Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 9 thcs năm học 2004-2005 môn: vật lý (vòng 1) thời gian: 120 phút (không kể thời gian giao đề)

UBND Tỉnh thừa thiên Huế Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh sở giáo dục và đào tạo Lớp 9 THCS năm học 2004-2005 Môn: Vật lý (Vòng 1) Đề chính thức Thời gian: 120 phút (Không kể thời gian giao đề) _______________________ Bài 1: (5 điểm) Một động tử X có vận tốc khi di chuyển là 4m/s. Trên đường di chuyển từ A đến C, động tử này có dừng lại tại điểm E trong thời gian 3s (E cách A một đoạn 20 m). Thời gian để X di chuyển từ E đến C là 8 s. Khi X bắt đầu di chuyển khỏi E thì gặp một động tử Y đi ngược chiều. Động tử Y di chuyển tới A thì quay ngay lại C và gặp động tử X tại C (Y khi di chuyển không thay đổi vận tốc). a) Tính vận tốc của động tử Y b) Vẽ đồ thị thể hiện các chuyển động trên (trục hoành chỉ thời gian; trục tung chỉ quãng đường) D d H h Bài 2: (5 điểm) Người ta nhúng vào trong thùng chất lỏng một ống nhẹ dài hình trụ đường kính d; ở phía dưới ống có dính chặt một cái đĩa hình trụ dày h, đường kính D, khối lượng riêng của vật liệu làm đĩa là . Khối lượng riêng của chất lỏng là L ( với > L). Người ta nhấc ống từ từ lên cao theo phương thẳng đứng. Hãy xác định độ sâu H (tính từ miệng dưới của ống lên đến mặt thoáng của chất lỏng) khi đĩa bắt đầu tách ra khỏi ống. Bài 3: (5 điểm) Dẫn m1= 0,4 kg hơi nước ở nhiệt độ t1= 1000C từ một lò hơi vào một bình chứa m2= 0,8 kg nước đá ở t0= 00C. Hỏi khi có cân bằng nhiệt, khối lượng và nhiệt độ nước ở trong bình khi đó là bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng của nước là C = 4200 J/kg.độ; nhiệt hoá hơi của nước là L = 2,3.106 J/kg và nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105 J/kg; (Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của bình chứa). Bài 4: (5 điểm) Một thấu kính hội tụ quang tâm O, tiêu cự f. Đặt một vật AB vuông góc với trục chính của thấu kính (A ở trên trục chính) trước thấu kính một đoạn d, cho ảnh A'B' rõ nét hứng được trên màn (màn vuông góc với trục chính) cách thấu kính một đoạn d'. a) Chứng minh: b) Biết thấu kính này có tiêu cự f = 12,5 cm và L là khoảng cách từ vật AB đến ảnh A'B'. Hỏi L nhỏ nhất là bao nhiêu để có được ảnh rõ nét của vật ở trên màn ? c) Cho L = 90 cm. Xác định vị trí của thấu kính. ________________________ Hướng dẫn chấm Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh Lớp 9 THCS năm học 2004-2005 Môn: Vật lý (Vòng 1) Bài 1: a) (2,5đ) Vận tốc của Y: Chọn t = 0 tại A lúc X bắt đầu di chuyển. Thời gian X đi từ A đến E là: t1 = 20 : 4 = 5 s và quãng đường EC là: 4 x 8 = 32 m => Quãng đường AC dài 20 + 32 = 52 m ....................................................... 1,0 đ Vì X và Y đến C cùng lúc nên thời gian Y đi là tY = 8 s ............................. 0,5 đ và quãng đường Y đã đi: 20 + 52 = 72 m ...........................................................0,5 đ Vậy vận tốc của Y là: VY = 72 : 8 = 9 m/s 0,5 đ b) (2,5đ) Đồ thị của X là đường gấp khúc AEE'C ..................................1,0 đ Đồ thị của Y là đường gấp khúc E'MC ......................................1,5 đ (Để vẽ chính xác điểm M, vẽ F đối xứng với E' qua trục hoành rồi nối FC cắt trục hoành tại M, nếu học sinh không xác định chính xác M thì không cho điểm đồ thị Y) F F1 P F2 D d H h Bài 2: F1 là áp lực của chất lỏng tác dụng vào mặt dưới của đĩa. F2 là áp lực của chất lỏng tác dụng lên phần nhô ra ngoài giới hạn của ống ở mặt trên của đĩa. P là trọng lượng của đĩa. Đĩa bắt đầu tách ra khỏi ống khi: P + F2 = F1 (1) Với: F1 = p1S =10.(H+h).L .S = 10.(H+h).L F2 = p2S' =10.H.L.( - ) P = 10..V = 10..h 1,5 đ Thế tất cả vào (1) và rút gọn: D2.h. + (D2 - d2)H. L = D2 (H + h) L = 1,0 đ Bài 3: Giả sử 0,4kg hơi nước ngưng tụ hết thành nước ở 1000C thì nó toả ra nhiệt lượng: Q1 = mL = 0,4 ´ 2,3´106 = 920.000 J 0,5 đ Nhiệt lượng để cho 0,8 kg nước đá nóng chảy hết: Q2 = lm2 = 3,4 ´ 105 ´ 0,8 = 272.000 J 0,5 đ Do Q1 > Q2 chứng tỏ nước đá nóng chảy hết và tiếp tục nóng lên, giả sử nóng lên đến 1000C. 0,5 đ Nhiệt lượng nó phải thu là: Q3 = m2C(t1 - t0) = 0,8 ´ 4200 (100 - 0) = 336.000 J => Q2 + Q3 = 272.000 + 336.000 = 608.000 J 1,0 đ Do Q1 > Q2 + Q3 chứng tỏ hơi nước dẫn vào không ngưng tụ hết và nước nóng đến 1000C. 0,5 đ => Khối lượng hơi nước đã ngưng tụ: m' = (Q2 + Q3)/ L = 608.000 : 2,3´106 = 0,26 kg 1,0 đ Vậy khối lượng nước trong bình khi đó là : 0,8 + 0,26 = 1,06 kg........................0,5 đ và nhiệt độ trong bình là 1000C. 0,5 đ Bài 4: a) Chứng minh: . Do ảnh hứng được trên màn nên ảnh thật..0,25đ I f d' d B' A' F' O B A Hai AOB A'OB': 0,5 đ Hai tam giác đồng dạng OIF' và A'B'F': (vì OI = AB) 0,5 đ hay 0,5 đ d(d' - f) = fd' dd' - df = fd' dd' = fd' + fd Chia 2 vế cho dd'f thì được : 0,25 đ b) (2 đ) Ta có: d + d' = L (1) và => f = => dd' = f(d + d') = fL (2) 0,5 đ Từ (1) và (2): X2 -LX + 12,5L = 0 ......................................................................1,0 đ = L2 - 50L = L(L - 50) . Để bài toán có nghiệm thì 0 => L 50 . Vậy L nhỏ nhất bằng 50 (cm) 0,5 đ c) (1 đ) Với L = 90 cm => d + d' = 90 và dd' = 1125 => X2 - 90X + 1125 = 0. Giải ra ta được: X1 = 15cm; X2 = 75cm 0,5 đ => d = 15cm; d' = 75cm hoặc d = 75cm; d' = 15cm. Vậy thấu kính cách màn 15cm hoặc 75cm. 0,5 đ _________________________ UBND Tỉnh thừa thiên Huế Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh sở giáo dục và đào tạo Lớp 9 THCS năm học 2004-2005 Môn: Vật lý (Vòng 2) Đề chính thức Thời gian: 120 phút (Không kể thời gian giao đề) _______________________ Bài 1: (5 điểm) Người ta muốn làm một điện trở tiêu thụ một công suất 1000W khi hiệu điện thế ở hai đầu dây là 100V. Tiết diện tròn của dây dẫn được định với điều kiện là hợp kim sắt-kền dùng để làm dây chịu được một mật độ dòng điện lớn nhất là 5A mỗi milimet vuông. Tính đường kính, chiều dài và khối lượng nhỏ nhất của dây cần dùng? Biết rằng một dây sắt-kền tiết diện tròn đường kính 1 mm dài 1 km có điện trở 1000 W và khối lượng 6,36 kg. R 2 R 3 R U V Bài 2: (5 điểm) Có 3 điện trở giá trị lần lượt bằng R; 2R; 3R mắc nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế U không đổi. Dùng một vôn-kế (điện trở RV) để đo lần lượt hiệu điện thế giữa 2 đầu điện trở R và 2R thì được các trị số U1 = 40,6 V và U2 = 72,5 V. Nếu mắc vôn-kế này vào 2 đầu điện trở 3R thì vôn-kế này chỉ bao nhiêu? Bài 3: (5 điểm) Cho các sơ đồ mắc biến trở sau (hình a; b). Giá trị tối đa của biến trở và của điện trở đều bằng R. Đối với mỗi sơ đồ, hãy khảo sát sự biến thiên của điện trở toàn mạch theo x (x là phần điện trở nằm bên phải của biến trở). Vẽ các đường biểu diễn trên cùng một hệ toạ độ (trục tung : điện trở toàn phần; trục hoành : x). x x Hình b Hình a B C A B C A Bài 4: (5 điểm) Có một hộp kín với 2 đầu dây dẫn ló ra ngoài, bên trong hộp có chứa ba điện trở loại 1W; 2W và 3W . Với một ắcquy 2V; một ampe-kế (giới hạn đo thích hợp) và các dây dẫn, hãy xác định bằng thực nghiệm để tìm sơ đồ thực của mạch điện trong hộp. _____________________ Hướng dẫn chấm Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh Lớp 9 THCS năm học 2004-2005 Môn: Vật lý (Vòng 2) Bài 1: a/ Đường kính của dâv (1 đ): Cường độ dòng điện qua điện trở: I = P/U = 1000/100 = 10 (A) 0,5 đ Mật độ cực đại của dòng điện là 5A/mm2 nên tiết diện nhỏ nhất của dây: S = 10/5 = 2 mm2 . Gọi d là đường kính của dây: S = => d = 0,5 đ b/ Chiều dài của dây (2 đ): Điện trở của dây: R = U2/ P = 1002/ 1000 = 10 (W ) 0,5 đ Đối với dây 10 W : R = l/S Đối với dây 1000W: R' = l'/S' 0,5 đ Lập tỷ số: 1,0 đ c/ Khối lượng của dây (2 đ): Gọi m, V và D là khối lượng, thể tích và khối lượng riêng của dây điện trở. Ta có: 1,5 đ Vậy m = 0,5 đ Bài 2: R 2 R 3 R U V Gọi I1 là cường độ dòng điện trong mạch chính ở lần đo thứ nhất. Ta có: U = U1 + I1(2R + 3R) (1) 0.5 đ Với I1 = . Thay vào (1): U = U1 + ()(2R + 3R) U = 6U1 + 5U1 (2) 1,0 đ Làm tương tự với lần đo thứ hai: U = U2 + I2(R + 3R) Với I2 = => U = 3U2 + 4U2 (3) 1,0 đ Với lần đo thứ ba: U = U3 + I3(R + 2R). Trong đó: I3 = Thế vào ta được: U = 2U3 + 3U3 (4) 0,5 đ Từ (2) và (3) ta có: 6U1 + 5U1 = 3U2 + 4U2 .........................................0,5 đ => = (5) 0,5 đ y R/2 R/4 0 R/2 R x => U = 304,5(V) . Thay vào (4) => U3 = 105 (V) 1,0 đ Bài 3: Gọi ya và yb lần lượt là điện trở toàn phần của mạch điện trong sơ đồ hình a và hình b. Ta có: ya = (1) 1,0đ và yb = (2) 1,0đ Lập bảng giá trị sau: 1,5 đ Đồ thị .......... 1,5 đ x 0 R/4 R/2 3R/4 R ya 0 R/5 R/3 3R/7 R/2 yb 0 3R/16 R/4 3R/16 0 Bài 4: Ba điện trở này có thể mắc với nhau theo các sơ đồ sau: (vẽ và tính R .......... 4đ, mỗi sơ đồ đúng cho 0,5 đ) a) R1= 6W b) R2=11/3W c) R3=11/4W d) R4=11/5W e) R5=3/2W f) R6= 4/3W g) R7=5/6W h) R8=6/11W Hộp kín A U =2V Mắc hộp kín vào mạch điện theo sơ đồ bên Với U = 2V. Đọc số chỉ của A-kế là I. => Rn = U/I = 2/I. So sánh giá trị của Rn với giá trị ở các sơ đồ trên suy ra mạch điện trong hộp. 1,0 đ __________________________