HSG vật lý 9 dap-an-hsg-lY-9-2012-tamduong.thuvienvatly.com.a2ef4.22669

lái đò trên quãng sông này nhận thấy rằng thời gian thuyền buồm chạy từ A đến B khi không có gió nhiều hơn thời gian thuyền chạy khi có gió thuận chiều là 9 phút, thời gian thuyền chạy [r]

UBND HUYỆN TAM DƯƠNG

PHÒNG GD&ĐT ĐỀ THI CHỌN HSG LỚP 9 Năm học: 2011 – 2012

Môn: Vật lý

Thời gian làm bài: 150 phút

Đề thi này gồm 01 trang

Bài 1: (1.5 điểm) Một chiếc thuyền buồm chạy nhiều lần trên một quãng sông thẳng AB Người

lái đò trên quãng sông này nhận thấy rằng thời gian thuyền buồm chạy từ A đến B khi không có gió nhiều

hơn thời gian thuyền chạy khi có gió thuận chiều là 9 phút, thời gian thuyền chạy khi ngược chiều gió là

1 giờ 24 phút Tính thời gian thuyền chạy từ A đến B khi không có gió Coi nước đứng yên, vận tốc của

thuyền và vận tốc của gió đối với bờ là không đổi

Bài 2: (2,0 điểm) Một khối thép hình trụ cao h=20 cm, khối lượng 15,8kg ở nhiệt độ phòng là

t=20oC Người ta đặt nó vào trong một lò than trong vòng 15 phút rồi lấy ra thì nhiệt độ của khối thép là

t 1 =820 oC Cho rằng 10% nhiệt lượng của lò than tỏa ra được truyền cho khối thép

a) Hãy xác định lượng than trung bình đã cháy trong lò trong 1 giờ

b) Khối thép lấy từ lò ra được đặt trong một vại sành (cách nhiệt) hình trụ tròn, đường kính trong

là a =30 cm Người ta tưới nước ở nhiệt độ t=20 o C lên khối thép ấy cho đến khi nó vừa đúng ngập trong

nước Nhiệt độ của nước khi hệ cân bằng nhiệt là t 2 =70oC Hãy tính lượng nước mà người ta đã tưới lên

khối thép

Cho các thông số vật lý sau: Khối lượng riêng: D nước =1000kg/m 3 ; D thép =7900kg/m 3 Nhiệt dung

riêng: C nước =4200 j/kg.K; C thép =460 j/kg.K Nhiệt hóa hơi của nước L nước =2,3.106 j/kg; nhiệt độ sôi của

nước là 100 0 C; năng suất tỏa nhiệt của than: q=34.10 6 j/kg, π = 3,14

Bài 3: (2.5 điểm) Một dây điện trở đồng chất tiết diện đều có giá trị 72Ω, được uốn thành vòng

tròn tâm O làm biến trở Mắc biến trở này với 1 bóng đèn Đ 1 có ghi 6V - 1,5W và 1 bóng đèn Đ 2 có ghi

3V- 0,5W theo sơ đồ như hình vẽ A, B là hai điểm cố định cùng nằm trên một đường kính của đường

tròn Con chạy C có thể dịch chuyển trên đường tròn Đặt vào hai điểm O, A một hiệu điện thế không đổi

U = 9V Cho biết hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn Đ 1 không được vượt quá 8V Điện trở các dây nối

là không đáng kể và nhiệt độ không làm ảnh hưởng đến các điện trở trong mạch

a) Hỏi con chạy C chỉ được phép dịch chuyển trên

đoạn nào của đường tròn

b) Xác định vị trí của con chạy C để đèn Đ 1 sáng

bình thường

c) Có thể tìm được vị trí của C để đèn Đ 2 sáng

bình thường được hay không, Tại sao?

Bài 4: (2,0 điểm) Hai gương phẳng G1 ,G 2 quay mặt phản xạ vào nhau và hợp với nhau một góc

α=60 0 Một điểm sáng S nằm trên đường phân giác Ox của 2 gương, cách cạnh chung O một khoảng

R=5cm ( như hình vẽ)

a) Trình bày cách vẽ và vẽ một tia sáng phát ra từ S

sau khi phản xạ lần lượt trên G 1 , G 2 lại truyền qua S

b) Gọi S 1 , S 2 lần lượt là ảnh đầu tiên của S qua G 1 , G 2

Tính k hoảng cách giữa S 1 và S 2

c) Cho S di chuyển trên Ox ra xa O với vận tốc 0,5m/s

Tìm tốc độ xa nhau của S 1 và S 2

Bài 5: (2,0 điểm) Một quả cầu làm bằng kim loại có khối lượng riêng D = 7500 kg/m3 nổi trên

mặt nước Biết tâm của quả cầu nằm trên cùng mặt phẳng với mặt thoáng của nước Bên trong quả cầu có

một phần rỗng có thể tích V 0 Biết khối lượng của quả cầu là 350g, khối lượng riêng của nước

D n = 10 3 kg/m 3

a) Tính V 0

b) Người ta bơm nước vào phần rỗng của quả cầu Hỏi phải bơm khối lượng nước là bao nhiêu để

quả cầu bắt đầu chìm toàn bộ trong nước

-Hết -

Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm

Đ 1

Đ 2

C

ĐỀ CHÍNH THỨC

G 1

G 2

60 0

UBND HUYỆN TAM DƯƠNG

PHÒNG GD&ĐT

HƯỚNG DẪN CHẤM HSG LỚP 9

Năm học: 2011 – 2012 Môn: Vật lý

Thời gian làm bài: 150 phút

Đề thi này gồm 01 trang

Câu 1

(1.5 đ)

Gọi chiều dài quãng sông AB, vận tốc của thuyền, vận tốc của gió lần lượt là S, v, vg (S > 0 , v > 0 , vg > 0 )

Khi chạy từ A đến B : Thời gian thuyền chạy khi không có gió là: t = S

v Thời gian thuyền chạy khi có gió thuận chiều là 1

g

S t

v v

= +

0,25

Theo đề bài ra ta có t - t1= 9 phút = 3 h

20

⇔ S

v -

g

S

v + v = 3

20 (1) 0,25 Thời gian thuyền chạy khi ngược chiều gió là:

2

g

t

Chia vế với vế của (1) cho (2) ta được:

v- v + v v - v = 28

⇔

g

v (v v ) 3 v(v v ) 28

-= +

Vì vvg≠0 nên chia cả 2 vế cho vvgta có phương trình g

g

v + v - = Đặt y=

g

v

v ta có phương trình 28

y

⇔ 3y2 – 25y +28 =0

0,25

Giải ra ta được : y1=7 và y2 = 4

3 Trường hợp 1 : +) y1=7 ⇒

g

v

v =7 ⇒ vg=1

7v (3) thay (3) vào (1) ta được

1

7

+

t

v- 8v= 20Þ = v= 5 (h) =1 giờ 12 phút

0,25

Trường hợp 2 :+) y2 = 4

3 ,giải tương tự như trên ta được t = 21 phút Vậy kết luận có hai trường hợp là:

+ Nếu vận tốc của thuyền gấp 7 lần vận tốc của gió thì khi không có gió thuyền đi từ A đến B hết thời gian là 1 giờ 12 phút;

+ Nếu vận tốc của thuyền bằng 4/3 vận tốc của gió thì khi không có gió thuyền đi từ A đến B hết thời gian là 21 phút

0,25

Câu 2a

(1 đ)

15 phút =1/4 giờ Gọi Q là nhiệt lượng than cháy tỏa ra trong 1 giờ

Vậy nhiệt lượng than tỏa ra trong 15 phút là 1

4Q

nhiệt lượng than cung cấp cho khối thép là 1

4Q.10% = Q

40

0,25

Phương trình cân bằng nhiệt : t t 1

Q

m c (t t)

⇒ Q = 40.mtct(t1 –t) = 40.15,8.460.(820-20) = 253,576.106 (j) 0,25 Lượng than m cháy trong một giờ là:

m =

6 6

Q 252,576.10

6,84

Câu 2.b

(1đ)

Thể tích miếng thép Vt = t 3

t

m 15,8

2.10

D 7900

Thể tích trong của vại sành có chiều cao bằng chiều cao của miếng thép là:

V=

3

.π.h 3,14.0,2 0,01413(m )

æ ö÷ æ ö÷

0,25

Thể tích nước trong vại là:

Vn= V - Vt = 0,01413 - 0,002 = 0,01213 (m3) Khối lượng nước trong vại là:

m = Vn.Dn = 1000.0,01213 =12,13 (kg)

0,25

Gọi m’ là khối lượng nước hóa hơi trong quá trình tưới vào khối thép

Theo bài ta có phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu

 mt.ct(t1-t2) = m’cn(100-t) + m’L + mcn(t2-t)

0,25

Thay số và rút gọn ta có phương trình:

2636.103 m’ = 2903,7.103

⇒ m’ = 2903, 7.1033

1,1 2636.10 » (kg) Vậy lượng nước đã tưới lên khối thép là :

mn = m + m’ = 12,13+1,1 =13,23(kg)

0,25

Câu 3a

(1,5 đ)

Điện trở của các đèn Đ1 và Đ2lần lượt là:

R1=

dm1 dm1

24

P =1,5= Ω ; R2=

dm2 dm2

18

P = 0,5= Ω Gọi điện trở cung AB là R3 ⇒ R3 = 36Ω

Gọi điện trở cung AC là r (Ω) ⇒ điện trở cung BC là: 36 –r ( với 0 < r <36 )

0,25

Vẽ lại mạch điện:

Hình1 Hình 2

0,25

Ta có : R23= 2 3

12

R + R = 18 + 36= Ω

RAC = 23 BC AC

23 BC AC

(R R )R (12 36 r)r (48 r)r

2

(48 r)r 1152 48r r

td

R = 1152 + 48r - r = 1152 + 48r - r

0,25

Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn Đ1 là:

U I.R

1152 48r r 1152 48r r

432 (48 r)r 9r(48 r)

48

-CA

I

r 1152 48r r

+ - ⇒ IBC = I - I r = 9r 2

1152 + 48r - r Hiệu điện thế giữa hai đầu đèn Đ2 là:

108r

U I R

1152 48r r

-0,25

Vì U1≤ 8 (V) ⇔ 10368 2

1152 + 48r - r ≤ 8 ⇔ 1296 ≤ 1152 +48r-r2 ⇔ r2 - 48r +144≤ 0 ⇔ (r -24 - 432)(r - 24 + 432) ≤ 0

⇔ 24 - 432≤ r ≤ 24 + 432 » 44,8 ⇔ 3,2 ≤ r ≤ 44,8

0,25

Đ 2

r

RBC

R3

I

IBC

Đ 1

Đ 2

C

M

C

Vì r ≤ 36 nên r < 44,8 Khi r = 3,2 Ω ⇒ số đo ∠AOC là 3, 2.3600 0

72

Và số đo ∠BOC = 1800 - 160 = 1640

Gọi C’ là điểm đối xứng với C qua OA

Số đo cung CBC’=1640.2 =328o Vậy con chạy C chỉ được phép di chuyển trên cung CBC’ có số đo

3280

0,25

Câu 3b

(0.5đ)

Để đèn Đ1 sáng bình thường thì U1 = Udm1 ⇔ 10368 2

1152 + 48r - r = 6 Giải ra được: r = 24 (Ω),

0,25

khi đó điểm C ở vị trí điểm M tương ứng với ∠AOM =24.3600 0

120

72 = hoặc ở vị trí điểm M’ đối xứng với M qua OA

0,25

Câu3c

(0.5đ)

Để đèn Đ2 sáng bình thường thì U2 = Udm2 ⇔ 108r 2

1152 + 48r - r =3 Giải ra được: r1 = 6 - 1188

r2 =6 + 1188

0,25

Vì r1 = 6 - 1188 < 0 (loại)

r2 = 6 + 1188 > 36 (loại) Vậy không thể tìm được vị trí của con chạy C để đèn Đ2 sáng bình thường

0,25

Câu 4a

(0,75 đ)

0,5

Cách dựng:

-Lấy S1đối xứng với S qua G1 , S/1đối xứng với S1 qua G2 => S1 là ảnh của S qua G1, S/

1là ảnh của S1 qua G2

- Nối S/

1với S cắt G2tại H , nối S1 với H cắt G1 tại K Nối K với H ta được SKHS là đường truyền của tia sáng cần dựng

0,25

G1

G2

S1

S’1

K

H

Câu 4b

(0,75 đ)

0,25

Xét tam giác cân OSS1 có ·SOS1= 600 => Tam giác OSS1 đều

 SS1 = OS = R

Nối S1với S2cắt OS tại I => OS vuông góc với SS1 Xét tam giác vuông ISS1 có IS S·1 = 300 => IS = 1

2SS1 =

2

R

0,25

Và IS1 = 2 2

1

SS −IS =

2 2

4

R

2

R

=> S1S2 = R 3 = 5 3 (cm)

0,25

Câu 4c

(0,5 đ)

Nhận xét: Khi S chuyển động đều ra xa O với vận tốc v thì

khoảng cách giữa S1 và S2 tăng dần

Giả sử ban đầu S ≡ O => S1 ≡ S2 ≡ O

Sau khoảng thời gian t (s) dịch chuyển thì S cách O một đoạn

OS = a (m) = > t = a

v

0,25

Từ kết quả phần b => Sau khoảng thời gian t (s) thì S1 cách S2 một đoạn là : S1S2 = a 3 (m)

Vậy tốc độ xa nhau của S1 và S2 là : /

v = S S1 2

t = a 3.v

a = v 3 = 0,5 3= 3

2 (m/s)

0,25

Câu 5a

(1,0 đ)

Gọi thể tích quả cầu là V, thể tích phần rỗng làV0, thể tích phần đặc là V1 => V = V1 + V0

Theo bài khi quả cầu nằm cân bằng trên mặt nước thì thể tích phần quả cầu chìm trong nước là V

2 ,

do đó lực đẩy Ácsimet tác dụng lên quả cầu là: FA = d Vn

2

Trọng lượng của quả cầu là: P = dV1 = d(V- V0)

0,25

Khi đó ta có: P = FA

 d V n

2 = d(V- V0) ⇒ V = 0

n

2dV 2d − d

0,25

Thể tích phần đặc của quả cầu là:

V1= V - V0 = 0

n

2dV 2d − d - V0 =

n 0

n

d V 2d − d

0,25

G1

G2

S1

S2

300

300 I

Khối lượng của quả cầu là: m = DV1= n D 0 0 m(2D D )n

V

D Dn n

d V 2d d

−

Thay số và tính được: V0 = 6,53.10-4 m3

0,25

Câu 5b

(1,0 đ)

m = 350g = 0,35kg Gọi khối lượng nước bơm vào phần rỗng đến khi quả cầu bắt đầu chìm hoàn toàn trong nước là mn Khi đó ta có :

Trọng lượng quả cầu và nước trong đó là P + Pn = 10.( m+ mn)

0,25

Lực đẩy Ácsimet tác dụng lên quả cầu là:

FA = 10.Dn V = 10 Dn ( V1 + V0) 0,25

Khi quả cầu nằm cân lơ lửng thì:

FA = P + Pn  10 Dn ( V1 + V0) = 10.( m + mn) 0,25

 Dn ( V1 + V0) = m + mn => mn = Dn ( m

D + V0) - m

Thay số và tính ta được : mn ≈ 0,35 kg

Vậy khối lượng nước cần bơm vào phần rỗng là mn = 0,35 kg thì quả cầu đó bắt đầu chìm hoàn toàn trong nước

0,25

Giám khảo chú ý:

- Ngoài đáp án trên, nếu học sinh làm theo cách khác mà vẫn đúng bản chất vật

lý và đáp số thì vẫn cho điểm tối đa

- Nếu học sinh làm đúng từ trên xuống nhưng chưa ra kết quả thì đúng đến bước nào cho điểm đến bước đó

- Nếu học sinh làm sai trên đúng dưới hoặc xuất phát từ những quan niệm vật lí sai thì dù có ra kết quả đúng vẫn không cho điểm

- Nếu học sinh không làm được câu a mà vẫn có kết quả để làm câu b thì bài đó không được tính điểm

- Trong mỗi bài nếu học sinh không ghi đơn vị của các đại lượng cần tìm hai lần hoặc ghi sai đơn vị thì trừ 0,25 điểm cho toàn bài

-