Đề thi chọn HSG môn Vật Lý lớp 9 - Có đáp án

ĐỀ THI HSG Môn: Vật lý

Thời gian làm bài : 150 phút

Câu 1(3,0 điểm):

a) Hai người khởi hành cùng một lúc tại hai địa điểm A và B cách nhau 20km. Nếu hai người đi ngược chiều nhau thì sau thời gian t1 = 12 phút họ gặp nhau. Nếu đi cùng chiều thì sau t2 = 1h người thứ nhất đuổi kịp người thứ hai. Tính vận tốc của mỗi người.

b) Hiện tại đang là 2 giờ chiều. Hỏi sau bao lâu nữa thì kim giờ và kim phút trùng nhau?

Câu 2(3,0 điểm) :Một chiếc ống bằng gỗ không thấm nước và xăng, có dạng hình trụ rỗng chiều cao h = 10cm, bán kính trong R1 = 8cm, bán kính ngoài R2 = 10cm. Khối lượng riêng của gỗ làm ống là D1 = 800kg/m3.

a) Ban đầu người ta dán kín một đầu bằng nilon mỏng. Đổ đầy xăng vào ống rồi nhẹ nhàng thả ống xuống nước theo phương thẳng đứng, sao cho xăng không tràn ra ngoài. Tìm chiều cao phần nổi của ống khi ống nằm thăng bằng. Biết khối lượng riêng của nước là D0 = 1000kg/m3, của xăng là D2 = 750kg/m3.

b) Đổ hết xăng ra khỏi ống, bóc đáy nilon và đặt ống trở lại trong nước theo phương thẳng đứng, sau đó từ từ đổ xăng vào ống. Tìm khối lượng xăng tối đa có thể đổ vào được trong ống.

Câu 3(4,0 điểm): Một cục nước đá có khối lượng m1 = 100g ở nhiệt độ –100C.

a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ của cục nước đá lên đến 00C. Biết nhiệt dung riêng của nước đá c1 = 1800J/kg.K.

b) Người ta đặt một thỏi đồng có khối lượng m2 = 150g ở nhiệt độ 1000C lên trên cục nước đá nói trên ở 00C. Tính khối lượng nước đá bị nóng chảy. Cho nhiệt dung riêng của đồng c2 = 380J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá  = 3,4.102J/g.

Hình 1

c) Sau đó cả hệ thống trên được đặt vào trong bình cách nhiệt. Tìm khối lượng hơi nước m3 cần phải dẫn vào bình để toàn bộ hệ thống có nhiệt độ 200C. Cho biết nhiệt hóa hơi, nhiệt dung riêng của nước lần lượt là L = 2,3.103kJ/kg, c3 = 4200J/kg.K. Bỏ qua nhiệt dung của bình cách nhiệt.

Câu 4(4,0 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 1). UAB = 90V; R1 = 40; R2 = 90; R4 = 20; R3 là một biến trở. Bỏ qua điện trở của ampe kế, dây nối và khoá K.

a) Cho R3 = 30. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và số chỉ của ampe kế trong hai trường hợp:

- Khóa K mở.

- Khóa K đóng.

b) Tìm R3 để số chỉ của ampe kế khi K mở bằng 3 lần số chỉ của ampe kế khi K đóng.

c) Khi K đóng. Tìm R3 để công suất tiêu thụ trên R3 đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó.

Hình 2

Câu 5 (4,0 điểm): Một căn buồng hình hộp chữ nhật có chiều dài AB= 5m, như hình 2 chiều cao AD = 4,5 m. trên tường AD có một lỗ nhỏ O1 cách mặt sàn một khoảng h, trên tường BC có một lỗ nhỏ O2 cách sàn 3m trên sàn có gương nhỏ G1 đặt nằm ngang cách chân tường D là 1m. Trên trần có gương nhỏ G2 treo nghiêng một cách thích hợp để ánh sáng mặt trời sau khi chiếu qua O1lần lượt phản xạ trên G1 và G2 thì ló ra ngoài qua O2 và tạo trên mặt đất một vệt sáng M cách tường BC 4m. Tính h?

Câu 6 (2,0 điểm): Cho các dụng cụ sau:

+ Hai khối trụ đồng chất có hình dạng bên ngoài giống hệt nhau, làm từ cùng một chất, có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước. Một khối đặc và một khối rỗng ở giữa (kín hai đầu), lỗ rỗng hình trụ, có trục trùng với trục của khối, chiều dài lôc bằng chiều dài của khối.

+ Một thước đo thẳng.

+ Một bình nước. Nước có khối lượng riêng D0 đã biết.

Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định:

a) Khối lượng riêng của chất cấu tạo nên các khối trụ trên.

b) Bán kính của lỗ rỗng.

-------------Hết--------------

Họ và tên thí sinh:...................................................................Số báo danh:.........................

Đáp án

CâuĐáp ánĐiểmCâu 1

(3,0 điểm)1) Khi hai xe đi ngược chiều ta có:

AB = v1t1 + v2t1 => v1 + v2 = 100 (km/h) (1)0,5Khi hai xe đi cùng chiều ta có:

AB = v1t2 - v2t2 => v1 - v2 = 40 (km/h) (2)0,5Từ (1) và (2) => v1 = 60km/h; v2 = 20km/h0,52) Vận tốc của kim giờ là v1= vòng / giờ0,25Vận tốc của kim phút là v2 = 1vòng / giờ0,25Khoảng cách từ kim phút đến kim giờ là s = 1/6 vòng0,25Thời gian kim phút đuổi kịp kim giờ là

t = 0,75Câu 2

(3,0 điểm)R1

+ Gọi h1 là chiều cao phần ống chìm trong nước.

P1; P2 lần lượt là trọng lượng của ống và xăng.

0,25- Khi ống nằm thăng bằng, tổng trọng lượng của ống và của xăng trong ống cân bằng với lực đẩy Ácsimet tác dụng lên ống.

0,25

0,25+ Vậy chiều cao phần nổi của ống là: h - h1 = 2,32(cm).0,25b)

+ Từ từ đổ xăng vào ống thì xăng sẽ đẩy nước ra khỏi đáy ống. Khi xăng đã đầy thì trong ống cột xăng cao x (cm) và cột nước cao y = h - x (cm).

h'1

+ Gọi h’1 là chiều cao phần ống chìm trong nước.

0,5+ Khi ống nằm thăng bằng, trọng lượng của ống cân bằng với lực đẩy Ácsimet tác dụng lên ống.

0,5

+ Trên cùng mặt phẳng ngang đáy ống, áp suất của nước gây ra tai A và B là bằng nhau.

0,5+ Khối lượng xăng tối đa có thể đổ vào là:

0,5Câu 3

(4,0 điểm)a. Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ của cục nước đá lên đến 00CGọi các nhiệt độ lần lượt là: t1 = - 100C; t1’ = 00C; t2 = 1000C; t = 200C.

Nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ khối nước đá lên đến 00C:

Q1 = m1c1(t1’- t1) = 0,1.1800.10 = 1800J1,0b. Tính khối lượng nước đá bị nóng chảy+ Giả sử nước đá nóng chảy hoàn toàn thì nhiệt lượng cần cung cấp là:

Q1’ = m1 = 0,1. 340000 = 34000J

+ Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra khi hạ nhiệt độ xuống 00C là:

Q2 = m2c2( t2 – t1’) = 0,15.380.100 = 5700J

Ta thấy Q1’ > Q2 nên chỉ có một phần nước đá bị nóng chảy. 0,5Gọi khốilượng nước đá bị nóng chảy là m.

+ Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy là: Q1’’ = m. 

+ Phương trình cân bằng nhiệt: Q1’’ = Q2 m. = Q2

Khối lượng nước đá bị nóng chảy là: m =  0,0167kg

1,0c. Tìm khối lượng hơi nước m3 cần phải dẫn vào bình để toàn bộ hệ thống có nhiệt độ 200CNhiệt lượng do hơi nước tỏa ra:

Q3 = m3L + m3c3(t2 – t) = m3.2,3.106 + m3.4200.(100 – 20) = 2636000 m30,5Nhiệt lượng nước đá và thỏi kim loại thu vào:

Q’ = m’ + m1c3(t – t1’) + m2c2(t – t1’)

Với m’ = m1 - m

Thay số vào và tính được Q’ = 37842J0,5Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q3 = Q’

<=> 2636000m3 = 37841,6 => m3 0,0144kg0,5Câu 4

(4,0 điểm)

a. Tính điện trở tương đương RAB và số chỉ của ampe kếKhi K mở:Khi K mở đoạn mạch được vẽ lại :

RAB = RAN + R3 = = 66

0,5+ IAB = = 1,36A

+ UAD = IAB . RAD = 48,96V

+ Số chỉ của ampe kế khi khoá K mở: IA = I4 = 0,816A0,5Khi K đóng:A

Khi K đóng đoạn mạch được vẽ lại:

+ R234 = R2 + R34 = R2 + = 102 

+ RAB = = 28,7

0,5+ I234 = = 0,88A

+ U34 = I234 .R34 = 10,56 V

+ Số chỉ ampe kế là: IA = I4 = = 0,528A

0,5b. Tìm R3 để số chỉ của ampe kế khi K mở bằng 3 lần số chỉ của ampe kế khi K đóng+ K mở:

RAB = = 36 +R3IAm = I14 = (1)

0,5+ K đóng:

R34 = R234 = R2 + R34 =

I34 = I234 = ;

U34 = I34 . R34 =  IAđ = I4 = (2)

Từ (1) và (2): IAm = 3IAđ => R32+ 14R3 – 360 = 0

=> R3 = 13,2 

0,5c.Khi K đóng. Tìm R3 để công suất tiêu thụ trên R3 đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó Ta có ; 0,5 đạt giá trị cực đại khi

Khi đó 0,5Câu 5 4(điểm)

Biểu diễn tia sáng qua lỗ O1, phản xạ tại I1 trên gương G1 lại phản xạ tại I2 trên gương G2, rồi qua lỗ O2 tới M như hình vẽ 1,0Xét hai tam giác đồng dạng CO2M và BO2I2 ta có:

0,5Do đó: 0,5Gọi H là giao điểm của pháp tuyến I1H (của gương G1) với trần nhà ta có: AH = DI1 = 1m0,5Do đó : HI2 = AB - AH – BI2 = 5 - 1 - 2 = 2m0,5Xét hai tam giác đồng dạng DI1O1và HI2I1 ta có: 0,5Do đó

0,5Câu 6

(2điểm)Lần lượt thả hai khối trụ vào bình nước. Gọi hđ là phần chìm của khối trụ đặc, hr là phần chìm của khối trụ rỗng, H là chiều cao của các khối trụ.

hđ

Trụ đặc

Trụ rỗng

0,25a) Gọi D là khối lượng riêng của khối trụ, P là trọng lượng của khối trụ, R là bán kính đáy khối trụ.

Ta có: P = 10.m = 10.D.V = 10.D.π.R2.H0,25Gọi FA là lực đẩy Acsimet tác dụng lên khối trụ. Khi khối trụ cân bằng ta có:

P = FA<=> 10.D.π.R2.H = 10. D0.π.R2.hđ => (1)

Dùng thước đo hđ và H tatìm được khối lượng riêng của khối trụ.0,5b) Tương tự, với khối trụ rỗng, gọi r là bán kính lỗ rỗng ta có:

P' = F'A => 10.D.π.(R-r)2.H = 10. D0.π.R2.hr => D.(R-r)2H = D0.R2.hr (2)0,5Thay (1) vào (2) ta được:

Đo R bằng thước ta tìm được bán kính lỗ rỗng.0,5

Xem và tải về miễn phí

Tài liệu liên quan