Đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí lớp 9 - Năm học 2016-2017 - Sở GD & ĐT Nghệ An

Đề chính thức
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9 CẤP THCS
NĂM HỌC 2016 – 2017
Môn thi: VẬT LÝ – BẢNG A
Thời gian làm bài 150 phút ( không kể thời gian giao đề)
Hình 1
m2
m1
Câu 1 (5 điểm): Cho cơ hệ như hình 1. Các khối trụ đặc được làm bằng thép, khối m2 có chiều cao h = 10cm, m1 = 680g. Dưới m2 có một cục nước đá khối lượng m0 bị dính chặt. Sau đó thả khối m2 vào một bình nước lớn, thì thấy ban đầu khi nước đá chưa tan hệ vật nằm cân bằng, m2 ngập một nửa trong nước (cục nước đá vẫn nằm dưới khối trụ). Sau 10 phút cục nước đá tan hết, hệ cân bằng, và m2 vừa ngập hoàn toàn trong nước. Bỏ qua ma sát, khối lượng các ròng rọc và dây treo. Biết khối lượng riêng của thép D1 = 7,8g/cm3, của nước D2 = 1g/cm3, của nước đá Do = 0,9g/cm3.
a. Tính vận tốc trung bình của m1 trong thời gian nước đá tan.
b. Tính m0 và m2. 
c. Khi cục nước đá tan đi 1 nửa, hệ cân bằng. Tính chiều cao phần ngập trong nước của khối trụ m2.
Câu 2 (3 điểm): Có 3 bình cách nhiệt giống nhau chứa cùng một loại chất lỏng tới một nửa thể tích của mỗi bình. Bình 1 chứa chất lỏng ở 100C, bình 2 chứa chất lỏng ở 400C, bình 3 chứa chất lỏng ở 800C. Xem chỉ chất lỏng trong các bình trao đổi nhiệt với nhau, khối lượng riêng chất lỏng không phụ thuộc nhiệt độ.
a. Sau vài lần rót chất lỏng từ bình này sang bình khác thì thấy: Bình 1 chứa đầy chất lỏng ở 500C, chất lỏng ở bình 2 chiếm thể tích của bình và có nhiệt độ 250C. Tính nhiệt độ chất lỏng trong bình 3 lúc này.
 b. Sau rất nhiều lần rót đi rót lại các chất lỏng trong ba bình trên với nhau thì thấy: Bình 1 chứa đầy chất lỏng, còn bình 2 và bình 3 có cùng thể tích chất lỏng. Tính nhiệt độ chất lỏng trong mỗi bình lúc này.
R2
R4
K
R3
R1
U
Đ
Hình 2
Câu 3 (5 điểm): Với mạch điện như hình 2.
1. Biết R1 = 1Ω, R2 = 8Ω, R3 = 6Ω, R4 = 3Ω, bóng đèn ghi 6V – 6W, hiệu điện thế nguồn U = 15V. Bỏ qua điện trở các dây nối, xem điện trở dây tóc bóng đèn không phụ thuộc vào nhiệt độ. Hãy cho biết bóng đèn sáng như thế nào? Vì sao? 	
a. Khi K mở.
b. Khi K đóng.
2. Biết U = 16V, R1 = R2 = R3 = R4 = R, bóng đèn chưa có số ghi. Hãy xác định hiệu điện thế định mức của bóng đèn, biết rằng đèn sáng bình thường cả khi đóng hoặc mở khóa K.
Câu 4 (4 điểm): Cho các thiết bị sau: Một ắc quy có hiệu điện thế không đổi U = 12V, một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 10V, một biến trở con chạy, các dây nối có điện trở không đáng kể.
Hình 3
H
S
K
G1
G2
 a. Hãy nêu các phương án lắp các thiết bị trên thành mạch điện để bóng đèn có thể sáng bình thường (bằng cách vẽ sơ đồ các mạch điện).
 b. Xác định mạch điện có hiệu suất thắp sáng lớn nhất (bỏ qua mọi hao phí trên bóng đèn). Tính hiệu suất đó.
SHK
Câu 5 (3 điểm): Cho hai gương phẳng G1 và G2. G1 cố định, G2 có thể quay tự do quanh trục K vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. Một điểm sáng S nằm trước hai gương như hình 3. Gọi S1 là ảnh của S sau lần tạo ảnh thứ nhất qua gương G1, S2 là ảnh của S sau lần tạo ảnh thứ nhất qua gương G2. Hãy xác định khoảng cách nhỏ nhất và lớn nhất từ S1 đến S2. Biết khoảng cách từ S đến G1 là SH = 6cm, SK = 9cm và = 900.
------------------------------------------------ Hết ----------------------------------------------
Họ và tên thí sinh:  Số báo danh: ..
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9 CẤP THCS
NĂM HỌC 2016 – 2017
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC
Môn: Vật lý 9 bảng A
	(Hướng dẫn chấm này gồm 3 trang)	
Câu
Ý
Nội dung
Điểm
1
(5đ)
a
(1đ)
+ Trong thời gian nước đá tan, vật m2 chuyển động xuống dưới được quãng đường: S2 = 5cm
0,25 đ
+ Vậy m1 chuyển động đi lên được quãng đường: S1 = 2S2 = 10cm.
0,5 đ
+ Vận tốc của vật m1 là: 
0,25 đ
b
(2đ)
+ Gọi thể tích của khối m2 là V2, của cục nước đá ban đầu là V0.
+ Khi cục nước đá tan hết ta có: (1)
0,5đ
+ Khi cục nước đá chưa tan ta có: (2)
0,5 đ
+ Từ (1) ta có: 2m1 + V2.D2 = V2.D1 
=> m2 = V2.D1 = 0,2.10-3.7,8.103 = 1,56 (kg)
0,25 đ
0,25 đ
+ Từ (2) ta có: 
0,25 đ
+ m0 = V0.D0 = 0,9 (kg)
0,25 đ
c
(2đ)
+ Khi cục nước đá tan một nửa. Gọi thể tích m2 ngập trọng nước là V2’ ta có:
 (3)
0,5 đ
 (4)
0,5 đ
Từ (4) ta có: 
0,5 đ
+ 
0,5 đ
2
(4đ)
a
(2đ)
+ Gọi khối lượng chất lỏng trong mỗi bình lúc đầu là m, nhiệt dung riêng của chất lỏng là C. Khối lượng chất lỏng tỷ lệ thuận với thể tích chất lỏng.
0,25đ
+ Giả sử nếu nhiệt độ chất lỏng trong các bình lúc đầu hạ xuống đến 100C thì tổng nhiệt lượng tỏa ra là:
Q1 = m.C.(t2 – t1) + m.C.(t3 – t1) = 30mC + 70m.C = 100m.C (1)
0,5 đ
+ Từ giả thuyết ta có khối lượng chất lỏng trong:
Bình 1: m1 = 2m; bình 2: m2 = ; bình 3: .
0,25 đ
+ Giả sử nếu nhiệt độ chất lỏng trong các bình lúc này hạ xuống đến 100C thì tổng nhiệt lượng tỏa ra là:
Q2 = 2m.C.(t1’ – t1) +.C.(t2’ - t1)+ .C.(t3’ – t1) = 90m.C + .C.(t3’ – 10)
0,5 đ
+ Ta có: Q1 = Q2 => 100m.C = 90m.C + .C.(t3’ – 10) => t3’ = 200C.
Vậy nhiệt độ bình 3 lúc này là: t3’ = 400C.
0,5 đ
b
(1đ)
Sau nhiều lần rót đi rót lại thì nhiệt độ các bình như nhau là t0.
0,25 đ
Ta có: m.C.( t1 – t0) + m.C.( t2 – t0) + m.C.( t3 – t0) = 0
0,5 đ
=> t0 ≈ 43,30C.
0,25 đ
3
(5đ)
1.a
(2đ)
R2
R4
R3
R1
Đ
Hình 1
+ Khi K mở mạch điện như hình 1:
0,5 đ
+ Điện trở bóng đèn là: RĐ = 
0,25 đ
+ Cường độ dòng điện định mức của đèn là: 
0,25 đ
+ Điện trở tương đương của toàn mạch:
0,25 đ
+ Cường độ dòng điện qua đèn lúc này là: 
0,5 đ
+ Vì: IĐ1 < IĐM nên bóng đèn sáng yếu hơn mức bình thường.
0,25 đ
1.b
(2đ)
R2
R4
R3
Đ
Hình 2
R1
+ Khi K đóng mạch điện như hình 2:
0,5 đ
+ Điện trở tương đương toàn mạch là: 
0,5 đ
+ Hiệu điện thế 2 đầu R2 là: 
0,25 đ
+ Hiệu điện thế 2 đầu bóng đèn là: 
0,5 đ
+ Vì: UĐ’ < UĐM . Vậy, bóng đèn sáng yếu hơn mức bình thường. 
0,25 đ
2
(1đ)
+ Khi K mở, theo mạch hình 1: U = 5IĐ .R + 3.IĐ.RĐ (1) 
0,25 đ
+ Khi K đóng, theo mạch hình 2: U = 3IĐ .R + 5.IĐ.RĐ (2)
0,25 đ
+ Từ (1) và (2) => RĐ = R
0,25 đ
+ Thay vào (1) => U = 8IĐ.RĐ = 8UĐ => UĐ = U/8 = 2V
0,25 đ
4
(4đ)
a
(2đ)
Rb
b4
Đ
Mạch 1:
Đ
Rb
b4
0,5 đ
Mạch 2:
Rb
b4
Đ
0,5 đ
Mạch 3:
Rb
b4
Đ
0,5 đ
Mạch 4:
0,5 đ
b
(2đ)
+ Hiệu suất thắp sáng của mạch: (1)
0,25 đ
+ Trong biểu thức (1) chỉ có I thay đổi
0,25 đ
+ Từ các sơ đồ ta thấy: I ≥ Iđ
0,25 đ
+ Từ (1) ta thấy Hmax khi Imin = Iđ 
0,25 đ
+ Vì bóng sáng bình thường nên I = Iđ ứng với mạch 1 và mạch 3
0,5 đ
+ 
0,5 đ
Chú ý: - Nếu chỉ vẽ được 1 mạch thì không cho điểm ý b
 - Nếu vẽ được 2 mạch và làm đúng ý b, cho ½ số điểm
 - Nếu vẽ được 3 mạch và làm đúng ý b, cho 3/4 số điểm
5
(3đ)
+ Ảnh S2 nằm trên đường tròn tâm K bán kính KS
0,5 đ
H
S
K
G1
G2
S1
S2
S’2
+ Vẽ hình:
1 đ
+ Kẻ đường thẳng đi qua S1, K cắt đường tròn tâm K bán kính KS tại S2 và S2’
0,25đ
+ Vị trí S2 gần với S1 nhất ứng với khoảng cách nhỏ nhất 
0,25 đ
+ Vị trí S2 xa với S1 nhất ứng với khoảng cách lớn nhất 
0,25đ
+ Ta có: S1K2 = S1S2 + SK2 => S1K = 15 (cm)
0,25đ
+ Vậy khoảng cách nhỏ nhất là: S1S2 = S1K – S2K = 6 (cm)
0,25 đ
+ Vậy khoảng cách lớn nhất là: S1S’2 = S1K + KS’2 = 15 + 9 = 24 (cm)
0,25 đ
Học sinh làm theo các cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 9 CẤP THCS
NĂM HỌC 2016 – 2017
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC
Môn: Vật lý 9 bảng B
	(Hướng dẫn chấm này gồm 3 trang)	
Câu
Ý
Nội dung
Điểm
1
(4đ)
a
(2,5đ)
+ Vận tốc dòng nước là: Vn = 6(km/h).
0,5đ
+ Gọi vận tốc xuồng máy là Vx .
+ Thời gian đi ngược dòng là: (1)
0,5đ
+ Thời gian về xuôi dòng là: (2)
0,5đ
+ Từ (1) và (2) ta có: => (3)
0,5đ
Từ (3) => Vx = 24(km/h)
0,5đ
b
(1,5đ)
+ Mặt khác: t1 – t2 = 36 (phút) = 0,6(h)
0,5đ
+ Ta có: (4)
0,5đ
+ Từ (4) => S = 27(km)
0,5đ
2
(4đ)
a
(2,5đ)
+ Gọi khối lượng chất lỏng trong mỗi bình lúc đầu là m, nhiệt dung riêng của chất lỏng là C. Khối lượng chất lỏng tỷ lệ thuận với thể tích của chất lỏng.
0,25đ
+ Giả sử nếu nhiệt độ chất lỏng trong các bình lúc đầu hạ xuống đến 100C thì tổng nhiệt lượng tỏa ra là:
Q1 = m.C.(t2 – t1) + m.C.(t3 – t1) = 30mC + 70m.C = 100m.C (1)
0,5đ
+ Từ giả thuyết ta có khối lượng chất lỏng trong:
Bình 1: m1 = 2m; bình 2: m2 = ; bình 3: .
0,25đ
+ Giả sử nếu nhiệt độ chất lỏng trong các bình lúc này hạ xuống đến 100C thì tổng nhiệt lượng tỏa ra là:
Q2 = 2m.C.(t1’ – t1) +.C.(t2’ - t1)+ .C.(t3’ – t1) = 90m.C + .C.(t3’ – 10)
0,5đ
+ Ta có: Q1 = Q2 => 100m.C = 90m.C + .C.(t3’ – 10) (2)
0,5đ
Từ (2) => t3’ = 200C Vậy nhiệt độ bình 3 lúc này là: t3’ = 400C.
0,5đ
b
(1,5đ)
Sau nhiều lần rót đi rót lại thì nhiệt độ các bình như nhau là t0.
0,5đ
Ta có: m.C.( t1 – t0) + m.C.( t2 – t0) + m.C.( t3 – t0) = 0
0,5đ
=> t0 ≈ 43,30C.
0,5đ
3
(5đ)
a
(2,5đ)
R2
R4
R3
R1
Đ
Hình 1
+ Khi K mở mạch điện như hình 1:
0,5đ
+ Điện trở bóng đèn là: RĐ = , 
0,25đ
+ Cường độ dòng điện định mức của đèn là: 
0,25đ
+ Điện trở tương đương của toàn mạch:
0,5đ
+ Cường độ dòng điện chạy qua đèn lúc này là: 
0,5đ
+ Vì: IĐ1 < IĐM nên bóng đèn sáng yếu hơn mức bình thường.
0,5đ
b
(2,5đ)
R2
R4
R3
Đ
Hình 2
R1
+ Khi K đóng mạch điện như hình 2:
0,5đ
+ Điện trở tương đương của toàn mạch là:
0,5đ
+ Hiệu điện thế 2 đầu R2 là: 
0,5đ
+ Hiệu điện thế 2 đầu bóng đèn là: 
0,5đ
+ Vì: UĐ’ < UĐM . Vậy, bóng đèn sáng yếu hơn mức bình thường. 
0,5đ
4
(4đ)
Với các dữ liệu cho trong bài, ta có thể mắc mạch điện theo các sơ đồ sau:
Rb
b4
Đ
Mạch 1:
Đ
Rb
b4
1đ
Mạch 2:
Rb
b4
Đ
1đ
Mạch 3:
1đ
Rb
b4
Đ
Mạch 4:
1đ
5
(3đ)
a
(1,5đ)
A
B
M
O
30o
I
K
J
H
G1
G2
+ Vẽ hình:
1đ
+ = = 300
+ HIJ đều nên = 600 
0,25đ
+ = 600 => JK OA => Tia sáng sau khi phản xạ lần thứ 2 trên G1 thì sẽ quay trở lại theo đường cũ ra khỏi hệ gương tại M.
0,25đ
b
(1,5đ)
+ = 600 =>300
0,25đ
+ Ta có: ∆MIA cân tại I nên MI = AI = 
0,25đ
+ ∆HIJ đều nên: IJ = HI = OI.tan300 = 
0,25đ
+ KJ = IJ.Sin300 = 
0,25đ
+ Ta có: 2(MI + IJ + JK) = 2.(++) = 
0,25đ
+ Mặt khác: = 70 => 
0,25đ
Học sinh làm theo các cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa.