De thi HSG nam 20132014

Nằm trong khoảng giữa hai gương có điểm sáng O và S cùng cách gương M1 một đoạn a = 4cm... Khi 2 xe đi cùng chiều..[r]

PHÒNG GD & ĐT NGHĨA ĐÀN

Đề thi gồm 01 trang

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HUYỆN LỚP 9

NĂM HỌC 2013-2014 MÔN VẬT LÝ

Thời gian : 150 phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu 1 : ( 4 điểm)

Một xe máy và một xe đạp cùng chuyển động trên một đường tròn với vận tốc không đổi Xe máy đi một vòng hết 10 phút, xe đạp đi một vòng hết 50 phút Hỏi khi xe đạp đi một vòng thì gặp xe máy mấy lần Hãy tính trong từng trường hợp

a 2 xe khởi hành trên cùng 1 điểm trên đường tròn và đi cùng chiều

b 2 xe khởi hành trên cùng 1 điểm trên đường tròn và đi ngược chiều nhau

Câu 2(3,0 điểm)

Thả một quả cầu kim loại được nung nóng đến 1000C vào một chất lỏng có nhiệt độ ban đầu 200C thì khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của chúng là 400C Hỏi nếu thả thêm một quả

cầu giống hệt như vậy (vẫn có nhiệt độ ban đầu 1000C) vào chất lỏng trên thì nhiệt độ

khi cân bằng nhiệt của chúng là bao nhiêu? Cho rằng chỉ có các quả cầu kim loại và

chất lỏng trên trao đổi nhiệt với nhau

Câu 3(5,0 điểm)

Cho mạch điện như hình 1:

Biết R1 = 4, bóng đèn Đ: 6V - 3W, R2 là một biến

trở Hiệu điện thế UMN = 10 V (không đổi)

a Cho R2 = 6.Tính công suất tiêu thụ của đèn

b Xác định R2 để đèn sáng bình thường

c Xác định R2 để công suất tiêu thụ trên R2 là cực

đại Tìm giá trị đó

D

R 2

R1

N M

Hình1

Câu 4 (4,0 điểm)

Cho mạch điện thắp sáng như hình 2

Đèn Đ1 loại 12V- 6W, đèn Đ2 loại 6V- 6W, đèn Đ3 có

công suất định mức là 3W, điện trở R1 = 8 Biết các

đèn đều sáng bình thường Hãy xác định:

a Hiệu điện thế định mức của đèn Đ3 và giá trị của

điện trở R2?

b Điện trở tương đương của mạch điện và hiệu suất

của mạch điện

(Điện năng tiêu thụ trên đèn là có ích)

Hình 2

Câu: 5 (4,0 điểm)

Hai gương phẳng M1, M2 đặt song song có mặt phản xạ quay vào nhau, cách nhau một đoạn d = 12cm Nằm trong khoảng giữa hai gương có điểm sáng O và S cùng cách gương M1 một đoạn a = 4cm Biết SO = h = 6cm

a, Hãy trình bày cách vẽ một tia sáng từ S đến gương M1 tại I, phản xạ tới gương

M2 tại J rồi phản xạ đến O

b, Tính khoảng cách từ I đến A và từ J đến B (AB là đường thẳng đi qua S và

vuông góc với mặt gương)

Lưu ý: Học sinh bảng B không phải làm câu 4b.

HẾT

M

R 2

R 1 N

§ 1

§ 3

§ 2

B A

ĐỀ CHÍNH THỨC

PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO

Năm học: 2013-2014

1

Gọi vận tốc của xe đạp là v

 vận tốc của xe máy là 5v Gọi t là thời gian tính từ lúc khởi hành đến lúc 2 xe gặp nhau

(0 < t  50)

C là chu vi của đường tròn

là quãng đường đi được của

xe đạp trong 1 vòng: Với C

= Sxđ = v.t = 50v

a Khi 2 xe đi cùng chiều

Quảng đường xe máy

đi được: S1 = 5v.t

Quảng đường xe đạp

đi được: S2 = v.t

Ta có: S1 = S2 + n.C

n là lần gặp nhau thứ n, n N*

 5v.t = v.t + 50v.n  5t =

t + 50n  4t = 50n  t =

50n

Vì 0 < t  50  0 <

50n

4  50  0 <

n

4  1

 n = 1, 2, 3, 4

Vậy 2 xe sẽ gặp nhau 4 lần

0,25 0,25

0,5

0,25 0,25 0,25

0,25 0,25 0,25

b Khi 2 xe ®i ngîc chiÒu

Ta cã: S1 + S2 = m.C (m lµ lÇn gÆp nhau thø m, m N*)

 5v.t + v.t = m.50v

 5t + t = 50m  6t

= 50m  t =

50

Vì 0 < t  50  0 <

50

50

0,25 0,25

0,5 0,25 0,25

 0 <

m

6  1  m = 1, 2,

3, 4, 5, 6 Vậy 2 xe sẽ gặp nhau 6 lần

2

Gọi m0, C0, m,C lần lượt là khối lượng và nhiệt dung riêng của khối kim loại và chất lỏng t là nhiệt độ khi cân bằng nhiệt lần thứ 2 Phương trình cân bằng nhiệt khi thả quả cầu thứ nhất:

m0C0(100− 40)=mC (40 −20 )

⇒3 m0C0=mC (1)

0,5

0,5 0,5

Phương trình cân bằng nhiệt khi thả quả cầu thứ 2:

m0C0(100− t )=( mC+ m0C0)(t − 40)

(2)

0,5

Thay (1) vào (2) ta được:

m0C0(100− t )=4 m0C0(t − 40)

0,5 3

a Sơ đồ mạch: R1 nt (Rđ //

R2)

Rđ =

2 U

P =

2 6

3 = 12()

R2đ = 4 ; RMN = 8

UMN

RMN=

10

8 =1 , 25( A)

Uđ =U2đ = 1,25.4= 5(V)

Pđ = U đ2

R đ=

52

12=¿

25

0,5 0,5 0,5 0,25 0,25

b

Vì đèn sáng bình thường nên

U2 =Uđ =Uđm = 6V

Iđ = Iđm =

P

U =

3

6 = 0,5 (A)

U1 = UMN –U2 = 10 -6 =4 (V)

I1 = U1

R1=

6

4=1,5( A)

I2 = I1 –Iđ = 1,5 -1=0,5 (A)

R2= U2

I2 =

6

Vậy Khi R2 =12 thì đèn sáng bình thường

0,25 0,25

0,25 0,25 0,25 0,25

Gọi giá trị của R2 lúc này là

x

- RAB=R1+ R D x

R D+x=

16 (3+x)

12+x

- IAB=UAB

RAB=

UAB(12+ x )

16 (3+x )

- U x=IABRDx=3 UABx

4 (3+x )

- P x=U2x

x =

9 UAB2

16(9x+6+x)

-P x=Pmax⇔(9x+x)=2√9

x x=6

- ⇒ x=3 (Ω)

0,25

0,25 0,25 0,25

0,25

- Pmax= 9 102

16 (12)=4 69 ( WƯ )

0,25 4

a

- Do các bóng đèn sáng bình thường nên cường độ dòng điện chạy qua

đèn Đ1 và đèn Đ2 lần lượt là:

1 1 1

2 2 2

- Do I2 > I1 nên dòng điện I3 chạy qua đèn Đ3 có chiều từ

N đến M và có giá trị là: I3

= I2 - I1 = 1 -

(A)

2 2

- Hiệu điện thế định mức của đèn Đ3 là: U3 =

3 3

6(V) 1

I 2

- Hiệu điện thế giữa hai đầu

R1 là:

UR1 = UAN = UAM + UMN

= U1 - U3 = 12 - 6 = 6(V)

- Cường độ dòng điện qua

R1 là: IR1 =

R1 1

(A)

- Cường độ dòng điện chạy qua R2 là: IR2 = IR1 - I3 =

0,25 0,25 0,25 0,25

0,25 0,25 0,25 0,25 0,25

3 1 1

(A)

4  2 4

- Hiệu điện thế giữa hai đầu

R2 là:

UR2 = UNB = UNM + UMB =

U3 + U2 = 6 + 6 = 12(V)

- Giá trị của điện trở R2 là :

R2 =

R2 R2

48( ) 1

I

4

b

Hiệu điện thế giữa hai đầu

A, B của mạch là:

UAB = U1 + U2 = 12 + 6

= 18(V) Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính là:

I = I1 + IR1 =

(A)

2 44

Điện trở tương đương của mạch là:

RAB =

AB

14,4( ) 5

4

Công suất tiêu thụ của toàn mạch điện là:

P = UAB.I = 18

5

4 = 22,5(W)

Công suất có ích của mạch bằng tổng công suất tiêu thụ của các bóng đèn: Pci = P1 + P2 + P3 = 6 + 6 + 3 = 15(W)

Hiệu suất của mạch điện là:

H =

ci

0,25 0,25 0,25

0,25

0,25 0,5

5

- Vẽ đúng hình, đẹp

Nếu không vẽ chiều truyền

và phía sau không vẽ nét đứt thì mỗi ý trừ

1,0

S

A S1

O1

2

J

a I

M1

0,25 đ

a

- Lấy S1 đối xứng với S qua gương M1, O1 đối xứng với với O qua gương M2

- Nối S1O1 cắt gương M1 tại

I, cắt gương M2 tại J

- Nối SIJO ta được tia sáng cần vẽ

0,5

0,5 0,5

ΔS1O1H nên ta có:

AI

O1H=

S1A

AI

SA

S1H

S1H=h.

a

2 d=6

4

24=1 (cm)

- Δ AIS1 đồng dạng với

ΔS1BJ nên ta có:

AI

S1A

S1B=

SA

S1B

→ JB=AI S1B

a+d

4+12

0,25 0,5

0,25 0,5

S

A S1

O1

2

J

I

PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO

Năm học: 2013-2014

1

Gọi vận tốc của xe đạp là v

 vận tốc của xe máy là 5v Gọi t là thời gian tính từ lúc khởi hành đến lúc 2 xe gặp nhau

(0 < t  50);

C là chu vi của đường tròn

là quãng đường đi được của

xe đạp trong 1 vòng: Với C

= Sxđ = v.t = 50v

a Khi 2 xe đi cùng chiều

Quảng đường xe máy

đi được: S1 = 5v.t

Quảng đường xe đạp

đi được: S2 = v.t

Ta có: S1 = S2 + n.C

n là lần gặp nhau thứ n, n N*

 5v.t = v t + 50v.n  5t =

t + 50n  4t = 50n  t =

50n

Vì 0 < t  50  0 <

50n

4  50  0 <

n

4  1

 n = 1, 2, 3, 4

0,25 0,25

0,5

0,25 0,25 0,25

0,25 0,25 0,25

Vậy 2 xe sẽ gặp nhau 4 lần

b Khi 2 xe ®i ngîc chiÒu

Ta cã: S1 + S2 = m.C (m lµ lÇn gÆp nhau thø m, m N*)

 5v.t + v.t = m.50v

 5t + t = 50m  6t

= 50m  t =

50

Vì 0 < t  50  0 <

50

50

 0 <

m

6  1  m = 1, 2,

3, 4, 5, 6 Vậy 2 xe sẽ gặp nhau 6 lần

0,25 0,25

0,5 0,25 0,25

2

Gọi m0, C0, m,C lần lượt là khối lượng và nhiệt dung riêng của khối kim loại và chất lỏng t là nhiệt độ khi cân bằng nhiệt lần thứ 2 Phương trình cân bằng nhiệt khi thả quả cầu thứ nhất:

m0C0(100− 40)=mC (40 −20 )

⇒3 m0C0= mC (1)

0,5

0,5 0,5

Phương trình cân bằng nhiệt khi thả quả cầu thứ 2:

m0C0(100− t )=( mC+ m0C0)(t − 40)

(2)

0,5

Thay (1) vào (2) ta được:

m0C0(100− t )=4 m0C0(t − 40)

⇒t=52(0 C)

0,5 0,5 3

a Sơ đồ mạch: R1 nt (Rđ //

R2)

Rđ =

2 U

P =

2 6

3 = 12()

R2đ = 4 ; RMN = 8

UMN

RMN=

10

8 =1 , 25( A)

Uđ =U2đ = 1,25.4= 5(V)

Pđ = U đ2

R đ=

52

25

0,5 0,5 0,5 0,25 0,25

Vì đèn sáng bình thường

nên

U2 =Uđ =Uđm = 6V

Iđ = Iđm =

P

U =

3

6 = 0,5 (A)

U1 = UMN –U2 = 10 -6 =4 (V)

I1 = U1

R1=

6

4=1,5( A)

I2 = I1 –Iđ = 1,5 -1=0,5 (A)

R2= U2

I2 =

6 0,5=12(Ω)

Vậy Khi R2 =12 thì đèn sáng bình thường

0,25 0,25

0,25 0,25 0,25 0,25

c

Gọi giá trị của R2 lúc này là

x

- RAB=R1+ R D x

R D+x=

16 (3+x ) 12+x

- IAB=UAB

RAB=

UAB(12+ x )

16 (3+x )

- U x=IABRDx=3 UABx

4 (3+x )

- P x=U2x

9 UAB2

16(9x+6+x)

-P x=Pmax⇔(9x+x)=2√9

x x=6

- ⇒ x=3(Ω)

0,25

0,25 0,25 0,25

0,25

- Pmax= 9 102

16 (12)=4 69 ( WƯ )

0,25 4

a

- Do các bóng đèn sáng bình thường nên cường độ dòng điện chạy qua

đèn Đ1 và đèn Đ2 lần lượt là:

1 1 1

2 2 2

- Do I2 > I1 nên dòng điện I3 chạy qua đèn Đ3 có chiều từ

N đến M và có giá trị là: I3

= I2 - I1 = 1 -

(A)

2 2

- Hiệu điện thế định mức của đèn Đ3 là: U3 =

0,5 0,5 0,5 0,5

0,5

3 3

6(V) 1

I 2

- Hiệu điện thế giữa hai đầu

R1 là:

UR1 = UAN = UAM + UMN

= U1 - U3 = 12 - 6 = 6(V)

- Cường độ dòng điện qua

R1 là: IR1 =

R1 1

(A)

- Cường độ dòng điện chạy qua R2 là: IR2 = IR1 - I3 =

(A)

4 2 4

- Hiệu điện thế giữa hai đầu

R2 là:

UR2 = UNB = UNM + UMB =

U3 + U2 = 6 + 6 = 12(V)

- Giá trị của điện trở R2 là :

R2 =

R2 R2

48( ) 1

I

4

0,5 0,25

0,25 0,25 0,25

5

- Vẽ đúng hình, đẹp

Nếu không vẽ chiều truyền

và phía sau không vẽ nét đứt thì mỗi ý trừ

0,25 đ

1,0

a

- Lấy S1 đối xứng với S qua gương M1, O1 đối xứng với với O qua gương M2

- Nối S1O1 cắt gương M1 tại

I, cắt gương M2 tại J

- Nối SIJO ta được tia sáng cần vẽ

0,5

0,5 0,5

b - Δ AIS1 đồng dạng với

ΔS1O1H nên ta có:

AI

O1H=

S1A

0,25 0,5

S

A S1

O1

2

J

I

M1

SA

S1H

S1H=h.

a

2 d=6

4

24=1 (cm)

- Δ AIS1 đồng dạng với

ΔS1BJ nên ta có:

AI

BJ=

S1A

S1B=

SA

S1B

→ JB=AI S1B

a+d

4+12

0,25 0,5

S

A S1

O1

2

J

I