Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 9 - Năm học 2017-2018 - Sở GD và ĐT Thành phố Đà Nẵng (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 9 - Năm học 2017-2018 - Sở GD và ĐT Thành phố Đà Nẵng (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG NĂM HỌC 2017 - 2018 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 150 phút (không tính thời gian giao đề) Đề thi gồm có 02 trang Bài 1. (2,0 điểm) Trên đường ôtô như hình 1, có hai ôtô cùng khởi hành vào lúc 7 giờ sáng. Xe 1 chạy từ M với vận tốc không đổi v 1 = 25,2 km/h và chạy liên tục nhiều vòng trên chu vi hình chữ nhật MNPQ theo chiều từ M đến N, đến P, đến Q. Xe 2 chạy từ Q với vận tốc không đổi v 2 = 28,8 km/h và chạy liên tục nhiều vòng trên chu vi hình tam giác QMP theo chiều từ Q đến M, đến P. Biết MQ = 3 km, MN = 4 km và sau khi gặp nhau các xe có thể vượt qua nhau. a. Ở thời điểm nào xe 2 chạy được số vòng nhiều hơn xe 1 là một vòng? b. Tìm thời điểm mà xe 1 đến P và xe 2 đến Q cùng lúc? Biết rằng các xe chạy trong thời gian 3 giờ 30 phút. Bài 2. (1,0 điểm) Dùng một dây mảnh (có thể tích và trọng lượng không đáng kể) buộc một khối gỗ và một khối chì lại với nhau ta được một hệ vật. Treo hệ vật vào móc của lực kế và để hệ vật ngập hoàn toàn trong một chất lỏng A thì kim lực kế chỉ F = 24 N. Biết trọng lượng của khối gỗ là P g = 14 N, trọng lượng khối chì là Pc = 45,2 N. 3 a. Xác định khối lượng riêng Dg của gỗ. Biết khối lượng riêng của chì Dc = 11,3 g/cm , của 3 chất lỏng A là DA = 0,8 g/cm . b. Nếu treo hệ vật vào móc của lực kế và để hệ vật ngập hoàn toàn trong một chất lỏng B thì kim lực kế chỉ F’ = 0 N. Tính khối lượng riêng DB của chất lỏng B. Bài 3. (1,0 điểm) Một miếng nhựa hình tròn bán kính R có bề dày h. Khối lượng riêng của miếng nhựa lớn hơn khối lượng riêng của nước. Hãy trình bày một phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của miếng nhựa với các dụng cụ sau: Một ống thủy tinh rỗng, mỏng, hình trụ, hở hai đầu, bán kính r (r < R); một bình nước và một thước đo chiều dài. Đã biết khối lượng riêng của nước là Dn. Bài 4. (2,0 điểm) Người ta dùng một ấm đun nước điện loại 800 W – 220 V để đun 1kg nước đá từ nhiệt độ ban đầu -20 0C. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu bếp điện là 165 V, hiệu suất của bếp là 80%. a. Xác định nhiệt độ cuối cùng của nước đá, nếu thời gian đun là 20 phút. b. Sau thời gian đun là bao lâu thì khối lượng nước trong ấm còn lại là 0,75 kg ? Cho nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,4.105J/kg, nhiệt dung riêng của nước đá là 2100 J/kgK, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kgK, nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.106 J/kg.
2. Bài 5. (2,0 điểm) Cho mạch điện như hình 2. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là 40 V luôn không đổi. Biết đèn Đ1 có điện trở là R1 = 6  , R2 = R4 = R5 = 4 , R3 = 2 . Điện trở của ampe kế và dây nối không đáng kể. 1. Khi khoá K mở. Tính: a. Điện trở tương đương của cả mạch. b. Số chỉ của ampe kế. 2. Thay điện trở R2 và R4 lần lượt bằng điện trở Rx và Ry, khi khoá K đóng và mở ampe kế đều chỉ 1 A. Tính giá trị của điện trở Rx và Ry trong trường hợp này. Bài 6. (2,0 điểm) Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (điểm A nằm trên trục chính) cho ảnh thật A 1’ B1’ lớn hơn vật. Giữ nguyên thấu kính, dịch chuyển vật đó đi một ' ' A2 B2 đoạn 6 cm dọc theo trục chính thì ảnh của vật qua thấu kính là ảnh ảo A 2’ B2’. Biết ' ' 2 , A1B1 tiêu cự của thấu kính là 12 cm. a. Vẽ ảnh trong 2 trường hợp trên (không trình bày cách vẽ). b. Tính khoảng cách từ A2’ B2’ đến thấu kính (chỉ được vận dụng kiến thức hình học, không được dùng công thức thấu kính). - Hết -
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG NĂM HỌC 2017-2018 HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM ĐỀ CHÍNH THỨC MÔN VẬT LÍ 9 (gồm 05 trang) Đáp án Bài 1. (2,0 điểm) Bài giải: a. v1 = 25,2 km/h = 7 m/s v2 = 28,8 km/h = 8 m/s MQ = 3 km = 3000 m = NP MN = 4 km = 4000 m = PQ MP = 32 +42 = 5 km =5000 m Chu vi hình chữ nhật MNPQ: CMNPQ = (MQ+MN). 2 = (3000+4000).2 = 14000 m 14000 Thời gian xe 1 chạy 1 vòng: t1 2000(s) 0,25 7 Chu vi hình tam giác QMP: CQMP = 3000+4000+5000 = 12000 m 12000 Thời gian xe 2 chạy 1 vòng: t2 1500(s) 0,25 8 Gọi t là thời gian xe 2 chạy được số vòng nhiều hơn xe 1 là một vòng và N là số vòng xe 1 chạy trong thời gian t 0,25 Ta có: t = N.2000 = (N+1)1500 => N = 3 => t = 6000(s) = 1h40ph Vậy xe 2 chạy được số vòng nhiều hơn xe 1 là một vòng sau thời gian: 7h+1h40ph = 8h40ph 0,25 b. MN NP 4000 3000 7000 Thời gian xe 1 chạy từ M đến P lần đầu tiên: t3 1000(s) v1 7 7 Thời gian xe 1 đến P lần thứ n: ta = t3 + t1.n = 1000 + 2000.n (n là số nguyên, dương) 0,25 Thời gian xe 2 đến Q lần thứ m: tb = t2.m = 1500.m (m là số nguyên, dương) 0,25 Để xe 1 tới P và xe 2 tới Q cùng lúc thì: ta = tb => 1000 + 2000.n = 1500.m (*) Vì các xe chạy trong thời gian 3h30ph = 12600s thì nghỉ nên ta có: 1000 + 2000.n 12600 => n 5,8 0,25 Giải phương trình (*) với các điều kiện m, n nguyên dương và n 5,8 , ta có: n 1 2 3 4 5 m 2 loại loại 6 loại ta(s) = tb(s) 3000= 50ph 9000= 2h30ph thời điểm mà xe 1 đến P và 7h50ph 9h30ph xe 2 đến Q cùng lúc 0,25
4. Bài 2. (1,0 điểm) Bài giải: 0,25 1. a. Pc 45,2 4 3 0,25 Thể tích khối chì: Vc 4.10 (m ) dc 113000 -4 Lực đẩy Acsimet của chất lỏng A lên hệ vật: FA = dA(Vg + Vc) = 8000(Vg + 4.10 ) -3 3 0,25 Ta có: F = Pg + Pc – FA => 24 = 14 + 45,2 – 8000Vg – 3,2 => Vg = 4.10 (m ) mg 1,4 3 Khối lượng riêng của gỗ: Dg 3 350(kg / m ) 0,25 Vg 4.10 b. Pg Pc 14 45,2 3 Kim lực kế chỉ 0N => dhv = dB => d B 3 4 13455(N / m ) Vg Vc 4.10 4.10 3 => DB = 1345 kg/m Bài 3. (1,0 điểm) Đặt miếng nhựa áp sát vào ống thủy tinh rồi nhúng sâu vào nước. Từ từ nâng ống thuỷ tinh lên cao cho đến khi ống thủy tinh ngập trong nước một đoạn a thì 0,25 miếng nhựa rời khỏi ống và chìm xuống. Khi đó ta có: Áp suất nước lên mặt dưới miếng nhựa: p1 = dn(h+a) Áp lực nước lên mặt dưới miếng nhựa: 0,25 2 2 2 F1 = p1S = dn(h+a)R π = dnh R π +dna R π Áp suất nước lên mặt trên miếng nhựa: p2 = dna Áp lực nước lên mặt trên miếng nhựa: 0,25 2 2 2 F2 = p2(S-S’) = dnaπ(R -r ) = dnaR2π - dnar π Trọng lượng miếng nhựa: P = dSh = dR2πh 0,25 Ta có: P = F2 – F1 2 2 2 2 2 dR πh = dnh R π +dna R π - dnaR π + dnar π 2 2 2 2 2 dR πh = dnh R π + dnar π = dnπ(hR +ar ) hR 2 ar 2 hR 2 ar 2 d d D D hR 2 n hR 2 n Bài 4. (2,0 điểm) Bài giải: a. U 2 2202 Điện trở của bếp điện: R đm 60,5() Pđm 800 U 2 1652 Công suất toàn phần của bếp điện: P 450(W ) 0,25 R 60,5 Công suất có ích của bếp điện: Pci = P.H = 450.80% = 360 W Nhiệt lượng có ích do bếp tỏa ra trong 20 phút: Q = P.t = 360.1200 = 432000 J 0,25 Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng từ -200C lên 00C:
5. Q1 = mcđ(0 – (-20)) = 1.2100.20 = 42000 J Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn: 5 Q2 = m.λ = 1.3,4.10 = 340000 J 0 Vì Q > Q1 + Q2 => Nước đá tăng lên 0 C, nóng chảy hoàn toàn và tăng nhiệt độ lên tx. 0,25 Ta có: Q = Q1 + Q2 + mc(tx – 0) 0 => 432000 = 42000 + 340000 + 1.4200.tx => tx = 11,9 C 0,25 b. Nhiệt lượng 1kg nước thu vào để tăng từ 00C lên 100 0C : Q3 = mc(100 – 0) = 1.4200.100 = 420000 J 0,25 Khối lượng nước hóa hơi : mh = 1 – 0,75 = 0,25 kg Nhiệt lượng do 0,25kg nước ở 1000C thu vào để hóa hơi : 6 Q4 = mh.L = 0,25.2,3.10 = 575000 J 0,25 Nhiệt lượng 1kg nước thu vào để tăng lên 00C, nóng chảy hoàn toàn, tăng lên 1000C và hó hơi một lương 0,25kg là: Qci = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 42000 + 340000 + 420000 + 575000 = 1377000 J 0,25 Thời gian đun nước : Qci = Pci.tx => 1377000 = 360.tx => tx = 3825 s = 1,0625 h 0,25 Bài 5. (2,0 điểm) Bài giải: 1. K mở. a. Ta có mạch điện: Điện trở tương đương của Đ1 và R3: R13 = R1 + R3 = 6 + 2 = 8 Điện trở tương đương của R2 và R4: R24 = R2 + R4 = 4 + 4 = 8 R13 R24 8.8 Điện trở của đoạn mạch CB: RCB 4 R13 R24 8 8 Điện trở của đoạn mạch AB: RAB = R5 + RCB = 4 + 4 = 8 U AB 40 Cường độ dòng điện qua R5: I 5A RAB 8 Hiệu điện thế hai đầu C, B: UCB = I.RCB = 5.4 = 20 UCB 20 Số chỉ của ampe kế: IA = = = 2,5 A 0,5 R 24 8 2. +Khi k mở, ta có mạch điện: Điện trở tương đương của Rx và Ry: Rxy = Rx + Ry Điện trở của đoạn mạch CB: R13Rxy 8.Rxy RCB R13 Rxy 8 Rxy Điện trở của đoạn mạch AB: RAB = R5 + RCB 8Rxy 12Rxy 32 RAB 4 8 Rxy 8 Rxy U AB 40(8 Rxy ) 320 40Rxy Cường độ dòng điện qua R5: I RAB 12Rxy 32 12Rxy 32
6. 40(8 Rxy ) 8Rxy 320Rxy Hiệu điện thế hai đầu C, B: U CB I.RCB 12Rxy 32 (8 Rxy ) 12Rxy 32 0,5 U CB 320Rxy 320 Số chỉ của ampe kế: I A 1 Rxy (12Rxy 32)Rxy 12Rxy 32 => Rxy = 24 = Rx + Ry (*) +Khi k đóng, ta có mạch điện: Điện trở tương đương của R1 và Rx: R1Rx 6Rx R1x R1 Rx 6 Rx Điện trở tương đương của R3 và Ry: R3 Ry 2Ry R1x R3 Ry 2 Ry Điện trở của đoạn mạch CB: RCB = R1x + R2y 6Rx 2Ry 12Rx 12Ry 8Rx Ry 12(Rx Ry ) 8Rx Ry 288 8Rx Ry RCB 6 Rx 2 Ry 12 6Ry 2Rx Rx Ry 12 6Ry 2Rx Rx Ry 12 6Ry 2Rx Rx Ry Điện trở của đoạn mạch AB: 288 8Rx Ry 336 24Ry 8Rx 12Rx Ry RAB R5 RCB 4 12 6Ry 2Rx Rx Ry 12 6Ry 2Rx Rx Ry Cường độ dòng điện qua R5: U 40(12 6R 2R R R ) I AB y x x y RAB 336 24Ry 8Rx 12Rx Ry Hiệu điên thế hai đầu C, D: 40(12 6Ry 2Rx Rx Ry ) 6Rx U CD IR1x . 336 24Ry 8Rx 12Rx Ry 6 Rx Số chỉ của ampe kế: 0,5 U CD 40(6 Rx )(2 Ry ) 6Rx 40(2 Ry ) 6 I A . 1 . Rx 336 24Ry 8Rx 12Rx Ry (6 Rx )Rx 336 24Ry 8Rx 12Rx Ry 1 => 336 + 24Ry + 8Rx + 12RxRy = 480 + 240(24 – Rx) => 336 + 24(24 – Rx) + 8Rx + 12Rx(24 – Rx) – 480 - 5760 + 240Rx = 0 2 => 336 + 576 – 24Rx + 8Rx + 288Rx – 12Rx – 480 - 5760 + 240Rx = 0 2 => -12Rx + 512Rx – 5328 = 0 Giải phương trình trên ta được hai nghiệm: 0,5 Rx = 18 và Rx = 24,7 theo điều kiện (*) ta chọn Rx = 18 
7. Bài 6. (2,0 điểm) Bài giải: a. Vẽ ảnh 0,5 b. Khi AB ở vị trí A1B1, ta có: A1B1 OA1 h d1 ΔOA1B1 ~ ΔOA1’B1’ =>' ' ' hay: ' ' (1) A1B1 OA1 h1 d1 A1B1 OF' h f ΔF’OI ~ ΔF’A1’B1’ và OI = A1B1 =>' ' ' hay: ' ' (2) A1B1 OA1 OF' h1 d1 f d1 f 1 d1 f 0,25 (1)(2)=> ' ' ' (*) d1 d1 f d1 fd1 Khi AB ở vị trí A2B2, ta có: A2 B2 OA2 h d2 ΔOA2B2 ~ ΔOA2’B2’ =>' ' ' hay: ' ' (3) A2 B2 OA2 h2 d2 A2 B2 OF' h f ΔF’OI ~ ΔF’A2’B2’ và OI = A2B2 =>' ' ' hay: ' ' (4) A2 B2 OA2 OF' h2 d2 f d f 2 0,25 (3)(4)=> ' ' (3,4) d2 d2 f h' d d ' d d ' (1)(3)=> 2 1 . 2 2 1 . 2 (5) ' ' ' 0,25 h1 d1 d2 d1 (d1 6) ΔF’A1’B1’ ~ ΔF’A2’B2’ ' ' ' ' ' A2 F' A2 B2 d2 f ' ' ' ' d2 3 f => ' ' ' ' 2 d2 f 2d1 2 f 2d1 d2 3 f ' 2 ' (6) 0,25 A1F' A1B1 d1 f d1 d1 ' d1 d2 d1 3 f (5)(6)=> 2 ' . (2 ' ) ( ) d1 (d1 6) d1 6 d1 0,25 d 3 f d f 2d 3d 3 f d 3.12 d 36 (*)( )=> 2 1 (2 . 1 ) 1 1 1 1 d1 6 1 fd1 d1 6 d 1 6 d1 6 d1 6 => 2d1 – 12 = -d1 + 36 => 3d1 = 48 => d1 = 16cm => d2 = 16 – 6 = 10cm 10 12 0,25 (3,4) => ' ' => d2’ = 60cm d 2 d 2 12 Lưu ý: Thí sinh giải bằng cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm.