Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2015-2016 - Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
 HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH 
LỚP 9 NĂM HỌC 2015 – 2016
MÔN THI: VẬT LÝ
Thời gian làm bài : 150 phút 
Ngày thi: 24/3/2016
 (Đề thi gồm 5 câu 02 trang)
Câu 1: ( 2,0 điểm)
Trong bình hình trụ, tiết diện đáy là S chứa nước có chiều cao H = 15cm. Người ta thả vào bình một thanh đồng chất, tiết diện đều sao cho nó nổi trong nước thì mực nước dâng lên một đoạn h = 8cm.
Nếu nhấn chìm thanh hoàn toàn thì mực nước sẽ cao bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của nước và thanh lần lượt là D1 = 1g/cm3; D2 = 0,8g/cm3.
Tính công thực hiện khi nhấn chìm hoàn toàn thanh. Biết thanh có chiều dài l = 20cm; tiết diện S’ = 10cm2.	
Câu 2: (2,0 điểm) 
	Dùng một nhiệt lượng kế bằng đồng thau có khối lượng m1 = 200g để xác định nhiệt dung riêng của một miếng kim loại có khối lượng 150g. Lần đầu tiên đổ vào nhiệt lượng kế khối lượng nước là M1 = 200g có nhiệt độ t = 200C và đun miếng kim loại trong hơi nước sôi một lúc lâu rồi thả nhanh vào nhiệt lượng kế. Nhiệt độ cuối cùng của nước là t2 = 300C. Lần thứ 2 cũng làm như vậy nhưng đổ M2 = 300g nước vào nhiệt lượng kế thì nhiệt độ cuối cùng của nước là t2’ = 27,20C. Hãy tính nhiệt dung riêng của miếng kim loại và của đồng thau. Biết nhiệt dung riêng của nước là C = 4200J/kg.K
R1
A R B
C
+
 M
 -
 N
U
Hình 1
Câu 3: (2,0 điểm)
 Một biến trở có giá trị điện trở toàn phần R = 120Ω nối tiếp với một điện trở R1 như hình 1. Nhờ biến trở có thể thay đổi cường độ dòng điện trong mạch từ 0,9A đến 4,5A.
Tính giá trị của điện trở R1.
Tính công suất tỏa nhiệt lớn nhất trên biến trở. Biết rằng mạch điện được mắc vào hiệu điện thế U không đổi.
Câu 4: (2,0 điểm) 
Hiệu điện thế đặt vào mạch UAB = 6V không đổi. Các điện trở R1 = 1,5W, R2 = 3W, đèn có điện trở R3 = 3W. RCD là biến trở con chạy (hình 2). Ampe kế, khóa K và dây nối có điện trở không đáng kể.
K mở, di chuyển con chạy M đến vị trí sao cho RCM = 1W thì cường độ dòng điện qua đèn là 4/9A. Tìm điện trở của biến trở RCD.
Hình 2
Đóng khóa K, công suất tiêu thụ trên R2 là 1,92W. Xác định vị trí con chạy M và tính số chỉ ampe kế khi đó.
Trình bày phương án thí nghiệm xác định giá trị của hai điện trở R1 và R2. Chỉ dùng các dụng cụ sau đây: Một nguồn điện có hiệu điện thế U chưa biết; một điện trở có giá trị R đã biết; một ampe kế có điện trở RA chưa biết. Biết hai điện trở cần đo R1 và R2, một số dây dẫn có điện trở không đáng kể.
Câu 5 : 2.0điểm
 Một màn chắn được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng L = 120cm. Dịch chuyển một điểm sáng S trên trục chính, phía trước thấu kính và dọc theo trục chính của thấu kính, người ta tìm thấy có 2 vị trí của S cách nhau 10 cm đều cho chùm tia ló qua thấu kính tạo ra trên màn chắn một vệt sáng có kích thước bằng kích thước của thấu kính. 
Xác định tiêu cự của thấu kính.
Vẽ hình, từ hình vẽ xác định vị trí đặt S và khoảng cách từ S đến thấu kính để vệt sáng trên màn tạo bởi chùm tia ló khỏi thấu kính có đường kính gấp 2 lần đường kính của thấu kính. 
------------------------Hết-----------------------
Họ và tên thí sinh:.., Số báo danh:
Chữ ký của giám thị 1:..; Chữ ký của giám thị 2:.
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
 HẢI DƯƠNG
HƯỚNG DẪN CHẤM
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH 
LỚP 9 NĂM HỌC 2015 – 2016
MÔN THI: VẬT LÝ
(Hướng dẫn chấm gồm  trang)
Câu
Nội dung
Điểm
1
 Gọi tiết diện và chiều dài thanh là S’ và l. Ta có trọng lượng của thanh:	P = 10.D2.S’.l 
Thể tích nước dâng lên bằng thể tích phần chìm trong nước :
	V = ( S – S’).h
Lực đẩy Acsimet tác dụng vào thanh :
 F1 = 10.D1(S – S’).h 
Do thanh cân bằng nên: P = F1 
Þ 10.D2.S’.l = 10.D1.(S – S’).h
Þ (*) 
0,25
Khi thanh chìm hoàn toàn trong nước, nước dâng lên một lượng bằng thể tích thanh.
Gọi Vo là thể tích thanh. Ta có : Vo = S’.l
Thay (*) vào ta được:
Lúc đó mực nước dâng lên 1 đoạn Dh
 ( so với khi chưa thả thanh vào)
0,25
0,25
Từ đó chiều cao cột nước trong bình là: H’ = H +Dh =H +
	 H’ = 25 cm	
0,25
b. Lực tác dụng vào thanh lúc này gồm : Trọng lượng P, lực đẩy Acsimet F2 và lực tác dụng F. Do thanh cân bằng nên :
F = F2 - P = 10.D1.Vo – 10.D2.S’.l
F = 10( D1 – D2).S’.l = 2.S’.l = 0,4 N
0,25
Từ pt(*) suy ra :
Do đó khi thanh đi vào nước thêm 1 đoạn x có thể tích DV = x.S’ thì nước dâng thêm một đoạn:	
Mặt khác nước dâng thêm so với lúc đầu: 
	 nghĩa là : 
Vậy thanh được di chuyển thêm một đoạn:
x +
0,25
0,25
Và lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F = 0,4 N nên công thực hiện được:
0,25
2
Gọi c1, c2 lần lượt là nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế và của miếng kim loại
Lần 1:Đổ 200g nước có nhiệt độ t1 = 200C vào nhiệt lượng kế rồi thả miếng kim loại có nhiệt độ t = 1000C vào nhiệt lượng kế
- Nhiệt độ cân bằng t2 = 200 C
- Nhiệt lượng do miếng kim loại toả ra là 
Q1 = m2c2(t – t2) (J)
- Nhiệt lượng thu vào của nước và nhiệt lượng kế là
Q2 = (M1c + m1c1).(t2 – t1) (J)
Phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2 
0,25
ó m2c2(t- t2) = (M1c +m1c1)(t2- t1)
ó c2 = (M1c +m1c1)(t2- t1)/m2(t – t2)
ó c2 = (M1c +m1c1)(30 - 20)/m2(100 - 30)2 = (M1c +m1c1).10/m2.70
ó c2 = (M1c +m1c1)/7m2	(1)
0,5
Lần 2: Làm tương tự lần 1, đổ 300g nước vào nhiệt lượng kế. Thả miếng kim loại có nhiệt độ t = 100oc vào lượng kế.
 Nhiệt độ cân bằng nhiệt t2, =27,20c
Nhiệt lượng tỏa ra của miếng kim loại 
 Q3 =m2c2(t – t2,) (J)
Nhiệt lượng thu vào của nhiệt lượng kế chứa nước
 Q4 = (M2c + m1c1)(t2, - t1) (J)
Phương trình cân bằng nhiệt: Q3 = Q4
0,25
ó m2c2(t – t2,) = (M2c + m1c1)(t2, - t1) 
ó m2c2(100 – 27,2) = (M2c + m1c1)(27,2 - 20) 
 ó m2c272,8 = (M2c + m1c1)7,2 (2)
 Thay (1) vào (2) ta được:
(2) ó 72,8.m2(M1c +m1c1)/7m2 = (M2c + m1c1)7,2
 ó 10,4M1c + 10,4m1c1 = 7,2M2c + 7,2m1c1
 ó (10,4 – 7,2)m1c1 = 7,2M2c – 10,4M1c
 ó c1 = (7,2M2c – 10,4M1c)/3,2m1
0,5
 ó c1 = (7,2.0,3.4200– 10,40,2.4200)/3,2.0,2
 ó c1 = 525 (J/kg.k) (3)
 Thay (3) vào (1)
c2 = (0,2.4200 + 0,2.525)/7.0,15
c2 = 900 (J/kg.k)
0,25
vậy: c1 = 525 (J/kg.k), C2 = 900 (J/kg.k)
 0,25
3
a) Ia = I = U/Rtd => Ia max khi Rtd min ; Ia min khi Rtd max 
Cường độ dòng điện lớn nhất khi con chạy ở vị trí A và nhỏ nhất khi con chạy C ở vị trí B của biến trở.
Ta có khi con chạy ở A: 
0,25
0,25
Và khi con chạy ở B: 
0,5
Giải hệ (1) và (2) ta được: R1 = 30(Ω); U = 135(V)
Vậy giá trị điện trở R1 =30Ω.
0,2 5
b) 0,75 điểm
Gọi Rx là phần điện trở từ A đến C trên biến trở. Công suất tỏa nhiệt trên Rx là:
0,25
Để Px đạt giá trị cực đại thì phải cực tiểu. Áp dụng bất đẳng thức cosi ta thấy biểu thức đạt cực tiểu Rx = R1 = 30.
0,5
Thay Rx = 30Ω vào (3) ta được:
 0,25
4
a. + Khi K mở mạch điện gồm : 
+ ==
 Rtđ =RCM ++ R1 = 1++1,5 = 2,5 + 
 Rtđ = Ω
+ Cường độ dòng điện qua mạch chính: I = = 
+ Hiệu điện thế hai đầu R2 : 
 U2 == = . = (V)
+ Cường độ dòng điện qua đèn : 
Iđ = =.= A RMD = 3 
Vậy RCD = RCM + RMD = 3 + 1 = 4
0,5
b. + Khi K đóng chặp A≡D≡C mạch điện gồm: 
+ Ta có: PR2 = I22R2 èI2 = A lại có 
èRCM = RMD = 2.
 + IA = ICM = = 0,4A.
0,5
Bố trí thí nghiệm như các hình vẽ.
A
U
R
RA
Hình 1
I0
A
U
R1
RA
Hình 2
I1
A
U
R2
RA
Hình 3
I2
A
U
R1
RA
Hình 4
I
R2
0,5
Hình 1 : Cường độ dòng điện chạy trong mạch là : (1) Hình 2 : Cường độ dòng điện chạy trong mạch là : (2)
Hình 3 : Cường độ dòng điện chạy trong mạch là :  (3)
Hình 4 : Cường độ dòng điện chạy trong mạch là : (4)
0,25
- Lấy pt(4) trừ pt(3) ta được: 	 (5)	
- Lấy (4) trừ (2) ta được: (6)
- Lấy (1) trừ (2) ta được: (7)
- Chia cả hai vế của pt(7) cho pt(5) ta được:
 (8)
- Tiến hành tương tự: (9)
 Với giá trị của R đã biết, các giá trị về cường độ dòng điện thì xác định được nhờ ampe kế.
Thay các giá trị đo được vào pt (8) và pt (9) thì ta xác định được giá trị cần tìm của R1 và R2.
0,25
5
a. Hai vị trí của S ứng với vệt sáng trên màn bằng đường rìa TK là:
 - S nằm tại tiêu điểm cho chùm tia ló song song với trục chính tới mép TK 
- S cho ảnh thật S’ ở chính giữa TK và màn. Khi đó ta có d’ = 60 cm , d = f + 10 
=> => f = 20cm
0,25
0,25
0,5
b. 
TH1 S cho ảnh thật: 
HS vẽ hình đúng
HS tìm đúng: d’ = 40cm => d = 40cm 
TH2 S cho ảnh ảo: 
HS vẽ hình đúng 
Hs tìm đúng: d’ = 120 cm => d = 120/7 cm.
0.25
0,25
0,25
0,25
Lưu ý: Học sinh làm theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa.