Đề thi học sinh giỏi Vật lí lớp 9 - Năm học 2009-2010 - Sở GD & ĐT Kim Sơn

PHÒNG GIÁO DỤC
KIM SƠN
ĐỀ THI KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG HỌC SINH GIỎI
NĂM HỌC 2009 - 2010
MÔN: VẬT LÝ 8
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
(Đề thi gồm 05 câu trong một trang)
C©u 1: (2®iÓm) Khèi l­îng cña mét tÊm bia kû niÖm lµ 100 tÊn, ®Æt trªn bÖ ®¸. BÖ ®¸ cao 1m, khèi l­îng riªng lµ 2.103kg/m3. NÕu mÆt ®Êt chÞu ®­îc ¸p suÊt lín nhÊt lµ 6,86.104pa th× diÖn tÝch ®¸y cña bÖ ®¸ tèi thiÓu ph¶i lµ bao nhiªu?
C©u 2. (3 ®iÓm) §em qu¶ cÇu nhá, ®Æc th¶ nhÑ vµo b×nh ®ùng ®Çy n­íc. Khi qu¶ cÇu ®øng yªn th× cã 54g n­íc trµo ra. NÕu lµm nh­ thÕ víi b×nh ®ùng ®Çy cån th× cã 48g cån trµo ra.
a) Qu¶ cÇu nhá trong hai chÊt láng nãi trªn cã thÓ ®Òu næi hay ®Òu ch×m hay kh«ng? V× sao?
b) H·y nãi râ t×nh tr¹ng ch×m hay næi cña qu¶ cÇu nhá trong n­íc vµ trong cån.
c) TÝnh khèi l­îng riªng cña qu¶ cÇu nhá.
C©u 3. (2 ®iÓm) Ng­êi ta trång rõng ®Ó ®iÒu hßa nhiÖt ®é kh«ng khÝ. Mçi ngµy 1ha rõng hÊp thô n¨ng l­îng MÆt Trêi lµ 1,7.1010J. NÕu n¨ng l­îng nµy tr¶i trªn 1 ha mÆt ®Êt, truyÒn ®Õn mét ®é s©u nhÊt ®Þnh øng víi khèi l­îng 3,96.106kg th× nhiÖt ®é mÆt ®Êt t¨ng bao nhiªu ®é? Cho nhiÖt dung riªng cña ®Êt lµ 840J/Kg.K.
C©u 4. (6 ®iÓm) Hai qu¶ cÇu b»ng kim lo¹i cã khèi l­îng b»ng nhau ®­îc treo vµo hai ®Üa cña mét c©n ®ßn. Hai qu¶ cÇu cã khèi l­îng riªng lÇn l­ît lµ D1 = 7,8g/cm3; D2 = 2,6g/cm3. Nhóng qu¶ cÇu thø nhÊt vµo chÊt láng cã khèi l­îng riªng D3, qu¶ cÇu thø hai vµo chÊt láng cã khèi l­îng riªng D4 th× c©n mÊt th¨ng b»ng. §Ó c©n th¨ng b»ng trë l¹i ta ph¶i bá vµo ®Üa cã qu¶ cÇu thø hai mét khèi l­îng m1 = 17g. §æi vÞ trÝ hai chÊt láng cho nhau, ®Ó c©n th¨ng b»ng ta ph¶i thªm m2 = 27g còng vµo ®Üa cã qu¶ cÇu thø hai. T×m tØ sè hai khèi l­îng riªng cña hai chÊt láng.
C©u 5. (7 ®iÓm) Moät thau nhoâm khoái löôïng 0,5kg ñöïng 2kg nöôùc ôû 200C.
 a) Thaû vaøo thau nöôùc moät thoûi ñoàng khoái löôïng 200g laáy ra ôû beáp loø. Nöôùc noùng ñeán 21,20C. Tìm nhieät ñoä cuûa beáp loø. Bieát nhieät dung rieâng cuûa nhoâm, nöôùc, ñoàng laàn löôït laø:
c1 = 880J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 = 380J/kg.K. Boû qua söï trao ñoåi nhieät vôùi moâi tröôøng.
 b) Neáu tieáp tuïc boû vaøo thau nöôùc moät thoûi nöôùc ñaù coù khoái löôïng 100g ôû 00C. Nöôùc ñaù coù tan heát khoâng? Tìm nhieät ñoä cuoái cuøng cuûa heä thoáng . Bieát ñeå 1kg nöôùc ñaù ôû 00C noùng chaûy hoaøn toaøn caàn cung caáp moät nhieät löôïng laø 3,4.105J. Boû qua söï trao ñoåi nhieät vôùi moâi tröôøng.
§¸p ¸n và biểu điểm
C©u 1: ¸p suÊt t¸c dông lªn mÆt ®Êt cã ®é lín:
p = ó S = 20m2 (2 ®iÓm)
C©u 2. a) §Òu kh«ng thÓ næi: lùc ®Èy Acsimet F1 = P1 kh¸c F2 = P2.
§Òu kh«ng thÓ ch×m v× thÓ tÝch chÊt láng trµo ra V1 = kh¸c V2=. (1 ®iÓm)
b) Næi trong n­íc vµ ch×m trong cån ( 0, 5 ®iÓm)
c) ThÓ tÝch qu¶ cÇu b»ng thÓ tÝch cån trµn ra : V = 60 cm3=60.10-6m3
Träng l­îng cña qu¶ cÇu b»ng lùc ®Èy acsimet khi nã næi trong n­íc: P=F1=d1 .V1= 0,54N
=> Khèi l­îng riªng cña qu¶ cÇu: D = 900kg/m3 (1,5 ®)
C©u 3: §é t¨ng nhiÖt ®é cña ®Êt lµ: . (2 ®iÓm)
C©u 4:
Do hai qu¶ cÇu cã khèi l­îng b»ng nhau. Gäi V1, V2 lµ thÓ tÝch cña hai qu¶ cÇu, ta cã
	D1. V1 = D2. V2 hay (1,5 ®iÓm)
	Gäi F1 vµ F2 lµ lùc ®Èy Acsimet t¸c dông vµo c¸c qu¶ cÇu. Do c©n b»ng ta cã:
(P1- F1).OA = (P2+P’ – F2).OB 
 Víi P1, P2, P’ lµ träng l­îng cña c¸c qu¶ cÇu vµ qu¶ c©n; OA = OB; P1 = P2 tõ ®ã suy ra:
P’ = F2 – F1 hay 10.m1 = (D4.V2- D3.V1).10
Thay V2 = 3 V1 vµo ta ®­îc: m1 = (3D4- D3).V1 (1) (1,5 ®iÓm)
 T­¬ng tù cho lÇn thø hai ta cã;
(P1- F’1).OA = (P2+P’’ – F’2).OB
Þ P’’ = F’2 - F’1 hay 10.m2=(D3.V2- D4.V1).10
Þ m2= (3D3- D4).V1 	(1,5 ®iÓm)	 (2)
	 Þ m1.(3D3 – D4) = m2.(3D4 – D3)
 Þ ( 3.m1 + m2). D3 = ( 3.m2 + m1). D4
	 Þ = 1,256 ( 1,5 ®iÓm).
C©u 5.
a) Nhieät ñoä cuûa beáp loø(3 ñieåm)ø: ( t0C cuõng laø nhieät ñoä ban ñaàu cuûa thoûi ñoàng)
 Nhieät löôïng cuûa thau nhoâm nhaän ñöôïc ñeå taêng nhieät ñoä töø t1= 200C leân t2 = 21,20C: Q1 = m1.c1(t2 - t1)
 Nhieät löôïng cuûa nöôùc nhaän ñöôïc ñeå taêng nhieät ñoä töø t1= 200C leân t2 = 21,20C
 Q2 = m2.c2(t2 - t1)
 Nhieät löôïng cuûa thoûi ñoàng toaû ra ñeå haï nhieät ñoä töø t0C xuoáng t2 = 21,20C:
 Q3 = m3.c3(t – t2)
 Vì khoâng coù söï toaû nhieät ra moâi tröôøng neân theo phöông trình caân baèng nhieät ta coù:
Q3 = Q1 + Q2 => m3.c3(t - t2) = m1.c1(t2 - t1) + m2.c2(t2 - t1) 
	=> t = [(m1.c1+ m2.c2) (t2 - t1) / m3.c3] + t2 
 Theá soá ta tính ñöôïc t = 160,780C
b) Nhieät ñoä cuoái cuøng cuûa heä thoáng: (4 ñieåm)
 + Nhieät löôïng thoûi nöôùc ñaù thu vaøo ñeå noùng chaûy hoaøn toaøn ôû 00C: 
 Q = 3,4.105.0,1 = 34000(J)
 + Nhieät löôïng caû heä thoáng (thau, nöôùc, thoûi ñoàng) toaû ra khi haï 21,20C xuoáng 00C:
 Q’= (m1.c1+ m2.c2 + m3.c3) (21,20C - 00C) = 189019,2(J)     + So saùnh ta coù: Q’ > Q neân nhieät löôïng toaû ra Q’ moät phaàn laøm cho thoûi nöôùc ñaù tan hoaøn toaøn ôû 00 C vaø phaàn coøn laïi (Q’-Q) laøm cho caû heä thoáng (bao goàm caû nöôùc ñaù ñaõ tan) taêng nhieät ñoä töø 00C leân nhieät ñoä t”0C. 
 + (Q’-Q) = [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] (t”- 0)
=> t” = (Q’-Q) / [m1.c1+ (m2 + m)c2 + m3.c3 ] 
 Theá soá vaø tính ñöôïc t” = 16,60C.