Đề và đáp án thi học sinh giỏi Vật lí lớp 9 - Năm học 2009-2010

PHÒNG GD& ĐT
 ------------------------------------------- 
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
 KỲ THICHỌN HSG VÂT LÝ 
 NĂM HỌC 2009 - 20010
 Thời gian: 150 phút
 ( Không kể thời gian phát đề)
Bài 1 ( 4,0 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 .
 Hình 1 
Bài 2 (4điểm )
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 ( 6,0 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 ? 
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 ? 
 Hình 2
V
R
2R
3R
Bài 4:(2.5 điểm)
Cú ba điện trở cú giỏ trị lần
lượt làR; 2R; 3R mắc nối tiếp với
nhau vào hiệu điện thế U không
đổi. Dựng vôn kế ( điện trở RV )
để đo hiệu điện thế giữa hai đầu
R và 2R thỡ được cỏc trị số 
U1 = 40,6V và U2 = 72,5V .
Nếu mắc vôn kế này vào hai đầu điện 
trở 3R thỡ vôn kế chỉ bao nhiờu?
BIỂU ĐIỂM VÀ ĐÁP ÁN 
NĂM HỌC : 2009 – 20010
BÀI 
NỘI DUNG
ĐIỂM
Bài 1
( 4,0 đ )
Bài 2
(4 đ )
a. (2.5đ )
Mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực :
Trọng lực, lực đẩy acsimet, lực 
căng của sợi dây ( Hình vẽ ) 
Do hệ vật đứng cân bằng nên ta có :
 P1 + P2 = F1 + F2 
 10D1V+ 10D2V = 10DnV1+ 10DnV
( V1 là thể tích phần chìm của quả 
 cầu bên trên ở trong nước ) 
D1V+ D2V = DnV1+ DnV
Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu bên trên là : 
 V2 = V – V1 = 200 - 100 = 100 ( cm3 ) .
b. ( 1,5 đ )
Do quả cầu dưới đứng cân bằng nên ta có :
 P2 = T + F2
T = P2 - F2
T = 10D2V – 10DnV 
T = 10V( D2 – Dn ) 
T = 10. 200. 10-6( 1200 – 1000 ) = 0,4 ( N )
Vậy lực căng của sợi dây là 0,4 N
Gọi Q1 và Q2 lần lượt là nhiệt lượng mà bếp cung cấp cho nước và ấm trong hai lần đun , Dt là độ tăng nhiệt độ của nước . Ta có :
Q 1= ( m1c1 + m2c2 )Dt 
Q2 = ( m3c1 + m2c2 )Dt
Do bếp dầu tỏa nhiệt đều đặn nên thời gian đun càng lâu thì nhiệt lượng tỏa ra càng lớn . Do đó ta có :
Q1= kt1 ; Q2= kt2 
( k là hệ số tỉ lệ ; t1 và t2 là thời gian đun tương ứng ) 
Suy ra :
kt1 = ( m1c1 + m2c2 )Dt ( 1 )
kt2 = ( m3 c1 + m2c2 )Dt ( 2 )
Chia từng vế của ( 2 ) cho ( 1 ) ta được :
=> ( 3 )
thay số vào ( 3 ) ta tìm được m3 » 2 ( kg )
Vậy khối lượng nước m3 đựng trong ấm là 2 kg .
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Bài 3
( 6,0 đ )
a. ( 2,0đ)
Do ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D 
Mạch điện được mắc như sau : ( R1 // R3 ) nt ( R2 // R4 )
Vì R1 = R3 = 30 W nên R13 = 15W
Vì R2 = R4 = 10 W nên R24 = 5W
Vậy điện trở tương đương của mạch điện là :
RAB = R13 + R24 = 15 + 5 = 20 ( W )
 Cường độ dòng điện mạch chính là :
b. (4,0đ)
Gọi I là cường độ dòng điện chạy trong mạch chính 
Do ampe kế có điện trở không đáng kể nên ta chập C với D 
Mạch điện được mắc như sau :
( R1 // R3 ) nt ( R2 // R4 )
Do R1 = R3 nên 
I1 = I3 = 
I2 = 
Cường độ dòng điện qua ampe kế là :
=> IA = I1 – I2 = 
=> IA = = 0,2 ( A ) ( 1 )
Điện trở của mạch điện là :
RAB = 
Cường độ dòng điện mạch chính là :
I = ( 2 )
Thay ( 2 ) vào ( 1 ) rồi rút gọn ta được :
 14R4 = 60 
 => R4 = ( W ) » 4,3 ( W )
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Bài 4
( 6,0đ )
1.
a. 2,0 đ
 Khi K mở mạch điện như hình vẽ sau :
Điện trở tương đương của mạch điện là : 
RAB = ( W )
Số chỉ của ampe kế là :
IA = 
B,2,0 đ
 Khi K đóng điện như hình vẽ sau :
Do R2 = R3 = 4W , nên RDC = 2 ( W ) 
RADC =R4 + RDC = 6 + 2 = 8 ( W ) = R1
Vậy điện trở tương đương của mạch điện là :
RAB = = ( W )
UDC = 
Số chỉ của ampe kế là :
IA = 
2. 1,0 đ
Khi thay khóa K bằng điện trở R5 
sơ đồ mạch điện như hình vẽ sau : 
Dễ dàng thấy khi dòng điện 
qua R2 bằng không thì mạch điện 
là mạch cầu cân bằng nên ta có :
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5