 điểm
Công suất tối thiểu của động cơ kéo thang máy là:
 P = 
0,5 điểm
Câu 3: (4 điểm)
a) Gọi t là nhiệt độ ban đầu của bếp lò, cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng. Gọi m1, m2, m3, lần lượt là khối lượng của thau nhôm, của nước và của thỏi đồng. Ta có m3=200g=0,2kg
0,5 điểm
Nhiệt lượng thau nhôm nhận được để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 21,2oC:
Q1 = m1c1(t2-t1) 
0,5 điểm
Nhiệt lượng nước nhận được để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 21,2oC:
Q2 = m2c2(t2-t1) 
0,5 điểm
Nhiệt lượng thỏi đồng toả ra khi giảm nhiệt độ từ t(oC) xuống 21,2oC:
Q3 = m3c3(t-t2) 
0,5 điểm
Vì bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường xung quanh nên theo phương trình cân bằng nhiệt ta có : Q3 = Q1 + Q2
0,5 điểm
Hay : m3c3(t-t2) = m1c1(t2-t1) + m2c2(t2-t1) 
=> t = 
=» 160,78(oC)
0,5 điểm
b) Thực tế do có sự toả nhiệt ra môi trường nên phương trình cân bằng nhiệt được viết lại : 
Q3 = Q1 + Q2 + 10%.(Q1 + Q2) = 1,1.(Q1 + Q2) 
0,5 điểm
Hay : m3c3(t’-t2) = 1,1.(m1c1 + m2c2)(t2-t1) 
=> t ‘= 
=» 174,74(oC)
0,5 điểm
Câu 4: (5 điểm)
a) Khi K mở không có dòng điện qua R4 và R5 nên I4 = 0; I5 = 0
0,5 điểm
Mạch điện được mắc như sau: R3 // (R1 nt R2) 
0,25 điểm
Ta có: R12 = R1 + R2 = 4+4 = 8(W)
0,25 điểm
Điện trở tương đương của đoạn mạch là: 
Rtđ = 
0,25 điểm
Dòng điện qua R3 là: I3=
0,25 điểm
Dòng điện qua R1 và qua R2 là : I1 = I2 =
0,5 điểm
b) Khi K đóng : Vì điện trở của dây dẫn và khoá không đáng kể nên chập các điểm C và D. Mạch điện được vẽ lại như hình 2: [(R2 // R4 // R5) nt R1] // R3 
0,25 điểm
 R3 R2 I2
 A I1 R1 C R4 B 
 + - 
 R5
 R3 R2 I2
 A I1 R1 C R4 B
 R5
 Hình2
0,25 điểm
Ta có: => R245 = 2(W)
0,25 điểm
R1245 = R1 + R245 = 4 + 2 = 6(W)
0,25 điểm
Cường độ dòng điện qua R1: I1 = = 1(A)
0,25 điểm
Suy ra UCB = I1 . R245 = 1.2 = 2(V)
Cường độ dòng điện qua R2 : I2 = = 0,5(A)
0,25 điểm
 A B R5
 /+ - / 
 R3 R4 
 D
 R2
 I1 R1 I2 
 C IK K
Hình 3
0,25 điểm
Trong mạch điện ở hình 3, xét tại nút C ta có: 
 IK=I1 - I2 = 1 - 0,5 = 0,5(A)
Vậy khi K đóng thì cường độ dòng điện qua khóa K là: IK = 0,5A
0,25 điểm
c) Khi thay khoá K bằng một vôn kế có điện trở đủ lớn để có thể bỏ qua dòng điện chạy qua nó thì các điện trở được mắc như câu a: R3 // (R1 nt R2) 
0,5 điểm
Từ kết quả câu a ta có: U2 = I2 . R2 = 0,75 . 4 = 3 (V)
Vậy vôn kế chỉ UV=U2 = 3V 
0,5 điểm
Câu 5: (4,0 điểm)
N
B
S
S'
A
M
S2
S1
P
H
J
a)
K
I
 Hình 4
(Mỗi trường hợp vẽ đúng cho 0,5 điểm)
1,0 điểm
Lấy S1 đối xứng với S qua gương M. Nối S1S' cắt gương M tại I. 
Vậy SIS' là tia cần vẽ. 
0,5 điểm
Lấy S2 đối xứng S' qua gương N. Nối S1S2 cắt gương M tại J, cắt gương N tại K. Vậy SJKS' là tia cần vẽ. 
0,5 điểm
b) Xét ∆SS1S' có AI là đường trung bình nên: 
0,5 điểm
Ta có: S1S = 2.SA = 2.10 = 20(cm)
 SB = AB - AS = 30 - 10 = 20(cm) 
 => S’S2 = 2. SB = 2.20 = 40 (cm)
Xét ∆SS1P đồng dạng với ∆S'S2P : 
0,5 điểm
=> => 
Xét ∆SS1P có AJ là đường trung bình nên: = 10(cm)
0,5 điểm
S’P = SS’ - SP = 60-20 =40 (cm) 
Xét ∆S2S'P có HK là đường trung bình nên: = 20(cm) 
0,5 điểm
Câu 6: (2,0 điểm)
- Dùng cân xác định khối lượng tổng cộng của cả lọ m (Gồm khối lượng của thuỷ ngân m1 và khối lượng của thuỷ tinh m2): m= m1+ m2 (1)
0,5 điểm
- Dùng bình chia độ xác định thể tích V của cả lọ bao gồm thể tích V1 của thuỷ ngân và thể tích V2 của thuỷ tinh: V= V1+ V2 = (2)
1,0 điểm
Rút m2 từ (1) thay vào (2) được khối lượng của thuỷ ngân: 
0,5 điểm
(HẾT)
Lưu ý: Các cách giải khác đúng cho điểm tương đương.