Đề thi khảo sát học sinh giỏi môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2014-2015 - Trường THCS thị trấn Gia Lộc (Có đáp án)

PHÒNG GIÁO DỤC GIA LỘC
TRƯỜNG THCS THỊ TRẤN GIA LỘC
ĐỀ THI KS HỌC SINH GIỎI 
Môn thi: Vật lý 9
Năm học 2014 - 2015
Thời gian làm bài: 150 phút
Đề này gồm 01 trang
Câu 1 (2,5 điểm)
Hai quả cầu đặc, thể tích mỗi quả là V = 200cm3, được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không co dãn, thả trong nước (Hình 1). Khối lượng riêng của quả cầu bên trên là D1 = 300 kg/m3, còn khối lượng riêng của quả cầu bên dưới là D2 = 1200 kg/m3. Hãy tính :
Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu phía trên khi hệ vật cân bằng ? 
Lực căng của sợi dây. Cho khối lượng riêng của nước là Dn = 1000kg/ m3 
Hình 1
Câu 2 (2,0 điểm)
 Có ba chai sữa giống nhau, đều có nhiệt độ t0= 200C. Người ta thả chai sữa thứ nhất vào phích đựng nước ở nhiệt độ t = 420C. Khi đạt cân bằng nhiệt, chai sữa thứ nhất nóng tới nhiệt độ t1 = 380C, lấy chai sữa này ra và thả vào phích nước đó một chai sữa thứ hai. Đợi đến khi cân bằng nhiệt xảy ra, người ta lấy chai sữa ra rồi tiếp tục thả chai sữa thứ ba vào. Hỏi ở trạng thái cân bằng nhiệt chai sữa thứ ba này có nhiệt độ là bao nhiêu? Giả thiết không có sự mất mát năng lượng nhiệt ra môi trường xung quanh. 
Câu 3 (1,5 điểm): 
 Cho mạch điện như sơ đồ (Hình 2). Biết R1 = 6 Ω; R2 = R3 = 20 Ω; R4 = 2Ω.
1) Tính điện trở của đọan mạch AB khi K đóng
 và mở.
2) Khi K đóng và mở hiệu điện thế giữa 2
đầu A và B được duy trì 24V thì cường độ dòng
 điện qua R2 là bao nhiêu?
+	K	 R1	 -	
	 	 	 R2	 R3	 R4
	Hình 2
Câu 4 (2,5 điểm): Cho mạch điện gồm điện trở Rx mắc nối tiếp với đoạn mạch AB có hai điện trở R1 = 6 , R2 = 24. Biết công suất toả nhiệt trên đoạn mạch AB có giá trị không đổi bằng 30W khi hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp hoặc song song.
+
-
A
B
+
-
M
C
Ÿ
Ÿ
N
Ÿ
a) Tìm Rx và hiệu điện thế U của nguồn.
b) Cho biết U không đổi. Tìm Rx để công suất toả nhiệt trên Rx có giá trị lớn nhất và tính giá trị đó.
Câu 5 (1,5 điểm) 
a) Phát biểu quy tắc bàn tay trái.
b) Cho một ống dây AB và một đoạn dây dẫn MN có dòng điện chạy qua đặt gần nhau như hình vẽ: Hãy tìm chiều dòng điện chạy qua các vòng dây, tên các cực từ của ống dây và biểu diễn lực điện từ tác dụng tại điểm C
PHÒNG GD VÀ ĐT GIA LỘC 
TRƯỜNG THCS THỊ TRẤN GIA LỘC
HƯỚNG DẪN CHẤM
ĐỀ THI KS HỌC SINH GIỎI
Môn thi Vật lý 9
Năm học 2014 - 2015
(Hướng dẫn chấm gồm 03 trang)
Câu
Phần
Nội dung
Điểm
1
2,5
điểm
a
Mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực :
Trọng lực, lực đẩy Acsimet, lực 	
căng của sợi dây (Hình vẽ) 
Do hệ vật đứng cân bằng nên ta có :
 P1 + P2 = F1 + F2 
 10D1V+ 10D2V = 10DnV1+ 10DnV
(V1 là thể tích phần chìm của quả 
 cầu bên trên ở trong nước) 
D1V + D2V = DnV1 + DnV
Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu bên trên là : 
 V2 = V – V1 = 200 - 100 = 100 (cm3) 
0,5
0,25
0,25
0,5
0,25
b
Do quả cầu dưới đứng cân bằng nên ta có :
 P2 = T + F2
T = P2 - F2
T = 10D2V – 10DnV 
T = 10V( D2 – Dn ) 
T = 10. 200. 10-6( 1200 – 1000 ) = 0,4 ( N)
Vậy lực căng của sợi dây là 0,4 N
0,25
0,25
0,25
2
2,0
điểm
- Gọi q1 là nhiệt lượng do phích nước tỏa ra để hạ nhiệt độ xuống 10C, q2 là nhiệt lượng để chai sữa tăng lên 10C.
- Gọi t2, t3 lần lượt là nhiệt độ cân bằng sau khi thả vào phích nước của chai sữa thứ hai và thứ ba.
- Theo bài ra ta có:
+ Sau lần đổ thứ nhất: q1(t - t1) = q2(t1 - t0). (1)
+ Sau lần đổ thứ hai : q1(t1 - t2) = q2(t2 - t0). (2)
Từ (1) và (2) ta tính được: t2 = 34,70C
+ Sau lần đổ thứ ba: q1(t2 - t3) = q2(t3 - t0) (3)
Từ đó tính được t3 = 320C
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,5
3 
1,5
điểm
a
b
- Khi K mở thì R3 nt với đoạn mạch (R1 nt R2//R4) nên ta có :	0,5đ
 RAB = R3 + = = 20 + 52/28 = 21,86(Ω)	1,0đ
- Khi K đóng thì R4 nt với đm (R2//R3) nên ta có:
+ R1 được mắc vào AB nên R1// R4 nt(R2//R3)	0,5đ
- Tính được : R234 = = = 12(Ω)	0,5đ
- Tính được : R’AB = 4 (Ω)	0,5đ
	2,0đ
Từ câu a ta có : 
cường độ dòng điện qua mạch chính khi K mở :
 I = = 1,1(A)	0,25đ
Áp dụng tính chất đoạn mạch song song (R12//R4) 
ta có: hay 	0,5đ
Vậy cường độ dòng điện qua R2 là:
=> = 0,079(A)	0,25đ
+ Cường độ qua R4 khi K đóng : I4 = I3 + I2 = = 2 (A)	0,5đ
+ Cường độ qua R2 là : Vì R2 = R3 nên I2 = I3 => I2 = 1A
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
4
2,5
điểm
a
b
* Khi R1nt R2 điện trở tương đương của cả mạch: 
 R = R1 + R2 + Rx = 30 + x ()
+ I = 
+ Công suất toả nhiệt trên đoạn mạch AB là: 
PAB = I2R12= (W) (1)
*Khi R1//R2
+ Điện trở tương đương của cả mạch: 
R’ = ()
+ I’ = 
+ Công suất toả nhiệt trên đoạn mạch AB là: 
P’ = (W) (2)
Từ (1) và (2) suy ra: x= 12 ()
Thay x= 12 và PAB = 30W vào (1) ta được: U2 = (12 + 30)2
U= 42 (V)
Ta có công suất toả nhiệt trên trên Rx tăng khi cường độ dòng điện qua Rx tăng Rtđ giảm. Do đó ta chọn đoạn mạch gồm Rxnt (R1//R2)
Từ câu 1 ta có công suất toả nhiệt trên Rx là:
Px=
Px đạt giá trị lớn nhất khi và chỉ khi đạt giá trị nhỏ nhất
áp dụng hệ quả bất đẳng thức CôSi cho hai số dương và có tích bằng 4,8 không đổi ta có đạt giá trị nhỏ nhất khi và chỉ khi = x= 4,8 ().
Khi đó Px= 92(W)
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
5
1,5
điểm
a
b
Phát biểu quy tắc bàn tay trái: 
Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90o chỉ chiều của lực điện từ.
-
M
+
A
B
+
-
C
Ÿ
Ÿ
N
N
S
 Å 
Tìm chiều dòng điện chạy qua các vòng dây, tên các cực từ của ống dây và biểu diễn lực điện từ tác dụng tại điểm C.
- Xác định đúng chiều dòng điện
- Xác định đúng cực từ của ống dây
- Xác định đúng chiều của lực điện từ 
0,75
0,25
0,25
0,25
---------------- Hết -----------------