4 điểm Ba người đi xe đạp xuất phát từ A đến B trên một đường thẳng AB, người thứ nhất đi với vận tốc 10km/h, người thứ hai đi sau người thứ nhất 15 phút với vận tốc 12 km/h, còn người
Trang 1PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HUYỆN EAH’LEO
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9( vòng 2)
NĂM HỌC 2015 – 2016
ĐỀ THI MÔN: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Bài 1 ( 4 điểm )
Ba người đi xe đạp xuất phát từ A đến B trên một đường thẳng AB, người thứ nhất đi với vận tốc 10km/h, người thứ hai đi sau người thứ nhất 15 phút với vận tốc 12 km/h, còn người thứ
ba đi sau người thứ hai 15 phút, sau khi gặp người thứ nhất đi tiếp 5 phút nữa thì cách đều người thứ nhất và người thứ hai Tính vận tốc của người thứ ba, coi chuyển động của cả ba người trên là chuyển động thẳng đều
Bài 2: ( 3 điểm)
Một thanh AB có chiều dài ℓ= 40cm, tiết diện đều s = 5 cm2, khối lượng m = 240g và có trọng tâm G cách A một đoạn GA = ℓ/3 cm Tại hai đầu AB được treo bằng hai sợi dây mảnh, nhẹ song song và bằng nhau gắn vào hai điểm cố định
a Tính lực căng của mỗi dây khi thanh AB nằm ngang
b Đặt một chậu đựng chất lỏng có trọng
lượng riêng d= 7500N/m3 rồi cho thanh
AB chìm hẳn vào chất lỏng thấy thanh
vẫn nằm ngang (hình vẽ) Tìm lực căng
của mỗi dây khi đó
c Thay chất lỏng trên bằng một chất
lỏng khác có khối lượng riêng D2 =
900kg/m3 thì thanh không nằm ngang
nữa Hãy giải thích tại sao? Để thanh
vẫn nằm ngang thì khối lượng riêng lớn
nhất của chất lỏng bằng bao nhiêu?
Bài 3: (3 điểm)
Một cốc chiếc hình trụ có khối lượng m, bên trong chứa một lượng nước cũng có khối lượng nước m ở nhiệt độ t1= 100C Người ta thả vào cốc một cục nước đá có khối lượng M đang
ở nhiệt độ 00C thì cục nước đá đó chỉ tan được 1
3 khối lượng của nó Rót thêm một lượng nước
có nhiệt độ t2 = 400C vào cốc, khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của cốc nước là 100C còn mực nước trong cốc có chiều cao gấp đôi chiều cao mực nước ngay sau khi thả cục nước đá Hãy xác định nhiệt dung riêng c1 của chất làm cốc (bỏ qua trao đổi nhiệt với môt trường) biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.k, nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 336.103J/kg.k
G
●
Trang 2Bài 4: (4 điểm )
Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó
R1 = 10Ω ; R2 = 4Ω ; R3 = R4 = 12Ω
Ampe kế có điện trở Ra = 1Ω ,
Rx là một biến trở, U không đổi
( bỏ qua điện trở các dây nối và khóa K)
a, K đóng, thay đổi Rx đến khi công
suất tiêu thụ trên Rx đạt cực đại thì ampe kế chỉ 3A Xác định hiệu điện thế U
b, K mở, giữ nguyên giá trị của Rx ở câu a Xác định số chỉ của ampe kế khi đó
Bài 5 (4 điểm )
Cho hình vẽ Biết: PQ là trục chính của thấu kính, S
là nguồn sáng điểm, S/ là ảnh của S tạo bởi thấu kính
a Xác định loại thấu kính, quang tâm O và tiêu điểm chính
của thấu kính bằng cách vẽ đường truyền của các tia sáng
b Biết S, S/ cách trục chính PQ những khoảng tương ứng h = SH = 1cm; h/ = S/H/ = 3cm và
HH/ = l = 32cm Tính tiêu cự f của thấu kính và khoảng cách từ điểm sáng S tới thấu kính
c Đặt một tấm bìa cứng vuông góc với trục chính ở phía trước và che kín nửa trên của thấu kính Hỏi tấm bìa này phải đặt cách thấu kính một khoảng nhỏ nhất bằng bao nhiêu mà không nhìn thấy ảnh S’? Biết bán kính của thấu kính là D = 3cm
Bài 6 (2 điểm): Cho các dụng cụ gồm:
+ Một ống thủy tinh hình chữ U; một thước có độ chia nhỏ nhất đến mm
+ Một lọ nước, một lọ dầu; cho biết khối lượng riêng của nước
Hãy trình bày và giải thích một phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của dầu?
Hết
ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ
S /
S H
H /
h /
h
K A
U
R4
Rx
R1
A + +
B + + D
C
Trang 3Bài 1 ( 4 điểm )
- Người thứ ba xuất phát thì người thứ nhất cách A là 5km, người thứ hai cách A là 3km
- Gọi t là thời gian kể từ lúc người thứ ba xuất phát đến khi gặp người thứ nhất, ta có:
v 3 t = 5 + v 1 t ⇒ t =
1 3
5
v
v − = 10
5
3 −
- Sau khi gặp người thứ nhất 5 phút, thời điểm người thứ ba cách đều hai người còn lại kể từ lúc người thứ ba bắt đầu xuất phát là t’ = t +
12
1
- Quãng đường người thứ nhất đi được:
s 1 = 5 + v 1 t’ = 5 + 10(t+
12
1
)=5+10t+
6
5
- Quãng đường người thứ hai đi được:
s 2 = 3 + v 2 t’= 3+12(t+
12
1
- Quãng đường người thứ ba đi được: s 3 = v 3 t’ = v 3 (t+
12
1
- Khi người thứ ba cách đều người thứ nhất và người thứ hai, nghĩa là s 3 -s 1 =s 2 -s 3
⇒ s 1 +s 2 =2s 3
⇔ 5+10t+
6
5
+4+12t=2v 3 (t+
12
1
)⇔ (22-2v 3 )t+
6
59−v3
Thay (1) vào (2) ta có: (22-2v 3 ) 510
3−
6
59−v3
⇔ 660 - 60v 3 - 590 + 69v 3 - v 3 2 = 0 ⇔ -v 3 2 +9v 3 +70 = 0 (0,5 điểm )
v3 = 14km/h (nhận)
v3 = -5km/h (loại)
Bài 2: ( 3 điểm)
a Trọng lượng của thanh gỗ là:
P =10 m = 10.0,24 = 2,4 N
PA + PB = 2,4 N (0,25 điểm )
PA GA = PB.GB
Vì GA=
3
l
Trang 4=>PA = 2 PB
=>PA =1,6 N; PB = 0,8 N (0,25 điểm )
Hai lực này bị triệt tiêu bởi sức căng của hai dây
Vậy sức căng của dây OA là FA = PA =1,6 N
OB là FB = PA = 0,8 N (0,25 điểm )
b Khi nhúng trong chất lỏng có khối lượng riêng D1 thanh gỗ chịu tác dụng của lực đẩy Ac si mét đặt tại trung điểm của thanh
Thể tích của thanh là
V = l S = 40 5 = 200 cm3 = 200 10-6 m3 (0,25 điểm )
Trọng lượng của chất lỏng bị gỗ chiếm chỗ là
P’ = V.D1.10 = 200.10-6.750.10 = 1,5 N (0,25 điểm )
P’ có thể phân tích thành hai lực P’A, P’B tại A và B vì P’ đặt tại trung điểm thanh nên
PA = PB =1,5
2 = 0,75 N (0,25 điểm )
Hai lực này đều nhỏ hơn sức căng của của hai dây nên hai dây vẫn bị căng và thanh vẫn nằm ngang.Nhưng sức căng của dây OA chỉ còn lại
F’A = FA –P’A = 1,6 - 0,75 = 0,85N (0,25 điểm )
Và của dây IB là
F’B = FB –P’B = 0,8 – 0,75 = 0,05N (0,25 điểm )
c Trong chất lỏng có KLR D2 thì lực đẩy Ác si mét là
P’’= VD2 10 = 200.10-6 900.10 = 1,8 N (0,5 điểm )
Lực đẩy này tác dụng vào đầu A hay đầu B là
P’’A= P’’B = ''
2
P
= 0,9N (0,5 điểm )
Lực này vẫn còn nhỏ hơn FA nên dây OA vẫn bị căng nhưng P’’B lớn hơn FB nên đầu B của thanh bị đẩy lên dây IB chùng lại và thanh gỗ bị xoay cho đến lúc thẳng đứng
Để thanh gỗ nằm ngang thì P’’B phải nhỏ hơn hoặc bằng FB=0,8 N tức là lực đẩy Ac si met của chất lỏng nhỏ hơn hoặc bằng 2FB =1.6N và KLR của chất lỏng nhỏ hơn:
3 6
1, 6
800 10 200.10 10
D
m
Vậy để thanh nằm ngang KLR lớn nhất của chất lỏng có thể bằng 800kg 3
m (0,5 điểm ) Bài 3 (3 điểm ) Do nước đá chưa tan hết nên khi cân bằng nhiệt thì hệ có nhiệt độ 00C (0,5 điểm )
Trang 5Nhiệt lượng thu vào để nước đá chỉ tan 1
3 λM (0,25 điểm )
Nhiệt lượng tỏa ra là Qtỏa = m(c + c1) (10 – 0) (0,25 điểm )
Phương trình cân bằng nhiệt 1
3 λM = m(c + c1) (10 – 0) (1) (0,5 điểm )
Khi thả nước đá vào và khi nước đá tan hết thì mực nước trong cốc là m +M , do đó khi đổ nước nóng vào để mực nước cuối cùng tăng lên gấp đôi thì phải đổ thêm m+ M
Ta có phương trình cân bằng nhiệt
2
3 Mλ + Mc (10- 0) + m(c+ c1)(10 – 0) = (M+m)c (40 – 10) (0,5 điểm )
⇔ 2
3 Mλ + 10 Mc + 10m(c+ c1) = 30c(M+m)
⇔(2
1
c c
λ λ
+
=
⇒ 60c2 =(3λ- 60c) c1
⇒ c1 = 20 2
20
c c
λ − = 1400J/kg.k
Bài 4: (4 điểm )
a, khi K đóng : mạch điện được vẽ lại như sau;{ (R3/ /R ntR4) 2} / /R x nt R1 (0,5 điểm )
ta tính được R34 = 6(Ω) ; R234 =10(Ω)
điện trở tương đương của mạch 10( 1)
11
m
x R
x
+
= + +10 =
11
x x
+
hiệu điện thế giữa hai đầu AB: AB AB AB
m
U
R
thế (1) vào (2) ta được ( 1)
AB
U x U
x
+
= + (3)
cường độ dòng điện qua Rx :
AB x
I
công suất tiêu thụ của Rx : ( )
2
2
x x x
P I R
x
x x
(0,5 điểm )
Trang 6để Px lớn nhất thì biểu thức 2 x 12
x
+ phải nhỏ nhất
vậy khi đó x = 6(Ω)
hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở là: Ux = IxRx = 6.3 = 18(V) (0,5 điểm )
hiệu điện thế giữa hai đầu ampe kế là: Ua = IaRa = 3.1 = 3(V) (0,5 điểm )
hiệu điện thế giữa hai đầu AB là: UAB = Ux + Ua = 21(V)
từ (3) ta tính được U = 72V
b, Khi K mở : mạch điện được mắc như sau: { (R ntR x 4)/ /R2} nt R3 nt R1
giữ nguyên Rx khi đó tính được Rm = 25,3(Ω)
Cường độ dòng điện trong mạch chính là IC = 25,372 2,84
m
U
2
19 4
x a a
I
+ +
I2 + Ia = 2,84
Giải hệ phương trình này ta được Ia = 0,49(A) (0,5 điểm )
a Lập luận được:
- Do S/ cùng phía với S qua trục chính nên S/ là ảnh ảo
- Do ảnh ảo S/ ở xa trục chính hơn S nên đó là thấu kính hội tụ
Vẽ đúng hình, xác định được vị trí thấu kính
Vẽ, xác định được vị trí các tiêu điểm chính
b Đặt H/H = l ; HO = d ; OF = f Ta có: ∆ S/H/F đồng dạng với ∆ IOF: (0,25 điểm )
→ h/ H F/
OI = OF → h/ l d f
+ +
→ h/ l d
+
= = l 1
S /
S
H
H /
h /
L
L /
I
Trang 7→ h/ 1 l
h − =d → h/ h l
h− = d → d /h.l
=
Thay (3) vào (1) → / /h.l
−
/
l.h.h (h −h) = 2
1.2.32 (3 1)− = 24 (cm) (0,25 điểm )
d = /h.l 1.32
3 1
h h =
−
− = 16 (cm) (0,25 điểm )
Nối S với mép ngoài L/ của thấu kính, cắt cắt trục chính thấu kính tại K thì K là vị trí gần nhất của tấm bìa E tới thấu kính, mà đặt mắt bên kia thấu kính ta không quan sát được ảnh S/
Do: ∆ KOL/ đồng dạng với ∆ KHS → KO OL/
HK = SH , (KO = dmin)
min
D
16 d = h = 1
− = 1,5 → dmin = 24 - 1,5dmin → dmin = 9,6 (cm)
Bài 6 (2 điểm):
- Để ống chữ U thẳng đứng
- Đổ nước vào ống chữ U
- Đổ thêm dầu vào vào một nhánh chữ U Mặt thoáng của hai nhánh sẽ chênh lệch, bên dầu sẽ có mặt thoáng cao hơn
- Lập biểu thức tính áp suất thủy tĩnh:
- Gọi P0 là áp suất khí quyển
+ Tại điểm A (mặt phân cách giữa dầu và nước): PA = P0 + Ddghd
+ Tại điểm B ( cùng độ cao ở nhánh bên kia): PB = P0 + Dnghn
(Dn, Dd là khối lượng riêng của nước, khối lượng riêng của dầu) Vì PA = PB suy ra n
d
h
h
=
- Đo hn, hd, biết Dn sẽ tính được khối lượng riêng của dầu Dd
* GHI CHÚ:
1) Trên đây là biểu điểm tổng quát của từng phần, từng câu Trong quá trình chấm các ban giám khảo
cần trao đổi thống nhất để phân điểm chi tiết đến 0,25 điểm cho từng phần.
2) Học sinh làm bài không nhất thiết phải theo trình tự của đáp án Mọi cách giải khác, kể cả cách giải
định tính dựa vào ý nghĩa vật lý nào đó, lập luận đúng, có căn cứ, có kết quả đúng cũng cho điểm tối
đa tương ứng với từng bài, từng câu, từng phần của đáp án và biểu điểm này.Hết
S /
S
H
H /
h /
K
L /
hn
hd