Kỳ thi chọn học sinh giỏi năm học 2009 - 2010 đề thi môn vật lý lớp 9 thời gian làm bài: 150 phút

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ VĨNH YÊN
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2009-2010
ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ LỚP 9
Thời gian làm bài: 150 phút 
-------------------------------- ------------------------------ - Mã đề 34 -
Câu 1 (2,5 điểm)
Hàng ngày một ô tô chở gạo đi từ địa điểm A đến địa điểm B. Khi đi ô tô chở đầy gạo, sau khi dỡ hêt hàng xuống tại B ô tô lại quay về A để nhận hàng. Trong mỗi hành trình ô tô chuyển động đều với vận tốc tối đa có thể đạt được và thời gian lượt đi nhiều hơn thời gian lượt về là 10 phút. Trong một lần đi từ B về A, ô tô cứ chạy 10 phút lại nghỉ 10 phút, chặng cuối ô tô đi trong thời gian 5 phút và về đến A muộn hơn bình thường là 20 phút. Hãy:
a) Dùng kiến thức vật lý về công suất để giải thích tại sao trong điều kiện bình thường ô tô đi từ A đến B mất nhiều thời gian hơn khi đi theo chiều ngược lại.
b) Cho biết tỷ số giữa hai giá trị vận tốc của ô tô khi chở gạo và khi không chở gạo.
c) Chứng tỏ rằng quãng đường AB không thể có độ dài tới 100km.
Câu 2 (2,5 điểm)
Ống thủy tinh hình chữ U có các nhánh hình trụ, dài, thành mỏng, chia vạch đặt thẳng đứng, chứa nước. Người ta đổ dầu có khối lượng riêng D2 vào nhánh B, chiều cao cột dầu là h2 = 10cm và mặt thoáng của dầu so với mặt thoáng của nước có độ cao chênh lệch là h2/5. Đổ tiếp một chất lỏng có khối lượng riêng D3 nhỏ hơn khối lượng riêng của nước vào nhánh A. Khi cột chất lỏng có chiều cao h3 = 5 cm thì mặt thoáng của nó có độ cao chênh lệch với mặt thoáng của dầu là Δh=0,5cm. Cho khối lượng riêng của nước D1 = 1000kg/m3. Hãy:
a) Xác định khối lượng riêng D2 của dầu .
b) Xác định khối lượng riêng D3 của chất lỏng.
c) Nếu h3 = 10 cm, Δh=1cm thì khối lượng riêng D3 của chất lỏng có giá trị nào?
Câu 3 	(2 điểm)
Hai điện trở R1 và R2 được mắc thành đoạn mạch vào một nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi. Một học sinh tính ra công suất của đoạn mạch khi hai điện trở ghép nối tiếp với nhau và khi hai điện trở ghép song song với nhau có giá trị lần lượt là 20W và 60W. 
a-Hãy chứng tỏ có ít nhất có một giá trị công suất học sinh tính ra là không chính xác.
b-Giả sử R1 = 4 R2 và học sinh tính đúng giá trị công suất của một trong hai đoạn mạch thì công suất của đoạn mạch còn lại sẽ có giá trị bao nhiêu?
Câu 4 (2 điểm)
Hai gương phẳng AB và CD cùng chiều dài L (cm), đặt thẳng đứng, song song, hai mặt sáng quay vào nhau, cách nhau d= L/3. Điểm sáng S nằm trên đường AC vuông góc 2 gương, cách đều các mép A và C.
a)Nêu cách vẽ đường đi của tia sáng xuất phát từ S gặp gương AB tại I, phản xạ gặp gương CD tại K và tiếp tục phản xạ tới gương AB tại B. Tính theo L độ dài đường đi SIKB của tia sáng . 
b)Giữ nguyên vị trí hai gương và S, giả sử độ dài hai gương rất lớn.Xét tia sáng SM xuất phát từ S tới gương AB và lập với gương một góc 600.Cho gương AB quay một góc α rất nhỏ quanh trục vuông góc mặt phẳng tới đi qua A, để tia phản xạ tại gương AB chắc chắn không gặp gương CD thì gương CD phải quay quanh trục vuông góc mặt phẳng tới đi qua C một góc có giá trị bao nhiêu? 
 Câu 5 (1 điểm)
Bên trong một hộp kín có 3 điện trở được nối thành mạch vòng, ba điểm nối A,B,C được dây dẫn đưa ra ngoài. Lần lượt mắc 2 cực của một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi U= 1,8V điện trở trong nhỏ vào từng cặp 2 điểm nối. Nếu mắc nguồn điện vào 2 điểm A,B thì cường độ dòng điện chạy qua nó là 0,72A; nếu mắc nguồn điện vào 2 điểm B,C thì cường độ dòng điện qua nó là 0,4 A còn nếu mắc nguồn điện vào 2 điểm A,C thì cường độ dòng điện qua nó là 0,45 A. Hãy xác định giá trị mỗi điện trở trong hộp kín.
------------------
Giáo viên coi thi không giải thích gì thêm.
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ VĨNH YÊN
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ LỚP 9 NĂM HỌC 2009-2010
--------------------------------
A-Lưu ý: Có thể chia nhỏ hơn điểm đã phân phối cho các ý. Điểm mỗi câu và điểm toàn bài làm tròn đến 0,25 theo quy tắc làm tròn số.
Học sinh có thể có cách giải khác nhau, nhưng phương pháp giải và kết quả đúng thì vẫn cho điểm theo phân phối điểm tương ứng trong hướng dẫn chấm.
B-Sơ bộ lời giải và cách cho điểm:
Nội dung cho điểm
điểm
Câu 1:
a) Gọi chiều dài quãng đường AB là S, vận tốc lượt đi và lượt về lần lượt là v1 và v2 ;công suất của động cơ là N. Từ công thức tính công suất N=A/t suy ra N=F.S/t= F.v. 
0.25
 Do công suất động cơ là không đổi-à v tỷ lệ nghịch với F
0.25
Lượt đi ô tô chở hàng cần lực kéo lớn hơn nên vận tốc cực đại đạt được nhỏ hơn.
0.25
Cùng chiều dài quãng đường, thời gian đi tỷ lệ nghịch với vận tốc, vì vậy lượt đi mất nhiều thời gian hơn lượt về.
Sẽ không cho điểm phần a) nếu như không căn cứ từ công thức tính công suất động cơ.
0.25
b) Gọi thời gian ô tô thực hiện lượt đi và lượt về lần lượt là t1 và t2.
 Từ đề bài t1= S/v1, t2= S/v2 
 à S/v1 = S/v2 +10 (phút) (1).
0.25
Trong một lượt về ô tô đã đi chặng đường cuối là s1 = 5.v2. Chặng đường trước đó do đi 10 phút, nghỉ 10 phút nên ô tô đi với vận tốc trung bình là v2/2 và với thời gian nhiều hơn t1 là 20-5=15 (phút)
Từ đó có: (S-5v2)/(v2/2)=S/v2 +15 (phút) (2).
0.5
Từ (2)è S= 25.v2; Thay vào (1)à S= 35.v1.
Tỷ số v1/v2 = 5/7. Giá trị vận tốc ô tô lượt đi bằng 5/7 giá trị vận tốc lượt về. 
0.25
c) Giả sử S > 100km à 25v2 > 100. và v2 > 4km/ph = 240km/h. Một điều không xảy ra trong thực tế với vận tốc ô tô tải và như vậy đã vi phạm luật giao thông.
0.5
Câu 2:
a)Xét áp suất gây bởi cột dầu lên điểm M trên mặt phân cách dầu -nước và áp suất gây bởi cột nước lên điểm N trong nước bên nhánh A ngang bằng điểm M. 
Gọi D1, h1 và D2, h2 lần lượt là khối lượng riêng, chiều cao (so đường NM)của cột nước và dầu . Theo ĐL Paxcan: PM=PN à D1.h1 = D2.h2 (1). 
 Vì dầu có KL riêng nhỏ hơn nước, nên h2 > h1 và vì h2 - h1 =h2/5 à h1 =4h2/5 (2)
0.5
Từ (2) và (1) à D2 = 4D1/5 . Thay số D2 = 800 kg/m3.
0.5
b) Chất lỏng đổ thêm có KL riêng là D2. Xét 2 trường hợp: Trường hợp mặt thoáng chất lỏng cao hơn mặt thoáng dầu và trường hợp mặt thoáng chất lỏng thấp hơn mặt thoáng dầu . 
 Cả 2 trường hợp mặt phân cách chất lỏng-nước cao hơn mặt phân cách dầu-nước.
 Chọn điểm M trên mặt phân cách dầu -nước và điểm N bên nhánh A ngang bằng điểm M; khối lượng riêng và chiều cao cột chất lỏng là D3 và h3 . Áp suất gây cột dầu lên điểm M và áp suất gây bởi cột chất lỏng và cột nước lên N bằng nhau: 
 D2.h2 = D3.h3 + D1.h1 à D3 = (D2.h2 - D1.h1)/h3.
 +Trường hợp mặt thoáng chất lỏng cao hơn mặt thoáng dầu: Thay các dữ kiện: h2=10cm, h1=10+0,5-5 =5,5 (cm), h3 = 5cm; D1 =1000kg/m3, D2 =800kg/m3 
 à Tính ra D3 = 500 kg/m3. 
0.5
 +Trường hợp mặt thoáng chất lỏng thấp hơn mặt thoáng dầu: Thay các dữ kiện: h2=10cm, h1=10-0,5-5 =4,5 (cm), h3 = 5cm; D1 =1000kg/m3, D2 =800kg/m3 
 à Tính ra D3 = 700 kg/m3. 
0.5
c) Tương tự như phần (b) với chú ý là 2 điểm M, N phải nằm cùng trong một môi trường (mặt phân cách của nước với môi trường khác cũng coi là môi trường nước).
+Trường hợp 1 có phương trình: D2.h2 = D3.h3 + D1.h1 Thay số có D3=700 kg/m3
+Trường hợp 2 có phương trình: D3.h3 = D2.h2 + D1.h1 Thay số có D3=900 kg/m3
0.5
Câu 3:
a) Công suất của 2 đoạn mạch ở : (1) à (2) 
0.5
Từ bài toán chứng minh: (a+b)2 > 4ab à . Dấu (=) xảy ra khi R1 = R2
0.5
Xét đáp số của học sinh: nếu chính xác P1=20W thì P2 > 20.4= 80W; đề bài P2= 60W
0.25
 Còn nếu chính xác P2=60W thì P1 < 60/4=15W; đề bài P1= 20W
 Kết luận, ít nhất là có một đáp số không chính xác
0.25
b) Giả sử R1 = 4 R2 và đáp số đúng P1=20W Thay vào (2) à P2 = 125W
0.25
 Giả sử R1 = 4 R2 và đáp số đúng P2=60W Thay vào (2) à P1 = 9,6 W
0.25
Câu 4:
a) +Nhận xét tia phản xạ IK kéo dài qua ảnh S1 của S qua gương AB, tia phản xạ KB kéo dài đi qua ảnh S2 của S1 qua gương CD
0.25
 Cách vẽ: Lấy S1 đối xứng với S qua AB được ảnh của S qua gương AB, Lấy S2 đối xứng S1 qua gương CD được ảnh của S1 qua gương CD.
0.25
 +Nối BS2 cắt CD tại K, nối KS1 cắt AB tại I. đoạn gấp khúc SIKB là tia sáng cần vẽ.
0.25
 +Do tính chất tia phản xạ, xét các tam giác à đoạn SIKB có độ dài đúng bằng đoạn S2B.
 Tính ra S2A= L/2 .Áp dụng Định lý Pitago tìm ra đoạn (cm)
0.25
b) Góc tới ban đầu tới gương AB là 300. 
0.25
Chứng minh bài toán phụ: gương quay 1 góc α tại trục quay bất kỳ nằm trong mặt phẳng gương, vuông góc mặt phẳng tới thì tia phản xạ quay một góc 2α.
0.25
Khi gương AB quay góc α , tia phản xạ tại gương AB quay 1 góc 2α tới gặp gương CD với góc tới i/ =300+2α; và lập với gương CD một góc β =600-2α
0.25
Vì α nhỏ, kích thước gương lớn nên loại trừ trường hợp khi gặp gương AB tia sáng phản xạ vượt ra ngoài giới hạn CD. 
Để tia phản xạ chắc chắn không gặp gương CD thì phải quay sao cho CD ít nhất song song với tia phản xạ này. Kết luận gương phải quay 1 góc có giá trị ít nhất bằng β =600-2α.
0.25
Câu 5:
Gọi giá trị các điện trở lần lượt là x,y,z. hai đầu x mắc vào A, B; hai đầu y nối với B, C; hai đầu z nối với A,C.Theo dữ liệu có:
 (1) ; (2) ; (3)
0.25
Giải 3 phương trình 3 ẩn số:
Tham khảo 1 cách giải: Trừ vế-vế PT (2) cho PT (1)à (4)
 Chia (3) cho (4) rút ra y=3x. 
 Trừ vế-vế PT (2) cho PT (3)à (5)
 Chia (1)cho (5), rút ra z=2y/3=2x
Thay y,z theo x vào một trong các phương trình 
 Tìm được x= 3Ω; y=9Ω; z=6Ω;
0.75
------------------