Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 (Có đáp án)

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9
Năm học: 2017 - 2018
Môn: VẬT LÝ 9
Thời gian làm bài: 150 phút
Bài 1: (5 điểm) Lúc 6 giờ 20 phút, từ nhà Thanh chở An đi học bằng xe đạp với tốc độ v1 = 12 km/h. Sau khi đi được 10 phút, Thanh chợt nhớ mình bỏ quên vở viết ở nhà nên quay lại nhà lấy và đuổi theo ngay với tốc độ như cũ; trong cùng lúc đó An lại tiếp tục đi bộ đến trường với tốc độ v2 = 6 km/h và hai bạn đến trường cùng một lúc. Coi thời gian Thanh vào nhà lấy vở không đáng kể.
1) Tính quãng đường từ nhà Thanh đến trường.
2) Hai bạn đến trường lúc mấy giờ? Có bị muộn học không? biết giờ vào học của nhà trường là 7 giờ.
3) Để đến trường đúng giờ học, kể từ lúc quay về nhà lấy vở thì bạn Thanh phải đi với tốc độ bằng bao nhiêu? Hai bạn gặp nhau lúc mấy giờ? Nơi gặp nhau cách trường bao xa?
4) Khi đi tan học, Thanh đi từ trường về nhà vẫn theo đường cũ với tốc độ v = 12 km/h. Nhưng khi đi được 1/3 quãng đường thì xe bị hỏng phải vào hiệu sửa mất 15 phút. Sau đó, Thanh lại tiếp tục về nhà với tốc độ như cũ. Tính tốc độ trung bình của Thanh khi đi từ trường về nhà.
Bài 2 (5 điểm). Cho hai vật rắn đặc A, B hình lập phương có cạnh a = 20cm, có khối lượng lần lượt là m1 = 12kg và m2 = 6,4kg được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh không giãn ở tâm mỗi vật. Thả hai vật vào bể đựng nước có độ sâu đủ lớn, nước có khối lượng riêng D0 = 1000kg/m3.
a. Mô tả trạng thái của hệ hai vật.
b. Tìm lực căng của dây nối.
c. Lực căng lớn nhất mà sợi dây chịu được là 70N. Kéo từ từ hệ vật lên trên theo phương thẳng đứng với lực kéo đặt vào tâm vật ở trên. Dây bị đứt khi nào?
Bài 3 (5 điểm)
Có một số chai sữa giống nhau đều đang ở nhiệt độ tx. Người ta thả từng chai vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra, rồi thả tiếp chai khác vào. Nhiệt độ nước ban đầu ở trong bình là t0 = 360C. Chai sữa thứ nhất khi lấy ra có nhiệt độ t1 = 330C, chai thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ t2 = 30,50C. Bỏ qua mọi hao phí nhiệt.
a. Tìm tx.
b. Đến chai thứ bao nhiêu thì khi lấy ra nhiệt độ của nước trong bình bắt đầu nhỏ hơn tn = 250C.
Bài 4 (5 điểm): Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: 
Biết: R1 =12, R3 =6. Ampe kế và các dây nối, khoá K có điện trở không đáng kể. Hiệu điện thế giữa hai điểm Avà B được giữ không đổi bằng 12V.
Khi K1 đóng K2 mở ampe kế chỉ 0,5A.
Khi K2 đóng K1 mở ampe kế chỉ 0,4A.
Tính R2 , R4 
Xác định số chỉ của ampe kế khi K1,K2 cùng mở.
Xác định số chỉ của ampe kế khi K1,K2 cùng đóng.
ĐÁP ÁN
Bài 1: 4,5 điểm
1) 1,0 điểm
 Gọi độ dài quãng đường là S. Tổng thời gian bạn An đi là:
 t1 = +
- Tổng thời gian bạn Thanh đi là: t2 = 2.+= 
- Do hai bạn gặp nhau tại trường nên:
t1 = t2 = => s = 6 km
2) 0,75 điểm
Thời gian bạn Thanh đã đi là:
 t2 = = h hay t2 = 50 phút.
- Hai bạn đến trường lúc: 6h20' + 50' = 7h10'
- Hai bạn bị muộn học mất 10 phút.
3) 1,75 điểm
- Gọi vận tốc của bạn Thanh từ lúc quay lại lấy vở là v. Thời gian bạn Thanh đi xe quay về nhà là t = ; 
- Quãng đường mà bạn An đi bộ được trong khoảng thời gian bạn Thanh quay về nhà là: DS = .6 = .
- Ta có thể coi bạn Thanh bắt đầu đi từ nhà với vận tốc v, bạn An đi với vận tốc 6km/h. Khi đó hai bạn cách nhau L = 12. += (km)
- Thời gian bạn Thanh đi từ nhà đến khi gặp An là t1. Khi hai bạn gặp nhau: 6.t1 + = v.t1 => t1 = 
- Quãng đường còn lại mà hai bạn phải đi kể từ lúc gặp nhau đến trường là S2 = 6-v.t1. Thời gian hai bạn đi là t2 = = 
- Thời gian từ lúc bạn Thanh quay về đến khi tới trường là:
 t + t1 + t2 = ++
- Giải ra ta được v = 16km/h và 6km/h (loại).
- Vậy để đi học đúng giờ thì từ lúc quay về nhà lấy vở thì bạn Thanh phải đi với tốc độ 16km/h.
- Vị trí hai bạn gặp nhau các trường là s2 = 6-vt1 = 6-=1,6km.
- Thời gian hai bạn đi đến trường kể từ lúc gặp nhau là: t2 = 0,1h = 6'
- Hai bạn gặp nhau lúc 6h54', vị trí gặp nhau các trường 1,6km.
 4) 1,0 điểm
Tốc độ trung bình của Thanh khi đi từ trường về nhà là
 vtb = = 
 Thay số vtb = === = 8 km/h.
1
a. Khối lượng riêng của hệ vật: 
Vì DV > D0 nên hệ vật chìm hoàn toàn trong nước.
Vì m1 > m2 nên khi thả hệ hai vật vào nước thì vật A chạm đáy và vật B ở trên (hình vẽ)
b. Xét vật B: Tác dụng lên vật B có: Trọng lực , lực căng của dây , lực đẩy Acsimet 
Vì vật B cân bằng ta có: 
P2 + T = FA2 
=> T = FA2 - P2 
=> T = 10.D0.a3 – 10.m2 
= 10.1000.(0,2)3 – 10.6,4 = 16(N)


c. Khi kéo hệ vật lên:
Xét khi vật B ra khỏi nước, vật A rời khỏi đáy bình nhưng vẫn chìm hoàn toàn trong nước:
Xét vật A, ta có: P1 = FA1 + T 
Lực căng dây T = P1 - FA1 = 10m1 - 10D0a3 = 10.12 – 10.1000.( 0,2)3 = 40N Vì T < Tmax nên dây chưa bị đứt
Xét khi vật A ra khỏi nước, ta có:
Lực căng của dây T = P1 = 10.12 = 120N 
Vì T > Tmax nên dây bị đứt
Vậy dây bắt đầu bị đứt khi vật A còn chìm một phần trong nước. Gọi chiều cao vật A chìm trong nước là x. (0 < x < a)
Xét vật A lúc đó, ta có: FA1’ = P1 - Tmax = 120 – 70 = 50N
=> 10.D0.a2.x = 50
Vậy dây bắt đầu bị đứt khi vật A còn chìm trong nước là 12,5cm.
* HS không biểu diễn lực trừ 0,125đ