Đề thi học sinh giỏi tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2016-2017 - Sở GD & ĐT Hải Dương (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH 
LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016 – 2017
Môn thi: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 150 Phút
Ngày thi: 23/03/2017
(Đề thi gồm 02 trang)
Câu 1: (2,0 điểm)
Một tàu hỏa chiều dài đang chạy với vận tốc trên đường ray thẳng song song và song song với đường quốc lộ 1A. Một xe máy và một xe đạp đang chạy thẳng trên đường quốc lộ 1A, ngược chiều nhau. Tốc độ của xe máy và xe đạp không đổi lần lượt là v1 và v2. Tại thời điểm , xe máy bắt đầu đuổi kịp tàu, còn xe đạp bắt đầu gặp đầu tàu.
a) Xe máy bắt đầu vượt qua tàu khi xe máy đã đi được quãng đường kể từ thời điểm . Tính tốc độ v1 của xe máy.
b) Xe máy và xe đạp gặp nhau tại vị trí cách đầu tàu tại thời điểm đó một khoảng . Tính tốc độ v2 của xe đạp.
c) Hỏi khi đuôi tàu bắt đầu đi qua xe đạp thì xe đạp cách xe máy tại thời điểm đó bao xa?
Câu 2: (2,0 điểm) 
Có ba bình cách nhiệt giống nhau, chứa cùng một loại chất lỏng chiếm 2/3 thể tích của mỗi bình. Bình 1 chứa chất lỏng ở 30, bình 2 chứa chất lỏng ở 60, bình 3 chứa chất lỏng ở 90. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường khi rót chất lỏng từ bình này sang bình khác và chất lỏng không bị mất mát trong quá trình rót.
a) Sau vài lần rót chất lỏng từ bình này sang bình khác, người ta thấy bình 3 được chứa đầy chất lỏng ở nhiệt độ 68, còn bình 2 chỉ chứa 1/2 thể tích chất lỏng ở nhiệt độ 54. Hỏi chất lỏng chứa trong bình 1 có nhiệt độ bằng bao nhiêu?
b) Sau rất nhiều lần rót đi rót lại các chất lỏng trong ba bình trên đến khi nhiệt độ ở ba bình coi là như nhau và bình 3 được chứa đầy chất lỏng. Hỏi nhiệt độ chất lỏng ở mỗi bình bằng bao nhiêu?
F
D
C
E
Đ
B
A
N
M
r
R5
R4
R3
R6
R1
A
V
R2
(+)
(-)
Câu 3: (2,5 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ. Hiệu điện thế và không đổi. Các điện trở , , , , , R3 là một biến trở và điện trở của đèn là Rđ = 3. Biết vôn kế có điện trở rất lớn và ampe kế có điện trở không đáng kể, bỏ qua điện trở các dây nối.
1. Cho . Tìm số chỉ của ampe kế, vôn kế và công suất tiêu thụ trên đèn.
2. Cho R3 thay đổi từ 0 đến 30. Tìm R3 để:
a) Số chỉ của vôn kế là lớn nhất. Tìm giá trị lớn nhất.
b) Công suất tiêu thụ trên R3 là lớn nhất. Tìm giá trị lớn nhất đó. 
Câu 4: (1,5 điểm)
x
x’
A
B
C
M
D
Trong một ngày hội có một trò chơi như sau. Trên cánh đồng có hai điểm A và B cách bờ xx’ các khoảng cách AC = 80m, BD = 40m và biết khoảng cách CD = 90m. 
a) Ở lượt chơi thứ nhất, có hai người đồng thời xuất phát từ A và B chạy theo các đường thẳng đến cùng một vị trí M. Biết vận tốc của người chạy từ A gấp hai lần vận tốc của người chạy từ B. Hỏi điểm M phải cách C bao nhiêu để hai người đến M cùng một lúc?
b) Ở lượt chơi thứ hai, một người chạy từ A đến M rồi chạy đến B với vận tốc không đổi. Hỏi điểm M phải cách C bao nhiêu để người chơi đến B nhanh nhất?
Câu 5: (2,0 điểm)
	Cho một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 15cm. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính, điểm A nằm trên trục chính, cho ảnh thật .
Vẽ hình và tính khoảng cách từ vật tới thấu kính. 
Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính đến vị trí thứ 2 sao cho thu được ảnh thật .
a) Hỏi phải dịch chuyển thấu kính theo chiều nào một đoạn bằng bao nhiêu?
b) Khi dịch chuyển thấu kính từ vị trí thứ 1 đến vị trí thứ 2 thì ảnh đã di chuyển được quãng đường bằng bao nhiêu trong quá trình trên?
..Hết..
Họ và tên thí sinh:...................... Số báo danh:
Chữ kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2:
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
HẢI DƯƠNG
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HSG TỈNH
LỚP 9 THCS NĂM HỌC 2016-2017
MÔN: VẬT LÝ
 (Hướng dẫn chấm  gồm 5 trang)
Câu 1: (2,0 điểm)
a) (1,0 điểm)
Coi tàu đứng yên so với xe máy, vận tốc của xe máy so với tàu là:.
Thời gian để xe máy vượt tàu hỏa: t1= (1)
Trong thời gian t1 đó xe máy đi được quãng đường s1=800m nên: 
 (2)
Từ (1) và (2): 
0,25
0,25
0,25
0,25
b) (0,5 điểm) 
Vận tốc của xe đạp so với tàu là ; 
Vận tốc của xe máy so với tàu là .
Khi xe máy gặp xe đạp, ta có: 
Giải ra, được: .
0,25
0,25
c) (0,5 điểm) 
Chọn trục tọa độ Ox cùng hướng với hướng chuyển động của tàu, gốc O tại vị trí xe máy gặp tàu tại t0 = 0(s).
Thời gian để tàu qua xe đạp là: 
Phương trình chuyển động của xe máy là: x1 = v1t.
Phương trình chuyển động của xe đạp là: x2 = L – v2t
Khoảng cách giữa xe đạp và xe máy khi tàu qua xe đạp là:
0,25
0,25
Câu 2: (2,0 điểm)
a) (1,0 điểm)
Gọi nhiệt dung của chất lỏng trong mỗi bình là . 
Giả sử bình 2 và bình 3 cùng hạ nhiệt độ tới 30 thì chúng tỏa ra nhiệt lượng là: (1)
Sau vài lần rót từ bình này sang bình khác, gọi nhiệt độ của chất lỏng ở bình 1 là t. 
Nhiệt dung của cả 3 bình là 2q, nhiệt dung của chất lỏng ở bình 3 là q, ở bình 2 là và ở bình 1 sẽ là: .
Giả sử cả 3 bình đều hạ nhiệt độ tới 30 thì chúng tỏa ra một nhiệt lượng là: (2)
Vì không có sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường nên ta có: Q1 = Q2
Từ (1) và (2), ta có: 
0,25
0,25
0,25
0,25
b) (1,0 điểm) 
Sau nhiều lần rót đi rót lại thì nhiệt độ của chất lỏng trong 3 bình là như nhau và bằng nhiệt độ cân bằng của chất lỏng khi ta trộn chất lỏng cả 3 bình với nhau, gọi nhiệt độ đó là t1. 
Vì không có sự trao đổi nhiệt với bên ngoài nên ta có:
Giải phương trình trên ta được t1 = 60
0,25
0,5
0,25
Câu 3: (2,5 điểm)
1. (1,0 điểm)
Ta có sơ đồ mạch điện là: R3đ = R3+Rđ = 21+3 = 24(); R13đ = 
R123đ = R13đ+R2 = 8+4 = 12(); R45 = R4 +R5 =18+6 = 24(); ; Rm = + R6 = 8+4 = 12 ()
+ Dòng điện chạy qua mạch là: (A)
+ Khi đó: UNF = I.= 1,5.8 = 12 (v) = U45 = U123đ ;
+ Dẫn đến I45 = (A) =I4 = I5; I123đ = (A) = I13đ 
Þ U13đ = I13đ.R13đ = 1.8 = 8 (v) = U3đ
+ Do đó: I3đ = (A) = I 3 = Iđ
+ Vậy số chỉ của ampe kế là: IA = I3 + I5 = (A)
+ Lại có: U3 = I3.R3 = .21 = 7 (V); U5 = I5.R5 = 0,5.6 = 3 (V)
+ Số chỉ của vôn kế là: UV = UED = U3 – U5 = 7 – 3 = 4 (V)
+ Công suất tiêu thụ của đèn là: Pđ = Iđ2Rđ = (W)
0,25
0,25
0,25
0,25
M
N
R1
R5
R4
R2
Đ
R3
F
CºA
R6
D
B
E
2. (1,5 điểm)
a) (1,0 điểm). 
Đặt R3 = x. 
Khi đó: R3đ = R3 + Rđ = x + 3 (); R13đ = 
Þ R123đ = R13đ +R2 = +4= (); R45 =R4+R5 =18+6 =24(W)
Þ R12345đ = ; 
Þ Rm = R12345đ + R6 = + 4 = ()
+ Dòng điện chạy qua mạch là: I = = I12345đ
+ Khi đó : UNF = I.R12345đ =. = = U45 = U123đ
+ Dẫn đến I45 = = I4 = I5
 I123đ = = I13đ
Þ U13đ = I13đ.R13đ = . = = U3đ
+ Do đó: I3đ = = I 3 = Iđ
+ Lại có: U3 = I3.R3 =.x; U5 = I5.R5 = .6
+ Số chỉ của vôn kế là: 
UED =(V)
Số chỉ của vôn kế lớn nhất khi x = R3 = 30 ()
Þ UED = (V)
0,25
0,25
0,25
0,25
b) (0,5đ). 
Công suất tiêu thụ của R3 là: 
P3 = I32R3 = (W)
Vậy: PMax = 3 (W); 
Xảy ra khi ; Þ x = R3 7,6()
0,25
0,25
Câu 4: (1,5 điểm)
a) (1,0 điểm)
Đặt CM = x(m) và DM = 90 - x(m) 
Vì vA = 2vB nên để đến M cùng một lúc thì AM = 2MB.
ta có: 
Giải phương trình, ta được: x1 = 180m (loại vì x > CD) và x2 = 60m.
Vậy điểm M phải cách C là 60m.
0,5
0,25
0,25
A
B
D
M
C
x
A’
x’
b) (0,5 điểm) 
Thời gian của một lượt chơi là nhỏ nhất khi: (AM+MB)min
Lấy A’ đối xứng với A qua xx’. 
Ta có: (AM+MB) = (A’M+MB)
 (A’M+MB)min khi A’, M, B thẳng hàng.
Ta có: = = (1)
Mà: DM + CM = DC = 90(m) (2)
Từ (1) và (2) giải được: CM = 60m
Vậy điểm M cách C là 60m.
0,25
0,25
Câu 5: (2,0 điểm)
1) (1,0 điểm)
Vẽ hình đúng (H.1)	
A
B
B1
A1
F’
I
O
(H.1)
 Ta có: DA1OB1 đồng dạng DAOB Þ 	
Và DOF’I đồng dạng DA1F’B1 Þ ; 
Vậy, khoảng cách từ vật đến thấu kính là: d1 = 20cm.
0,25
0,25
0,25
0,25
2) (1,0 điểm)
a) (0,5 điểm) 
Ta có: và 
Suy ra: d2’= 22,5cm; d2 = 45cm.
Vậy, phải dịch chuyển TK ra xa vật một đoạn: d2 – d1 = 25cm.
0,25
0,25
b) (0,5 điểm)
Khoảng cách giữa vật và ảnh thật là: .
Vị trí thứ 1: d1 = 20cm; L1 = d1 + d1’ = 80cm.
Vị trí thứ 2: d2 = 45cm; L2 = d2 + d2’ = 67,5cm.
Ta có: ; 
Để phương trình có nghiệm: 
Khi dịch chuyển vật từ vị trí 1 đến vị trí 2 thì ảnh dịch chuyển được một quãng đường: 
0,25
0,25