Sự toả nhiệt từ ấm ra không khí như sau: Nếu thử ngắt điện thì sau 1 phút nước hạ xuống 0,5 o C... Khóa vòi nước rồi dùng thước đo đường kính tiết diện trong của vòi.[r]
Trang 1PHÒNG GD&ĐT GIO LINH KỲ THI HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 9
NĂM HỌC 2015 - 2016
Khoá ngày 27 tháng 10 năm 2015
Đề thi môn: Vật lý
ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Câu 1 (2,0 điểm): Bằng các dụng cụ: Bình chia độ, thước đo, đồng hồ bấm
giây Hãy xác định vận tốc dòng nước khi chảy ra khỏi vòi máy nước?
Câu 2 (5,0 điểm): Một khối gỗ hình trụ tiết diện đáy 150 cm2, cao 30 cm được thả nổi trong hồ nước sao cho khối gỗ thẳng đứng Biết trọng lượng riêng của
gỗ dg=
2
3dn (dn: trọng lượng riêng của nước dn= 10000 N/m3), hồ nước sâu 0,8 m; bỏ qua sự thay đổi mực nước của hồ
a) Tính công của lực để nhấc khối gỗ lên khỏi mặt nước
b) Tính công của lực để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ
Câu 3 (5,0 điểm): Xe 1 đi từ A đến B, nữa quãng đường đầu đi với vận tốc
không đổi v1 và nữa quãng đường sau đi với vận tốc không đổi v2 Xe 2 đi từ B đến
A, nữa thời gian đầu đi với vận tốc không đổi v1 và nữa thời gian sau đi với vận tốc không đổi v2 Biết v1= 20 km/h, v2= 30 km/h, hai xe xuất phát cùng 1 lúc và xe 2 đến đích sớm hơn xe 1 là 6 phút
a) Tính quãng đường AB, vận tốc trung bình và thời gian mà mỗi xe đi hết quãng đường AB
b) Hai xe gặp nhau ở vị trí cách A là bao nhiêu?
Câu 4 (4,5 điểm): Cho mạch điện
(hình vẽ bên) Biết R1=30, R2= 60;
R3 = 90 Điện trở của Ampekế và dây
nối nhỏ không đáng kể, UAB= 150V
a) Cho R4= 20thì Ampe kế chỉ
bao nhiêu?
b) Điều chỉnh R4 để Ampe kế chỉ số 0, tính số trị của R4 khi đó
Câu 5 (3,5 điểm): Dùng một bếp điện loại 200V- 1000W hoạt động ở hiệu
điện thế U = 150V để đun sôi ấm nước Bếp có hiệu suất 80% Sự toả nhiệt từ ấm
ra không khí như sau: Nếu thử ngắt điện thì sau 1 phút nước hạ xuống 0,5oC Ấm
có m1 = 100g, C1 = 600J/kg.K; nước có m2 = 500g, C2 = 4200J/kg.K, nhiệt độ ban đầu là 20oC
Tính thời gian cần thiết để đun sôi ấm nước
H t./ ế
Trang 2PHÒNG GD&ĐT GL HƯỚNG DẪN CHẤM THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9
Năm học 2015-2016 Môn: Vật lý
1
2,0đ
*Cách làm: Khi nước đã chảy đều thì đồng thời dùng bình chia độ hứng
lấy nước và dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian hứng nước Khóa vòi
nước rồi dùng thước đo đường kính tiết diện trong của vòi
0,5
*Giải thích: Gọi: V: là thể tích nước hứng được; t: là thời gian hứng; d:
là đường kính tiết diện trong của vòi
Tiết diện trong của vòi là S =
2 4
d
(vì R=2
d
)
0,5
Có thể coi dòng nước chảy ra như một hình trụ có diện tích đáy là S và
chiều cao là h = vt (với v là vận tốc chảy của nước) 0,5 Thể tích của lượng nước đó là:
2
4
d
Vận tốc chảy của vòi nước: 2
4V
v
d t
2
5,0đ
a)(2,25đ): Thể tích của khối gỗ: Vg= S.h=150.30=4500cm3= 0,0045m3 0,25 Khối gỗ đang nằm im nên: P = FA dg.Vg = dn.Vc (Vc: thể tích nước bị
Chiều cao gỗ ngập trong nước: hc=
2 4500
3 150
g g n
d V
d S = 20 (cm) = 0,2 m 0,5 Trọng lượng của khối gỗ: P= dg.Vg=
2
3dn.Vg=
2
3.10000.0,0045= 30 (N) 0,5 Lực nâng gỗ biến thiên từ 0 30N nên: A=
.
c
F h
F s
= 3 (J) 0,5
b) (2,75đ):
Phần chiều cao gỗ nổi trên mặt nước là: hn= 30 - 20 = 10 (cm)= 0,1 m 0,25 Lực đẩy Ác-si-mét làm khối gỗ chìm hoàn toàn là
Công để nhấn chìm khối gỗ xuống đáy hồ chia làm 2 giai đoạn:
G/đ 1: *Nhấn chìm để mặt trên của gỗ ngang mặt nước, khi đó lực nhấn
tăng dần từ 0 FA(max)- P, lực nhấn t/b: FTB =
A m
= 7,5N
*Công cần thiết để thực hiện là: A1 = FTB.s =FTB.hn = 7,5.0,1= 0,75 (J)
0,75
0,25 G/đ 2: *Nhấn cho đến khi gỗ chạm đáy hồ, lực nhấn không đổi
F = FA(max) - P = 45 - 30 = 15 N
*Công cần thiết để thực hiện là A2 = F.s = 15.(0,8 - 0,3) = 7,5(J)
0,5 0,25 Toàn bộ công đã thực hiện là A =A1+A2= 0,75 + 7,5 = 8,25 (J) 0,25
3
5,0đ
a) (3đ): Gọi chiều dài quãng đường AB là S (km).
Thời gian để xe 1 đi từ A đến B là t1 = 2 1
S
v +2 2
S
v =
1 2
2
S v v
v v
V/tốc t/b của xe 1 đi từ A B là v TB1= 1
S
t =
1 2
2v v
v v =
2.20.30
Gọi t2 là thời gian xe 2 đi từ B đến A: S=
2 1 2
t v
+
2 2 2
t v
t2 = 1 2
2S
v v
0,5
Trang 3V/tốc t/b của xe 2 đi từ B A là v TB2= 2
S
t =
2
v v
=
20 30 2
= 25(km/h) 0,5
Ta có t1 - t2= 0,1 (h) hay tb1
S
v - tb2
S
v = 0,1 24
S
- 25
S
= 0,1 S= 60(km) 0,5
b) (2đ): Gọi I là điểm chính giữa của quãng đường AB thì AI = BI = 2
S
0,25 Đoạn đường mà xe 2 đi 1/2 thời gian ban đầu là 20.1,2 = 24 (km)<BI;
với thời gian đó xe 1 cũng đi được đoạn đường là 24 km<AI
2 xe vẫn cách đều I
0,5
Từ lúc này (sau khi đã đi 1,2h): Xe 2 bắt đầu đi với vận tốc v2, còn xe 1
vẫn đi vận tốc v1 (do xe 1 chưa đi hết nữa quãng đường đầu của AB là
đoạn AI), mà v2>v1, nên điểm gặp nhau phải thuộc AI
0,5
Thời gian mà 2 xe đi tiếp để gặp nhau là
60 24 24
20 30
Vậy điểm gặp nhau đó cách A một khoảng 24 + 20.0,24 = 28,8 (km) 0,25
4
4,5đ
a)Vì RA 0 C D, mạch điện gồm: (R1//R3) nối tiếp (R2//R4) 0,5
RAB = R13 + R24 =
1 3
R R
R R +
2 4
R R
RAB =
30.90
30 90 +
60.20
I =
AB
AB
U
R =
150
UAC= I.R13 = 4.22,5 = 90 (V) I1= 1
AC
U
R =
90
UCB= I.R24 = 4.15 = 60 (V) I2= 2
60 60
CB
U
Vì I1> I2 nên dòng điện vào Ampe kế theo chiều từ C đến D
b) Khi dòng điện đi qua mà Ampe kế bằng 0 thì mạch cần cân bằng:
1
2
R
R =
3 4
R
R4 =
2 3 1
R R
R =
60.90
5
3,5đ Công suất định mức của bếp là: P0 =U o2
R (1), với U0 là hiệu điện thế định mức
0,5
Công suất toàn phần của bếp : P= U2
Từ (1) và (2):
2 2
9 16
P U P =
9
Công suất có ích của bếp là: P1 = H.P = 80% 169 P0 = 450 (W) 0,5 Công suất toả nhiệt ra không khí là:
2
60
c m c m
(P1- P2).t = (c1m1 + m2c2).(100 – 20) 432.t = (0,1.600 + 0,5.4200).80 0,75
Trang 4Suy ra : t = 400(s) 0,25
Lưu ý: HS giải theo cách khác, nếu đúng vẫn cho đủ điểm từng câu, ý theo HDC.