Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí lớp 9 - Đề số 2 - Năm học 2008-2009

Mã kí hiệu:
Đ03L-09-HSG9
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9
Năm học: 2008 - 2009
MÔN THI: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 150 phút
(Đề này gồm 5 câu, 1 trang)
Bài 1 (4 điểm)
Hai quả cầu đặc, thể tích mỗi quả là V = 200cm3, được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không co dãn, thả trong nước (Hình 1).Khối lượng riêng của quả cầu bên trên là D1 = 300 kg/m3, còn khối lượng riêng của quả cầu bên dưới là D2 = 1200 kg/m3. Hãy tính :
Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của 
quả cầu phía trên khi hệ vật cân bằng ? 
Lực căng của sợi dây ?
Cho khối lượng riêng của nước là Dn = 1000kg/ m3 .
Bài 2 (4 điểm) Hình 1 
Dùng một bếp dầu để đun sôi một lượng nước có khối lượng m1 = 1 kg, đựng trong một ấm bằng nhôm có khối lượng m2 = 500g thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi . Nếu dùng bếp dầu trên để đun sôi một lượng nước có khối lượng m3 đựng trong ấm trên trong cùng điều kiện thì thấy sau thời gian 19 phút nước sôi . Tính khối lượng nước m3 ? Biết nhiệt dung riêng của nước, nhôm lần lượt là c1 = 4200J/kg.K ; c2 = 880J/kg.K và nhiệt lượng do bếp dầu tỏa ra một cách đều đặn . 
Bài 3 ( 4 điểm )
Cho mạch điện như hình 2 . Biết R1 = R3 = 30W ; R2 = 10W ; R4 là một biến trở. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là UAB = 18V không đổi . Bỏ qua điện trở của dây nối và của ampe kế . 
a. Cho R4 = 10W . Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và cường độ dòng điện mạch chính khi đó ? Hình 2
b. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở bằng bao nhiêu để ampe kế chỉ 0,2A và dòng điện chạy qua ampe kế có chiều từ C đến D ? 
Bài 4 (4 điểm ) 
Cho mạch điện như hình 3. Biết : R1 = 8W ; R2 = R3 = 4W; R4 = 6W ; UAB = 6V không đổi . Điện trở của ampe kế, khóa K và các dây nối
không đáng kể .
1. Hãy tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và số chỉ của ampe kế trong hai trường hợp : Hình 3
a. Khóa K mở .
b. Khóa K đóng .
2. Xét trường hợp khi K đóng :
Thay khóa K bằng điện trở R5 . Tính R5 để cường độ dòng điện chạy qua điện trở R2 bằng không ? 
Bài 5 (4 điểm)
 Đặt một mẩu bút chì AB = 2 cm ( đầu B vót nhọn ) vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ , A nằm trên trục chính ( hình 4 ) . Nhìn qua thấu kính người ta thấy ảnh A’B’ của bút chì cùng chiều với vật và cao gấp 5 lần vật .
a. Vẽ ảnh A’B’ của AB qua thấu kính . Dựa vào hình vẽ chứng minh công thức sau :
 Hình 4
Khi mẩu bút chì dịch chuyển dọc theo trục chính lại gần thấu kính thì ảnh ảo của nó dịch chuyển theo chiều nào ? Vì sao ? 
b. Bây giờ đặt mẩu bút chì nằm dọc theo trục chính của thấu kính , đầu A vẫn nằm ở vị trí cũ, đầu nhọn B của nó hướng thẳng về quang tâm O . Lại nhìn qua thấu kính thì thấy ảnh của bút chì cũng nằm dọc theo trục chính và có chiều dài bằng 25cm . Hãy tính tiêu cự của thấu kính . 
c. Dịch chuyển đầu A của mẩu bút chì đến vị trí khác . Gọi A’ là ảnh ảo của A qua thấu kính , F là tiêu điểm vật của 
thấu kính ( hình 5 ) .
Bằng phép vẽ , hãy xác định
quang tâm O và tiêu điểm ảnh 
F’ của thấu kính . Hình 5
HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9
Mã kí hiệu:
HD03L-09-HSG9
Năm học: 2008 - 2009
MÔN THI: VẬT LÍ
Bài
Nội dung
Điểm
Bµi 1
(4 đ)
a. ( 2,5 ® )
Do hÖ vËt ®øng c©n b»ng nªn ta cã :
 P1 + P2 = F1 + F2 
 10D1V+ 10D2V = 10DnV1+ 10DnV
0.5đ
( V1 lµ thÓ tÝch phÇn ch×m cña qu¶ cÇu bªn trªn ë trong n­íc ) 
D1V+ D2V = DnV1+ DnV
0.5đ
0.5đ
0.5đ
 V2 = V – V1 = 200 - 100 = 100 ( cm3 ) .
0.5đ
b. ( 1,5đ)
Do qu¶ cÇu d­íi ®øng c©n b»ng nªn ta cã :
 P2 = T + F2
T = P2 - F2
0.5đ
T = 10D2V – 10DnV 
T = 10V( D2 – Dn ) 
0.5đ
T = 10. 200. 10-6( 1200 – 1000 ) = 0,4 ( N )
VËy lùc c¨ng cña sîi d©y lµ 0,4 N
0.5đ
Bµi 2
(4 đ)
Bài 3
4đ
Ta cã :
Q 1= ( m1c1 + m2c2 )Dt 
Q2 = ( m3c1 + m2c2 )Dt
0.5đ
Do bÕp dÇu táa nhiÖt ®Òu ®Æn nªn thêi gian ®un cµng l©u th× nhiÖt l­îng táa ra cµng lín . Do ®ã ta cã :
Q1= kt1 ; Q2= kt2 
( k lµ hÖ sè tØ lÖ ; t1 vµ t2 lµ thêi gian ®un t­¬ng øng ) 
1đ
Suy ra :
kt1 = ( m1c1 + m2c2 )Dt ( 1 )
kt2 = ( m3 c1 + m2c2 )Dt ( 2 )
1đ
Chia tõng vÕ cña ( 2 ) cho ( 1 ) ta ®­îc :
0.5đ
=> ( 3 )
thay sè vµo ( 3 ) ta t×m ®­îc m3 » 2 ( kg )
1đ
a. 1,5®)
 ĐiÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña m¹ch ®iÖn lµ :
RAB = R13 + R24 = 15 + 5 = 20 ( W )
C­êng ®é dßng ®iÖn m¹ch chÝnh lµ :
0.75đ
0.75đ
b. (2,5®)
C­êng ®é dßng ®iÖn qua ampe kÕ lµ :
=> IA = I1 – I2 = 
0.5đ
=> IA = = 0,2 ( A ) ( 1 )
0.5đ
RAB = 
0.5đ
C­êng ®é dßng ®iÖn m¹ch chÝnh lµ :
I = ( 2 )
0.5đ
Thay ( 2 ) vµo ( 1 ) råi rót gän ta ®­îc :
 14R4 = 60 
 => R4 = ( W ) » 4,3 ( W )
0.5đ
Bµi 4
(4 đ)
1. (3đ)
a. (1,5 đ)
 Khi K më m¹ch ®iÖn nh­ h×nh vÏ sau :
§iÖn trë t­¬ng ®­¬ng cña m¹ch ®iÖn lµ : 
RAB = ( W )
0,5đ
0,5đ
Sè chØ cña ampe kÕ lµ :
IA = 
0,5đ
b. (1,5 ®)
 Khi K ®ãng ®iÖn nh­ h×nh vÏ sau :
0.5đ
Do R2 = R3 = 4W , nªn RDC = 2 ( W ) 
RADC =R4 + RDC = 6 + 2 = 8 ( W ) = R1
0.25đ
RAB = = ( W )
0.25đ
UDC = 
0.25đ
IA = 
0.25đ
2. (1®)
 R2=0 nên:
0.5đ
0.5đ
Bài 5
(4 đ)
a. 1,0®
0.5đ
 Chứng minh được : ( 7 )
0.5đ
b. 1,5®
d1’ = 5d1 = 4f 
d2 = OB2 = d1 – 2 = 0,8f - 2
0.25đ
0.25đ
d2’ = OB2’ = d1’ – 25 = 4f – 25
0.25đ
Thay vµo ( 7 ) ta ®­îc :
0.5đ
 => f = 10 ( cm )
0.25đ
c. 1,5®
 Chứng minh được OA2 = AF. AA’ ( 10 )
0.5đ
Sö dông mèi liªn hÖ ( 10 ) , ta suy ra c¸ch vÏ sau ( h×nh vÏ ) : 
VÏ ®­êng trßn ®­êng kÝnh AA’
KÎ FM vu«ng gãc víi trôc chÝnh xy c¾t ®­êng trßn ®­êng kÝnh AA’ t¹i I .
Nèi A víi I
Dùng ®­êng trßn t©m A , b¸n kÝnh AI , giao cña ®­êng trßn nµy víi trôc chÝnh xy t¹i hai vÞ trÝ lµ O1 vµ O2 . Ta lo¹i vÞ trÝ O1 v× thÊu kÝnh ®Æt t¹i vÞ trÝ nµy sÏ cho ¶nh thËt .VËy O2 lµ vÞ trÝ quang t©m O cÇn t×m cña th©ó kÝnh .
LÊy F’ ®èi xøng víi F qua quang t©m O ta ®­îc tiªu ®iÓm ¶nh cña thÊu kÝnh
0.5đ
HS vẽ được hình
0.5đ
* Chó ý : Trong c¸c bµi tËp trªn nÕu häc sinh cã c¸ch gi¶i kh¸c ®¸p ¸n nh­ng vÉn ®¶m b¶o chÝnh x¸c vÒ kiÕn thøc vµ cho ®¸p sè ®óng th× vÉn cho ®ñ ®iÓm !