Đề thi chọn học sinh giỏi vòng 2 môn Vật lý Lớp 9 - Phòng GD&ĐT Thanh Oai (Có đáp án)

PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
THANH OAI
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 VÒNG 2
NĂM HỌC 2010-2011

Môn thi : VẬT LÝ
ĐỀ CHÍNH THỨC

Thời gian làm bài : 150 phút
(Không kể thời gian giao đề) - Mã đề 50-

Câu 1: ( 5 điểm) . 
 Hai khối lập phương đặc có cạnh a = 20 cm bằng nhau, được nối với nhau bằng sợi dây nhẹ không co giãn dài l = 40 cm tại tâm của một mặt thả trong hồ nước ( H1). Khối lượng của khối lập phương bên dưới gấp 4 lần khối lượng của khối lập phương bên trên. Khi cân bằng thì 1/2 thể tích khối lập phương bên trên ngập trong nước. Hãy tính.
Khối lượng riêng của các khối lập phương.
Lực căng của sợi dây.
Công của lực kéo cả hai khối lập phương ra khỏi nước. 
 Khối lượng riêng của nước là Dn= 1000 kg/m3 

 ( H1)
Câu 2:(4 điểm)
 Trong một bình nhiệt lượng kế có chứa 200 ml nước ở nhiệt độ t0=100C. Để có 200ml nước ở nhiệt độ cao hơn 400C, người ta dùng một cốc đổ 50ml nước ở nhiệt độ 600C vào bình rồi sau khi cân bằng nhiệt lại múc ra từ bình 50ml nước. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với cốc, bình và môi trường ngoài. Hỏi sau tối thiểu bao nhiêu lượt đổ thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng sẽ cao hơn 400C ? (Một lượt đổ gồm một lần đổ nước vào và một lần đổ nước ra) 
Câu 3: ( 4 điểm) 
 Cho mạch điện (H2) Biết U = 36V không đổi. Đèn Đ : 6V- 6W, r = 3W, R1= 4,5W. Biến trở con chạy C có điện trở toàn phần R0. Dịch chuyển con chạy C để đèn sáng bình thường và tại vị trí đó của C trên biến trở cường độ dòng điện qua đèn là nhỏ nhất.Tính
Công suất tiêu thụ trên điện trở R1 ở điều kiện trên.
 2) Giá trị điện trở toàn phần của biến trở R0 .


Câu 4 ( 4 điểm)
 Cho mạch điện (H3) .Trong đó R1= 6 W, R2= 24 W. R0 là biến trở con chạy 
phân bố đều theo chiều dài có điện trở toàn phần R0 = 24 W. Vôn kế có điện trở vô cùng lớn. HĐT UAB = 180 V không đổi . Xác định vị chí C để vôn kế chỉ:
Số 0
 30 V 

C âu 5 ( 3 điểm)	(H3)
 Một xe khởi hành từ thành phố A lúc 8 h để đi đến thành phố B cách nhau 100 km, xe chạy 15 phút lại dừng 5 phút. Trong 15 phút đầu xe chạy với vận tốc không đổi 10 km/h và các 15 kế tiếp xe chạy với vận tốc là 2v1, 3v1, 4v1  15 phút thứ n xe chạy với vận tốc là nv1.Tính vận tốc trung bình của xe trên quãng đường AB.Khi tới B đồng hồ chỉ mấy giờ?
Chú ý: cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
THANH OAI
ĐÁP ÁN CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 VÒNG 2
NĂM HỌC 2010-2011

Môn thi : VẬT LÝ.

Câu1: 5 điểm:
1 điểm: gọi khối bên trên là 1 bên dưới là 2.
Ta có. V1=V2 ; m2=4m1 => D2=4D1 . (0,25 đ) 
 Khi cân bằng ta có P1 + P2 = Fa1 + Fa2 
 => a3D1.g + a3D2.g = ½ a3Dn.g + a3Dn (0,25 đ) 
=>D1 + 4D1 =3/2 Dn => D1 = 3/10 Dn = 3/10 . 1000 = 300 (kg/m3) (0,25 đ)
=> D2= 4.300 = 1200 ( kg/m3 ) (0,25 đ) 
Do cân bằng nên ta có T= P2 – Fa2 = a3D2 .g  - a3Dn.g (0,5 đ)
T = 0,23 1200. 10 – 0,23. 1000.10 = 16 ( N ) (0,5 đ)


3 điểm : 
 + Công kéo 2 khối ra khỏi nước chia làm 3 giai đoạn ( 0,25 đ)
giai đoạn 1: Công của lực kéo ½ khối 1 ra khỏi nước. 
đoạn dịch chuyển 0,2m : 2= 0,1 m (0,25 đ) 
 lực tác dụng tăng dần từ 0 –> F1 = p1 + p2 – Fa2 
0 -> a3.D1g + a3.D2 .g - a3.Dn . g ( 0,25 đ)
 A1 = FTB1 . a/2 =( 0+ 0,23 . 300 .10 + 0,23 .1200 . 10 - 0,23.1000 .10): 2. 0,2:2 = 2(J)
 => A1 = 2 J ( 0,25 đ)
+ Giai đoạn 2 : Công kéo khối gỗ 2 lên tới mặt nước.
Đoạn đường dịch chuyển l = 0,4m . (0,25 đ)
Lực tác dụng không đổi F2 = P1 + P2 - Fa2 = 40 (N) (0,25 đ)
 A2 = F2.l = 0,4 . 40 = 16 (J) ( 0,25 đ)
+ Giai đoạn 3 : Công kéo khối 2 ra khỏi nước.
Đoạn đường dịch chuyển a = 0,2m (0,25 đ)
 Lực tác dụng tăng dần từ F1 F3
 F3 = P1 + P2 = a3.D1.g + a3.D2.g
 	FTB2=( F1 + F3) : 2 (0,25 đ)
( 40 + 0,23 . 300 .10 + 0,23 .1200 . 10) : 2 = 80 ( N)
A3 = FTB2 .a = 80 . 0,2 = 16 ( J ) (0,25 đ)
 + Công kéo hai khối lập phương ra khỏi nước :
 A = A1 + A 2 + A3 = 2 + 16 + 16 = 34 (J) (0,5 đ)
Câu 2 : 4 điểm.
Nhiệt độ ban đầu trong bình nước là to = 100C khối lượng nước trong bình m0 =200 g = 0,2 kg . Khối lượng mỗi lần đổ vào và múc ra là m = 50 g = 0,05 kg . nhiệt độ ban đầu của nước đổ vào là t = 600C.
 Giả sử sau lượt thứ (n-1) thì nhiệt độ nước trong bình là tn-1 và sau lượt thứ n thì nhiệt độ là tn . Ta có phương trình cân bằng nhiệt: 
 Qtỏa = m.C.( t- tn) = Qthu= m0.C.(tn- tn-1) (0,5 đ)
Suy ra tn =( m.t +m0.tn-1) : ( m + m0) =( t + 4tn-1) :5 	(*) (0,5 đ)
Với n = 1,2,3 
Ta có kết quả với các giá trị ứng với n= 1,2,3 . 
Sau lượt thứ n
1
2
3
4
5
Nhiệt độ tn tính theo (*)

200C

280C

34,40C

39,520C

43,60C
Điểm từng ý
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
(Mỗi trường hợp thay đúng kết quả 0,5 đ)
Như vậy ta có kết quả sau lượt thứ 5 thì nhiệt độ nước cao hơn 400C. (0,5 đ)
( Học sinh có thể làm bằng cách tính lần lượt đổ vào rồi múc ra khi nhệt độ cân băng đúng kết quả và đảm bảo tính khoa học vẫn cho đủ điểm)
Câu 4 (4 điểm).
Đặt phần bên trái của biến trở là x, ( 0< x ≥R0).
Mạch điện có cấu tạo{ (x nt Đ) // R1} nt(R0-x) nt r (0,25 đ)
I đm Đ = PĐ /UĐ = 6/6 =1 (A) => RĐ = 6 (0,5 đ)
Rxđ = x + RĐ =x +6
RxĐ1 = = = 	

R=RxĐ1+R0-x+r = + R0-x+3 (0,5 đ)
I = = ; I Đ=
 I Đ= =
Khi đèn sáng bình thường I đèn = 1A
=>= 1 (0,75 đ)
Đồng thời khi đó cường độ dòng điện qua đèn là nhỏ nhất nghĩa là mẫu số lớn nhất
tức là lớn nhất nhất
= 	
= có giá trị lớn nhất khi = 0
x= (0,5 đ)
Thay x vào phương trình =36 . 4,5
Tìm được R0= 9 (0,5 đ)
Khi đó x= 3 (0,25 đ)
Hiệu điện thế hai đầu của R1 là:
(RĐ +x) . I Đ= (6+3).1= 9 (V) (0,25 đ)
 => pR1= (0,5 đ)
C âu 4 (4 đ)
Vì vôn kế có điện trở vô cùng lớn nên ta có thể coi mạch tạo thành bởi (R1 nt R2)//R0 . Cường độ dòng điện qua hai nhánh ấy là.
	 (0,25đ)
 (0,25đ)
Gọi điện trở của đoạn AC trên R0 là x

Hiệu điện thế giữa hai điểm MC nối vào vôn kế được tính.
UMC= UMA + UAC = 	
Do vôn kế chỉ 	 (0,5đ)
- Nếu dòng điện chạy từ MC ta có UMC . ----Nếu dòng điện từ C M ta có UCM
1) Để vôn kế chỉ số 0 ta phải có 
 7,5.x - 36= 0 (1đ)
2) Để vôn kế chỉ 30 V ta phải có
+ UMC= UMA + UAC = = 30
 	 (1đ)
+ UCM = UCA + UAM = = 30
 	 ( 1đ)
Câu 5 (3 đ)	
VTB = 
 t = t1+t01+t2+t02++t0n-1+tn
 Ta phải tính n
 theo đầu bài ta có S =S1+S2++ Sn= 100Km
 Thay v1=10
 1+2+3+4+..+n =40 
 (1+n) =40 trong đó n Z	 
 Không thể phù hợp chứng tỏ phải xe đi với vận tốc nào đó không hết 15 ph để đi hết đoạn đường của chặng đó . Ta dùng phương pháp thử chọn
 n=7 (1+7) = 28 
n=8 (1+8) = 36 40 - 36 =4
n=9 (1+9) = 45
 Như vậy không thể là 9 mà chọn n = 8
Như vậy sau khi đi với vận tốc 
 và 100 – 90 = 10Km đi với vận tốc 9v1
 Như vậy thời gian đi toàn bộ quãng đường là.
 8lần 
 Thời gian xe đi từ A đến B là 2h46ph40s
 Xe tới B đồng hồ chỉ 8h + 2h46ph 40s = 10h 46ph 40s