Đề và đáp án thi học sinh giỏi cấp tỉnh Vật lí lớp 9 - Năm học 2014-2015 - Sở GD & ĐT Thanh Hóa

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HOÁ
Số báo danh
...................
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học 2014 - 2015
Môn thi: VẬT LÍ
Lớp 9 THCS
Ngày thi: 25 tháng 03 năm 2015
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Đề này có 06 câu, gồm 01 trang
Câu 1(4,0 điểm)
Lúc 6 giờ 20 phút bạn Minh chở bạn Trang đi học bằng xe đạp, sau khi đi được 10 phút bạn Minh chợt nhớ mình bỏ quên sách ở nhà nên để bạn Trang xuống xe đi bộ còn mình quay lại lấy sách và đuổi theo bạn Trang. Biết vận tốc đi xe đạp của bạn Minh là , vận tốc đi bộ của bạn Trang là và hai bạn đến trường cùng lúc. Bỏ qua thời gian lên xuống xe, quay xe và lấy sách của bạn Minh.
a) Hai bạn đến trường lúc mấy giờ và bị trễ giờ vào học bao nhiêu? Biết giờ vào học là 7 giờ.
b) Tính quãng đường từ nhà đến trường?
c) Để đến trường đúng giờ vào học, bạn Minh phải quay về và đuổi theo bạn Trang bằng xe đạp với vận tốc bằng bao nhiêu? Khi đó hai bạn gặp nhau lúc mấy giờ? Nơi gặp nhau cách trường bao xa? Biết rằng, sau khi gặp nhau bạn Minh tiếp tục chở bạn Trang đến trường với vận tốc .
Câu 2 (4,0 điểm)
Một bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa nước ở nhiệt độ t0 = 200 C. Người ta lần lượt thả vào bình này những quả cầu giống nhau đã được đốt nóng đến 100oC. Sau khi thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t1 = 400 C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.độ. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường và bình nhiệt lượng kế. Giả thiết nước không bị tràn ra ngoài.
a) Nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là bao nhiêu nếu ta thả tiếp quả cầu thứ hai, thứ ba? 
Rx
Hình 1
b) Cần phải thả bao nhiêu quả cầu để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 900 C.
Câu 3 (2,0 điểm)
	Cho mạch điện như hình 1. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu mạch A và B là 18V và luôn không đổi, R1 = R2 = R3 = 3 Ω, Rx là một biến trở. Điều chỉnh Rx sao cho công suất tiêu thụ trên Rx đạt cực đại. Tìm Rx và công suất cực đại đó. Bỏ qua điện trở của dây nối
A
R3
R2
R1
R5
Hình 2
R4
A B
Câu 4. (3,0 điểm)
Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch A và B là 20V luôn không đổi. Biết R1 = 3, R2 = R4 = R5 = 2, R3 = 1. 
Ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể. Tính :
a) Điện trở tương đương của mạch AB.
b) Số chỉ của ampe kế.
Câu 5. (4,0 điểm)
Hai gương phẳng G1, G2 quay mặt phản xạ vào nhau và tạo với nhau một góc 600. Một điểm S nằm trong khoảng hai gương.
Rx
Rb
R0
K1
+
-
U
A
B
K2
A bAA
 Hình 3
a) Hãy vẽ hình và nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S phản xạ lần lượt qua gương G1, G2 rồi quay trở lại S.
b) Tính góc tạo bởi tia tới phát từ S và tia phản xạ đi qua S.
Câu 6(3,0 điểm)
Để xác định giá trị của một điện trở Rx người ta mắc một mạch điện như hình 3. Biết nguồn điện có hiệu điện thế luôn không đổi U. Các khóa, ampe kế và dây nối có điện trở không đáng kể, điện trở mẫu R0 = 15W, một biến trở con chạy Rb.
Nêu các bước tiến hành thí nghiệm để xác định được giá trị của điện trở Rx
----------------------------------HÕT-------------------------------------
Giám thị coi thi không giải thích gì thêm 
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THANH HÓA
--------------------------------
ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC
(Đáp án gồm 3 trang)
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
Năm học 2014-2015
Môn thi: Vật lí. Lớp 9.THCS
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi)
CÂU
HD GIẢI CHI TIẾT
ĐIỂM
Câu 1
4,0 đ
1.a
1,5đ
a. (1,5 điểm)
 A B D C
- Quãng đường Minh và Trang cùng đi trong 10 ph (tức 1/6h) là AB:
 Ta có: AB = v1/6 = 2km 
0,25
- Khi bạn Minh đi xe về đến nhà (mất 10 ph) thì bạn Trang đi bộ đã đến D. 
 Ta có : BD = v2/6 = 6/6 = 1km 
0,25
- Khoảng cách giữa Minh và Trang khi Minh đi xe bắt đầu đuổi theo là AD:
 Ta có: AD = AB+BD = 3km 
0,25
- Thời gian từ lúc bạn Minh đi xe đuổi theo đến lúc gặp Trang ở trường là: 
 T = AD/(v1-v2) = 3/6 = 1/2h = 30ph 
0,25
- Tổng thời gian đi học: T = 30ph + 2.10ph = 50ph 
0,25
- Vậy hai bạn đến trường lúc 7h10ph Þ Hai bạn trễ học 10 ph.
0,25
1.b
b. Quãng đường từ nhà đến trường: AC = t. v1 = 1/2.12 = 6km 
0,5
1.c
2,0đ
c. Ta có: Quãng đường xe đạp phải đi: S = AB+AC = 8km 
0,25
- Thời gian còn lại để đến trường đúng giờ là: 
 T = 7h – (6h20ph + 10ph) = 30ph = 0,5h
0,25
- Vậy để đến đúng giờ Minh phải đi xe đạp với vận tốc là:
 v3 = S/T = 8/0,5 = 16km/h
0,25
- Thời gian để bạn Minh đi xe quay về đến nhà là: 
 t1 = AB/v3 = 2/16 = 0,125h = 7,5ph. 
0,25
khi đó bạn Trang đi bộ đã đến D1 cách A là: 
AD1 = AB+ v2 .0,125=2,75km. 
0,25
- Thời gian để bạn Minh đi xe đuổi kịp bạn Trang đi bộ là:
 t2 = AD1/(v3-v2) = 0,275h = 16,5ph 
0,25
Thời điểm hai bạn gặp nhau: 6h20ph + 10ph + 7,5ph + 16,5ph = 6h 54ph 
vị trí gặp nhau cách A: X = v3t2 = 16.0,275 = 4,4km 
0,25
® cách trường là: 6 - 4,4 = 1,6 km. 
0,25
Câu 2
4,0đ
2.a
3,0đ
a. Gọi khối lượng của nước là m, khối lượng và nhiệt dung riêng của quả cầu là m1 và c1. Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là tcb và số quả cầu thả vào nước là N
Ta có: Nhiệt lượng tỏa ra từ các quả cầu là: Qtỏa = Nm1c1(100 – tcb).
0,5 đ
* Nhiệt lượng thu vào của nước là: Qthu = 4200m(tcb – 20)
0,5 đ
* Điều kiện cân bằng: Qtỏa = Qthu Nm1c1(100 – tcb) = 4200m(tcb – 20) (1)
0,5 đ
* Khi thả quả cầu thứ nhất: N = 1; tcb = 400 C, ta có:
1.m1c1(100 – 40) = 4200m(40 – 20) m1c1 = 1400m (2)
Thay (2) và (1) ta được: N.1400m(100 – tcb) = 4200m(tcb – 20)
 100N - Ntcb = 3tcb – 60 (*)
0,5 đ
* Khi thả thêm quả cầu thứ hai: N = 2, từ phương trình (*) ta được:
200 – 2tcb = 3tcb – 60 tcb = 520 C. 
Vây khi thả thêm quả cầu thứ hai thì nhiệt độ cân bằng của nước là 520 C.
0,5 đ
* Khi thả thêm quả cầu thứ ba: N = 3, từ phương trình (*) ta được:
300 – 3tcb = 3tcb – 60 tcb = 600 C. Vây khi thả thêm quả cầu thứ ba thì nhiệt độ cân bằng của nước là 600 C.
0,5 đ
2.b
1,0đ
b. * Khi tcb = 900 C, từ phương trình (*) ta được:
100N – 90N = 270 – 60 N = 21. Vậy cần thả 21 quả cầu để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng là 900 C.
1,0 đ
Câu 3
2,0đ
*Điện trở tương đương của mạch
	Rtđ = R123 + Rx = 2 + Rx.
Cường độ dòng điện trong mạch chính: 
0,5 đ
*Công suất tiêu thụ trên mạch: 
0,5 đ
*Biến đổi ta được: 
Ta có: 
Vì W
Vậy công suất cực đại là 40,5 W.
0,5 đ
*Công suất cực đại đạt được khi: 
0,5 đ
Câu 4
3,0đ
4.a
2,0đ
4.b
1,0đ
Ta có sơ đồ mạch như sau: {(R1nt R3 )// (R2nt R4) }nt R5 
 Điện trở R13:
 R13 = R1+ R3 = 3 + 1=4() .....................................................................................	
Điện trở R24:
 R24 = R2 + R4 = 2 + 2= 4()....................................................................................
Điện trở R1234 = ..................................................................
Điện trở tương đương cả mạch: RAB = R5 + R1234 = 2 + 2= 4() ............................
b) Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB:
 I = 
Vì R5 nt R1234 nên I5 = I1234 = I = 5A .................................................................................
Hiệu điện thế đoạn mạch mắc song song :
 U1234 = I1234 R1234 = 5 2 = 10(V) .......................................................................
Vì R13 // R24 nên U23 = U24 = U1234 = 10V.........................................................................
Cường độ dòng điện qua R24 : I24 = 
Số chỉ của ampe kế: IA = I24 = 2,5A .........................................................................
0,5
0,5
0,5
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
Câu 5
4,0đ
+ Vẽ hình:
+ Cách vẽ: ..
- Lấy S1 đối xứng với S qua G1
- Lấy S2 đối xứng với S qua G2 
 - Nối S1 và S2 cắt G1 tại I cắt G2 tại J 
 - Nối S, I, J, S ta được tia sáng cần vẽ. 
 Kẻ pháp tuyến tại I và J cắt nhau tại K 
Trong tứ giác IKJO có 2 góc vuông là: và ; có góc:= 600 Do đó góc còn lại IKJ = 1200
 Suy ra: Trong JKI có: + = 600 ..
Mà các cặp góc tới và góc phản xạ: = = .
 + ++ = 1200 
Xét SJI có tổng 2 góc: + = 1200..
Do vậy: ISR = 1200 (Do kề bù với ISJ) .
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Câu 6
3,0đ
 Các bước tiến hành thí nghiệm tính giá trị của Rx
Rx
Rb
R0
K1
+
-
U
A
B
K2
A bAA
- Bước 1: Ngắt K2, đóng K1, (mạch có RxntR0) đọc giá trị ampe: I1
 Ta có: (1) 
0,5
 - Bước 2: Ngắt K1, đóng K2, mạch có (RxntRb) điều chỉnh con chạy biến trở sao cho ampe kế cũng chỉ giá trị I1 
=> Rb = R0
0,5
- Bước 3: Giữ nguyên vị trí con chạy; đóng K1 và K2, mạch có Rxnt(R0//Rb) đọc giá trị ampe kế I2
0,5
Ta có: (2) 
0,5
 Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: 
1,0
---------------------------------HẾT---------------------------------
Chú ý: Học sinh làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.