Đề thi HSG cấp tỉnh THCS năm học 2019-2020 Sở GD Quảng Nam môn vật lý 9 (có lời giải)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP TỈNH QUẢNG NAM NĂM HỌC 2019-2020 Môn thi : VẬT LÝ ĐỀ CHÍNH THỨC
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
(Đề thi có 02 trang)
Ngày thi : 10/6/2020
Bài 1 (4 điểm). Một xe điện đi qua sân ga với vận tốc không đổi và khoảng
thời gian từ khi đầu xe điện ngang với đầu sân ga và khi đuôi của nó ngang với đầu
kia của sân ga là 18 giây. Một xe điện khác cũng chuyển động với vận tốc không đổi
nhưng theo chiều ngược lại, đi qua sân ga này hết 14 giây. Xác định khoảng thời
gian khi hai xe điện này đi qua nhau (tức là từ thời điểm hai đầu xe gặp nhau tới khi
hai đuôi xe ngang bằng nhau). Biết rằng hai xe có chiều dài bằng nhau và bằng nửa chiều dài sân ga.
Bài 2 (2 điểm). Một vật A có khối lượng riêng D cần xác định được treo vào
đầu một đòn bẩy, một vật B được treo vào đầu kia ở vị trí có khoảng cách l1 và hệ
thống ở trạng thái cân bằng. Sau đó, vật A được ngâm hoàn toàn trong một chất lỏng
có khối lượng riêng D , để 0
đòn bẩy cân bằng vật B phải treo ở vị trí có khoảng cách
l2. Tính khối lượng riêng D của vật A theo l1, l2 và D0.
Bài 3 (4 điểm). Một bình cách nhiệt hình trụ chứa khối nước đá cao 25cm ở
nhiệt độ - 20°C. Người ta rót nhanh một lượng nước vào bình tới khi mặt nước
cách đáy bình 45cm. Khi đã cân bằng nhiệt, mực nước trong bình giảm đi 0,5cm
so với khi vừa rót nước. Cho biết khối lượng riêng của nước và nước đá lần lượt
là Dn = 1000kg/m3 và Dd = 900kg/m3, nhiệt dung riêng của nước, nhiệt dung
riêng của nước đá và nhiệt nóng chảy của nước đá tương ứng là Cn=
4200J/kg.độ, Cnd =2100J/kg.độ,  = 340000J/kg. Xác định nhiệt độ của nước rót
vào bình? Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa nước và nước đá với môi trường.
Bài 4 (3 điểm). Để xác định vị trí chỗ bị chập d
CC’của một dây điện thoại đôi dài d = 4km, người ta nối C A B
phía đầu dây AA’ với nguồn điện có hiệu điện thế 15V; A
một ampe kế có điện trở không đáng kể mắc trong mạch ở
phía nguồn điện thì thấy khi đầu dây kia BB’ bị tách ra thì A’ ampe kế chỉ I B’
1 = 1A, nếu đầu dây kia bị nối tắt thì ampe kế x C’
chỉ I2 = 1,8A. Tìm vị trí chỗ bị chập và điện trở R của phần
dây bị chập. Cho biết điện trở của một đơn vị dài của dây điện thoại đơn là 1,25Ω/km.
Bài 5 (4 điểm). Mạch điện gồm hai loại bóng đèn có ghi 6V-3W và 3V-1W
được mắc thành 5 dãy song song rồi mắc nối tiếp với điện trở R. Điện trở R là một
cuộn dây gồm 125 vòng quấn một lớp quanh hình trụ bằng sứ có đường kính tiết Trang 1
diện là 2cm. Dây làm bằng chất có điện trở suất là 7 3.10   m  và có đường kính
tiết diện 1mm. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch không đổi và bằng 12V.
1. Hãy xác định điện trở R, số lượng bóng đèn đã sử dụng theo từng loại, khi
các bóng đèn đều sáng bình thường.
2. Nếu không có điện trở R, hãy tìm một cách mắc các bóng đèn trên để tất cả
các đèn đều sáng bình thường khi hiệu điện thế hai đầu mạch vẫn là 12V. Biết điện
trở của các đèn không thay đổi. Bỏ qua điện trở của các dây nối.
Bài 6 (3 điểm). Một nguồn sáng điểm đặt trên trục chính của thấu kính hội tụ
có tiêu cự bằng 8cm, ban đầu cách thấu kính 12cm. Giữ vật sáng cố định.
1. Thấu kính dịch chuyển 1 đoạn nhỏ theo phương vuông góc với trục chính với
vận tốc 1 m/s. Hỏi ảnh của nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc là bao nhiêu?
2. Thấu kính dịch chuyển 1 đoạn 4cm theo phương trục chính, ra xa vật với vận
tốc 1 m/s. Hỏi ảnh của nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc trung bình là bao nhiêu?
Thấu kính dịch chuyển theo
Thấu kính dịch chuyển dọc
phương vuông góc với trục chính theo trục chính S F F’ S S F F’ O F F’ O O
………………………Hết……………………………..
( Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
KỲ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 CẤP TỈNH TẠO NĂM HỌC 2019-2020 QUẢNG NAM
HƯỚNG DẪN CHẤM CHÍNH THỨC MÔN VẬT LÍ
Bài 1. (4 điểm) Một xe điện đi qua sân ga với vận tốc không đổi và khoảng thời
gian từ khi đầu xe điện ngang với đầu sân ga và khi đuôi của nó ngang với đầu kia
của sân ga là 18 giây. Một xe điện khác cũng chuyển động với vận tốc không đổi
nhưng theo chiều ngược lại, đi qua sân ga này hết 14 giây. Xác định khoảng thời
gian khi hai xe điện này đi qua nhau (tức là từ thời điểm hai đầu xe gặp nhau tới
khi hai đuôi xe ngang bằng nhau). Biết rằng hai xe có chiều dài bằng nhau và bằng
nửa chiều dài sân ga. Câu Đáp án Điểm
Chiều dài của sân ga là d, chiều dài của tàu là d/2.
Vận tốc của tàu thứ nhất là: d d  1,0 2 d v   1 t 12 1
Vận tốc của tàu thứ nhất là: 1,0 Trang 2 d d  3 2 d v   1 t 28 2
Khi hai đầu tàu gặp nhau, hai đuôi tàu cách nhau d
Thời gian hai tàu đi qua nhau là thời gian kể từ lúc hai đầu tàu gặp 1,0
nhau đến lúc hai đuôi tàu gặp nhau d d 21 t    s  5, 25s v  v d 3d 4 1 2  1,0 12 28 Trang 3
Bài 2 (2 điểm) Một vật A có khối lượng riêng D cần xác định được treo vào đầu
một đòn bẩy, một vật B được treo vào đầu kia ở vị trí có khoảng cách l1 và hệ thống
ở trạng thái cân bằng. Sau đó, vật A được ngâm hoàn toàn trong một chất lỏng có
khối lượng riêng D0, để đòn bẩy cân bằng vật B phải treo ở vị trí có khoảng cách l2.
Tính khối lượng riêng D của vật A theo l1, l2 và D0. Câu Đáp án Điểm Đòn bẩy cân bằng: P l  P l A B 1 0,5 l P  P B A l1
Nhúng vật A vào chất lỏng, đòn bẩy cân bằng
(P  F )l  P l A A B 2 0,5 l P  (P  F ) B A A l 2 l l l l l P
 (P  F )  P (  )  F A A A A A l l l l l 1 2 2 1 2 0,5 l l l D(  )  D 0 l l l 2 1 2
Khối lượng riêng của quả cầu A l1 D  D0 l  0,5 l 1 2 Trang 4
Bài 3 (4 điểm) Một bình cách nhiệt hình trụ chứa khối nước đá cao 25cm ở nhiệt
độ - 20°C. Người ta rót nhanh một lượng nước vào bình tới khi mặt nước cách
đáy bình 45cm. Khi đã cân bằng nhiệt, mực nước trong bình giảm đi 0,5cm so
với khi vừa rót nước. Cho biết khối lượng riêng của nước và nước đá lần lượt là
Dn = 1000kg/m3 và Dd = 900kg/m3, nhiệt dung riêng của nước, nhiệt dung
riêng của nước đá và nhiệt nóng chảy của nước đá tương ứng là Cn=
4200J/kg.độ, Cnd =2100J/kg.độ,  = 340000J/kg. Xác định nhiệt độ của nước rót
vào bình? Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa nước và nước đá với môi trường. Câu Đáp án Điểm
Tỉ lệ độ cao giữa nước đá và nước do nước đá tan ra là: h D n d   0,9 1,0 h D d n
Độ cao của mực nước trong bình giảm:
h  h  0,5cm d n 1,0
Độ cao của phần nước đá tan:
h  0,9h  0,5c
m  h  5cm d d d
Phương trình cân bằng nhiệt:
C h D 20  h D  C .h D t 1,0 d 0d d d d n 0n n
2100.25.0,9.20  340000.5.0,9  4200.20.t 1,0 0 t  29, 46 C Trang 5
Bài 4 (3 điểm). Để xác định vị trí chỗ bị chập CC’của d C
một dây điện thoại đôi dài d = 4km, người ta nối phía đầu A B
dây AA’ với nguồn điện có hiệu điện thế 15V; một ampe A
kế có điện trở không đáng kể mắc trong mạch ở phía
nguồn điện thì thấy khi đầu dây kia BB’ bị tách ra thì A’ ampe kế chỉ I B’
1 = 1A, nếu đầu dây kia bị nối tắt thì ampe x C’
kế chỉ I2 = 1,8A. Tìm vị trí chỗ bị chập và điện trở R của
phần dây bị chập. Cho biết điện trở của một đơn vị dài của dây điện thoại đơn là 1,25Ω/km. Câu Đáp án Điểm
Điện trở tương đương của mạch khi đầu BB’ tách ra
R  2x  R 0,5 1
Dòng điện qua Ampe kế khi đó U 15 15 I    1,0A 1 R 2 x  R 2.1, 25.x  R 0,5 1
2,5x  R  15 (1)
Điện trở tương đương của mạch khi đầu BB’ chập lại .2
R .(d  x). R  2 x  0,5 2 R  2.(d  x).
Dòng điện qua Ampe kế khi đó U 15 I   2 R .2
R .(d  x) 2
2 x  R  2.(d  x) 0,5
15R  2.(d  x) 
xR   d  x  1,8A 2 2 .( )  .2
R .(d  x) 2
3,75x  27,5x  R  50  0 (2)
Từ các phương trình (1)và (2) ta được 2 0,5
3,75x  25x  35  0 x= 2 km , R =10Ω 0,5 Trang 6
Bài 5 (4 điểm) Mạch điện gồm hai loại bóng đèn có ghi 6V-3W và 3V-1W được
mắc thành 5 dãy song song rồi mắc nối tiếp với điện trở R. Điện trở R là một cuộn
dây gồm 125 vòng quấn một lớp quanh hình trụ bằng sứ có đường kính tiết diện là
2cm. Dây làm bằng chất có điện trở suất là 7 3.10   m
 và có đường kính tiết diện
1mm. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch không đổi và bằng 12V.
1. Hãy xác định điện trở R, số lượng bóng đèn đã sử dụng theo từng loại, khi
các bóng đèn đều sáng bình thường.
2. Nếu không có điện trở R, hãy tìm một cách mắc các bóng đèn trên để tất cả
các đèn đều sáng bình thường khi hiệu điện thế hai đầu mạch vẫn là 12V. Biết điện
trở của các đèn không thay đổi. Bỏ qua điện trở của các dây nối Câu Đáp án Điểm
Chiều dài dây dẫn làm điện trở: l 125. .
d , d là đường kính tiết diện hình trụ  0,5 Điệ l  125. .0, 02 n trở: 7 R    3.10   S .  0,5.10  3 2 3
Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế hai đầu mỗi loại đèn
phải bằng hiệu điện thế định mức của chúng.
Cường độ dòng điện định mức của mỗi đèn: 0,5 P 3 P 1 1 2 I    0,5A;I   A 1 2 U 6 U 3 1 2
Vì I1 khác I2 nên đèn 6V-3W không thể mắc nối tiếp với đèn 3V- 1 6W .
Cụm đèn mắc nối tiếp với R nên hiệu điện thế giữa hai đầu cụm đèn 0,5
nhỏ hơn 12V và chỉ có thể là 6V. Do đó mỗi dãy gồm 01 đèn loại 6V-3W hoặc 02 đèn 3V-1W.
Gọi số dãy mắc toàn đèn 6V-3W là m, số dãy mắc toàn đèn 3V-1W là n.
- Cường độ dòng điện trong mạch chính: I  mI  nI (1); Với 1 2 12  6 0,5 I   2A 3 Mặt khác: m + n = 5 (2)
Từ (1), (2) ta có: m = 2 dãy và n = 3 dãy.
Số bóng đèn là 8, trong đó 2 bóng loại 6V-3W, 6 bóng loại 3V-1W 0,5
Nếu không có điện trở R thì 8 bóng đèn (2 bóng loại 6V-3W, 6
bóng loại 3V-1W) nói trên chỉ có thể mắc theo hai cách sau để thỏa
mãn điều kiện tất cả các đèn đều sáng bình thường. 2 0,5 0,5 Trang 7
Bài 6 (3 điểm) Một nguồn sáng điểm đặt trên trục chính của thấu kính hội tụ có
tiêu cự bằng 8cm, ban đầu cách thấu kính 12cm. Giữ vật sáng cố định.
1. Thấu kính dịch chuyển 1 đoạn nhỏ theo phương vuông góc với trục chính với
vận tốc 1 m/s. Hỏi ảnh của nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc là bao nhiêu?
2. Thấu kính dịch chuyển 1 đoạn 4cm theo phương trục chính, ra xa vật với vận
tốc 1 m/s. Hỏi ảnh của nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc trung bình là bao nhiêu?
Thấu kính dịch chuyển theo
Thấu kính dịch chuyển dọc
phương vuông góc với trục chính theo trục chính S F F’ S S F F’ O F F’ O O Câu Đáp án Điểm
Khi chưa dịch chuyển thấu kính, bằng cách vẽ hình (có thể sử dụng
công thức thấu kính) tìm được vị trí của ảnh S1 của S cho bới thấu
kính cách thấu kính OS1 = 24cm. P’ 0,5 S S1 O F’ 1
Sau khi dịch chuyển thấu kính theo phương vuông góc với với trục
chính 1 đoạn y, Ảnh của S dịch chuyển cùng chiều thấu kính. Bằng
cách vẽ xác định được ảnh dịch chuyển đoạn S1S1’ = 3y. S S1 y F’ 1,5 3 O y S2
Vậy vận tốc dịch chuyển của ảnh là v’= 3v = 3m/s
Sau khi dịch chuyển thấu kính theo phương trục chính 1 đoạn x =
4cm, Ảnh của S dịch chuyển ngược chiều thấu kính đến điểm S2.
Bằng cách vẽ hình (có thể sử dụng công thức thấu kính) tìm được vị
trí của ảnh S2 của S cho bởi thấu kính cách thấu kính d’ = 16 cm.
Khi đó khoảng cách từ nguồn sáng S đến ảnh là SS2 = 32cm. x 2 P’ 1,0 S S2 S1 O F’
Vậy ảnh đã dịch chuyển 1 đoạn: SS1 - SS2 = 36 - 32 = 4cm
Vậy vận tốc trung bình dịch chuyển của ảnh bằng vận tốc dịch chuyển của thấu kính Trang 8