Câu4(3,0) Nếu thả khối nước đá nổi (không buộc dây) thì khi nước đá tan hết, mực nước trong bình sẽ thay đổi không đáng kể.. Khi buộc bằng dây và dây bị căng chứng tỏ khối nước đá đã chì[r]
Trang 1ĐỀ ĐỀ XUẤT THI HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
GV: CAO THỊ THOẠI Mơn: Vật lý 9 Năm học : 2011- 2012
Thời gian:150 phút (Không kể thời gian phát đề )
Câu 1 (4 điểm) Một chiếc thuyền bơi từ bến A đến bến B ở cùng một bên bờ sơng với vận
tốc đối với nước là v1 = 3km/h Cùng lúc đĩ một ca nơ chạy từ bến B theo hướng đến bến A với vận tốc đối với nước là v2 = 10km/h Trong thời gian thuyền đi từ A đến B thì ca nơ kịp
đi được 4 lần quãng đường đĩ và về đến B cùng một lúc với thuyền Hãy xác định:
a Hướng và độ lớn vận tốc của nước sơng
b Nếu nước chảy nhanh hơn thì thời gian ca nơ đi và về B (với quảng đường như câu a)
cĩ thay đổi khơng? Vì sao?
Câu 2 (4điểm) Một bình hình trụ cĩ bán kính đáy R ❑1 = 20cm được đặt thẳng đứng chứa nước ở nhiệt độ t ❑1 = 20 ❑0 c Người ta thả một quả cầu bằng nhơm cĩ bán kính
R ❑2 = 10cm ở nhiệt độ t ❑2 = 40 ❑0 c vào bình thì khi cân bằng mực nước trong bình ngập chính giữa quả cầu
Cho khối lượng riêng của nước D ❑1 = 1000kg/m ❑3 và của nhơm D ❑2 = 2700kg/m ❑3 , nhiệt dung riêng của nước C ❑1 = 4200J/kg.K và của nhơm C ❑2 = 880J/kg.K Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và với mơi trường
a Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt
b Đổ thêm dầu ở nhiệt độ t ❑3 = 15 ❑0 c vào bình cho vừa đủ ngập quả cầu Biết khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của dầu D ❑3 = 800kg/m ❑3 và C ❑3 = 2800J/kg.K
Xác định: Nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt? Áp lực của quả cầu lên đáy bình?
Câu 3 (5,0 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ Nguồn điện
U cĩ hiệu điện thế khơng đổi là 21V; R = 4,5Ω, R1 = 3Ω,
bĩng đèn cĩ điện trở khơng đổi RĐ = 4,5Ω Ampe kế và
dây nối cĩ điện trở khơng đáng kể
a Khi khĩa K đĩng, con chạy C của biến trở ở vị trí
điểm N, thì ampe kế chỉ 4A Tìm giá trị của R2
b Xác định giá trị của đoạn biến trở RX ( từ M tới C)
để đèn tối nhất khi khĩa K mở
c Khi khĩa K mở, dịch con chạy C từ M đến N thì
độ sáng của đèn thay đổi thế nào? Giải thích
Câu 4 (3,0 điểm)
Trong một bình nước hình trụ cĩ một khối nước đá nổi được giữ bằng một sợi dây nhẹ, khơng giãn (xem hình vẽ bên) Biết lúc đầu sức căng của sợi dây là 10N Hỏi mực nước trong bình sẽ thay đổi như thế nào, nếu khối nước đá tan hết? Cho diện tích
mặt thống của nước trong bình là 100cm2 và khối lượng riêng của nước là
1000kg/m3
Câu 5:(4,0 điểm)
Cho mạch điện như hình vẽ Biết UAB = 8V; R1 = 2; Điện trở ampe kế
RA = 0; Điện trở vơn kế RV vơ cùng lớn; RMN = 8
Con chạy đặt ở vị trí nào thì ampe kế chỉ 1A Lúc này vơn kế chỉ bao nhiêu?
P
A
U
C K
X
1
V A R1
-C
R
Trang 2ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI
MÔN VẬT LÝ 9 Năm học : 2011- 2012
Câu 1
a(3,0)
(0,5)
Gọi khoảng cách giữa hai bến sơng là S = AB, giả sử nước chảy từ A đến B với
vận tốc u ( u < 3km/h )
(0,75)
(0,75)
- Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t1 = v S
1+u
- Thời gian chuyển động của ca nơ là: t2 = v 2 S
2− u+
2 S
v2+u
(0,5)
(0,5)
Theo bài ra: t1 = t2 ⇔ v S
1+u = v 2 S
2− u+
2 S
v2+u
Hay: v 1
1+u = v 2
2− u+
2
v2+u ⇒ u2
+4 v2u+4 v1v2− v22 =0 (1) Giải phương trình (1) ta được: u - 0,506 km/h
Vậy nước sơng chảy theo hướng BA với vận tốc gần bằng 0,506 km/h
b
(1,0) Thời gian ca nơ đi và về: t2 = v 2 S
2− u+
2 S
v2+u=2 S(
v2+u+v2− u
v22− u2 )=
4 S v2
v22−u2
Khi nước chảy nhanh hơn (u tăng) ⇒ v2 - u2 giảm ⇒ t2 tăng (S, v2 khơng đổi)
Câu 2
a (2,0) Nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt
(0,5) - Khối lượng của nước trong bình là:
m ❑1 = V ❑1 D ❑1 = ( π R ❑12 R ❑2 - 12 43 π R ❑32
).D ❑1 10,467 (kg)
(0,5) - Khối lượng của quả cầu là: m ❑
.D ❑2 = 11,304 (kg)
(1,0) - Phương trình cân bằng nhiệt: c ❑1 m ❑1 ( t - t ❑1 ) = c ❑2 m ❑2
( t ❑2 - t )
Suy ra: t = c1c m1t1+c2m2t2
1m1+c2m2 = 23,7 ❑0 c
b(2,0)
(0,5)
- Thể tích của dầu và nước bằng nhau nên khối lượng của dầu là:
m ❑3 = m D1D3
1 = 8,37 (kg)
(1,0) - Tương tự như trên, nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt là:
t ❑x = c1m c1t1+c2m2t2+c3m3t3
1m1+c2m2+c3m3 21 ❑0 c (0,5) - Áp lực của quả cầu lên đáy bình là:
F = P2- FA= 10.m2 - 12 43 π R ❑32 ( D ❑1 + D ❑3 ).10
75,4(N)
Trang 3Câu 3(5,0)
a/Khi K đóng và con chạy ở đầu N thì toàn bộ biến trở MN mắc song song với ampe kế Khi
đó mạch điện trở thành: (R2 // Đ) nt R1
Lúc này ampe kế đo cường độ dòng điện mạch chính
Rtm=U
I =
21
4 =5 ,25 Ω (1) (0,5)
Mặt khác: Rtm= R đ R2
R đ+R2+R1=4,5 R2
4,5+R2+3 (2) (0,5)
Từ (1) và (2) giải ra: R2 = 4,5Ω (0,5)
b/Gọi điện trở của phần biến trở từ M tới con chạy là RX, như vậy điện trở của đoạn từ C đến N là R - RX
Khi K mở mạch điện thành:
R1ntRXnt{R2//[(R-RXntRđ)]}
(0,5)
Điện trở toàn mạch: Rtm=(R − R X+R đ)R2
R − R X+R đ+R2+R X+R1=− R2X+6 RX+81
13 ,5 − R X (0,5) Cường độ dòng điện ở mạch chính: I= U
Rtm=
U (13 , 5− R X)
− R X2+6 RX+81 (0,5)
UPC = I.RPC = U (13 , 5 − R X)
− R2X+6 R X+81.
(9 − RX) 4,5
13 ,5 − R X =
4,5U (9 − R X)
− R2X+6 RX+81 (0,5) Cường độ dòng điện chạy qua đèn: I đ= UPC
9 − R X=
4,5 U
− R2X +6 R X+81 (3) (0,5) Đèn tối nhất khi Iđ nhỏ nhất Mẫu của biểu thức trong vế phải của (3) là một tam thức bậc hai
mà hệ số của RX âm Do đó mẫu đạt giá trị lớn nhất khi:
R X=− 6
2.(−1)=3 Ω hoặc phân tích:
4, 5.U I
để RX = 3 (0,5) Vậy khi Rx = 3Ω thì Iđ nhỏ nhất, đèn tối nhất
c/Theo kết quả câu trên, ta thấy: Khi K mở, nếu dịch chuyển con chạy từ M tới vị trí ứng với
RX = 3Ω thì đèn tối dần đi, nếu tiếp tục dịch chuyển con chạy từ vị trí đó tới N thì đèn sẽ sáng dần lên (0,5)
Câu4(3,0) Nếu thả khối nước đá nổi (không buộc dây) thì khi nước đá tan hết, mực
nước trong bình sẽ thay đổi không đáng kể
Khi buộc bằng dây và dây bị căng chứng tỏ khối nước đá đã chìm sâu hơn
so với khi thả nổi một thể tích DV, khi đó lực đẩy Ac-si-met lên phần nước
đá ngập thêm này tạo nên sức căng của sợi dây
Ta có: FA = 10.DV.D = F
<=> 10.S.Dh.D = F (với Dh là mực nước dâng cao hơn so với khi khối
nước đá thả nổi)
0,5
0,5 0,5 0,5
R 2
U
X
R-RX
R 1
Trang 4=> Dh = F/10.S.D = 0,1(m)
Vậy khi khối nước đá tan hết thì mực nước trong bình sẽ hạ xuống 0,1m 0,50,5
Câu 5(4,0)
- Vì điện trở của ampe kế Ra = 0 nên:
UAC = UAD = U1 = I1R1 = 2.1 = 2
(V)
0,5 Gọi điện trở phần MD là x (x 0) thì:
- I x=2
- IDN=I1+I x=1+2
- UDN=IDN RDN=(1+2
- UAB=UAD+UDB=2+(1+2
x)(8− x ) 0, 5
- 2+(1+2
- Giải được x = 4. 0, 5
- x = 4 Con chạy ở chính giữa MN 0, 5
- Chỉ số vôn kế bằng UDN =
(1+2
(Hoặc UDN = UAB - UAD = 8 - 2 = 6 (V))
- Thí sinh giải theo cách khác, nếu đúng vẫn cho đủ điểm số theo phân phối điểm này
V
C D A
A
R1
Rx