Đề thi chọn học sinh giỏi cấp huyện môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2017-2018 - Phòng GD&ĐT Bình Giang (Có đáp án)

PHÒNG GD&ĐT BÌNH GIANG
ĐỀ CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
 NĂM HỌC 2017 - 2018
MÔN: VẬT LÝ - LỚP 9
Thời gian làm bài: 150 phút
(Đề bài gồm 01 trang)
Câu 1 (2,0 điểm).
Một quả cầu bằng nhôm, ở ngoài không khí có trọng lượng 1,755N. Hỏi phải khoét lõi quả cầu một phần có thể tích là bao nhiêu rồi hàn kín lại để khi thả vào nước quả cầu nằm lơ lửng trong nước. Biết trọng lượng riêng của nhôm và nước lần lượt là 27000N/m3 và 10000 N/m3.
Câu 2 (2,0 điểm). 
Có một phích đựng nước nóng, một chiếc cốc và một nhiệt kế đặt trong phòng có nhiệt độ 200C. Rót nước nóng từ phích vào đầy cốc có để sẵn nhiệt kế, sau khi cân bằng nhiệt thì nhiệt kế chỉ 600C. Đổ nước trong cốc đi và rót ngay nước nóng trong phích vào đầy cốc, khi cân bằng nhiệt thì nhiệt kế chỉ 750C. Hỏi nước trong phích có nhiệt độ là bao nhiêu? (coi nhiệt lượng trao đổi với không khí là không đáng kể).
E
.
.
R1
R3
R2
R4
A
A+
 B
C
D
F
R5
K
Hình 1
Câu 3 (2,5 điểm).
 Cho mạch điện như hình vẽ 1, trong đó: UAB=26V không đổi, R1=5, R2=4, R3=18, R4=9, R5 là một biến trở. Điện trở của dây nối, khóa K và ampe kế không đáng kể.
 a) Mở khóa K. Điều chỉnh để R5 =3. Tìm số chỉ của ampe kế khi đó.
 b) Đóng khóa K. Tìm giá trị R5 để công suất tỏa nhiệt trên nó đạt giá trị lớn nhất. Tính giá trị lớn nhất đó.
_
B
A
+
E
F
R1
D
C
R2
A1
A2
A3
Câu 4 (2,5 điểm).
Cho mạch điện như hình vẽ 2. Biết UAB không đổi, R1 = 18 W, R2 = 12 W, biến trở có điện trở toàn phần là Rb = 60 W, điện trở của dây nối và các ampe kế không đáng kể. Xác định vị trí con chạy C sao cho:
 a) Ampe kế A3 chỉ số không.
Hình 2
 b) Hai ampe kế A1, A2 chỉ cùng giá trị.
 c) Hai ampe kế A1, A3 chỉ cùng giá trị.
Câu 5 (1,0 điểm).
Trong tay chỉ có 1 chiếc cốc thủy tinh hình trụ thành mỏng, bình lớn đựng nước, thước thẳng có vạch chia tới milimet. Hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của một chất lỏng nào đó và khối lượng riêng của cốc thủy tinh. Cho rằng bạn đã biết khối lượng riêng của nước. 
.......................Hết........................
Họ tên học sinh:..Số báo danh:......................
Chữ kí giám thị 1: .......... Chữ kí giám thị 2:.............
PHÒNG GD&ĐT BÌNH GIANG
HƯỚNG DẪN CHẤM THI HSG GIỎI LỚP 9
NĂM HỌC 2017 - 2018
MÔN: VẬT LÍ - LỚP 9
(Hướng dẫn chấm gồm 03 trang)
Câu
Đáp án
Điểm
1
Gọi thể tích lỗ khoét là V1(m3).
Thể tích toàn bộ quả cầu đặc là: V=
0,5đ
Trọng lượng phần lỗ khoét là : P1 = dnhôm.V1 = 27000. V1 (N)
0,25đ
Lực đẩy Acsimet tác dụng lên quả cầu khi đã bị khoét rồi hàn kín lại là : FA = dnước. V = 10000.0,000065 = 0,65N
0,5đ
Để quả cầu nằm lơ lửng trong nước thì :
P – P1 = FA
0,25đ
1,755 – 27000.V1 = 0,65
27000.V1 = 1,105
V1 
Vậy thể tích phần nhôm bị khoét đi là: 0,00041m3
0,5đ
2
Gọi q1, q2 lần lượt là nhiệt dung của cốc cùng nhiệt kế và của nước nóng trong cốc.
Gọi tx là nhiệt độ của nước nóng trong phích, t0 , t1, t2 lần lượt là nhiệt độ phòng, nhiệt độ cân bằng lần 1 và lần 2.
0,25đ
Khi rót nước nóng vào đầy cốc lần 1 thì nước nóng toả nhiệt, cốc và nhiệt lượng kế thu nhiệt.
Nhiệt lượng cốc và nhiệt lượng kế thu vào là:
Q1 = q1.(t1 – to) = q1.40
0,25đ
Nhiệt lượng nước nóng toả ra là:
Q2 = q2.(tx – t1) = q2.(tx – 60)
0,25đ
Ta có phương trình cân bằng nhiệt lần 1.
q1.40 = q2.(tx – 60) (1)
0,25đ
Khi rót nước nóng vào đầy cốc lần 2.
Nhiệt lượng cốc và nhiệt lượng kế thu vào là:
Q3 = q1.(t2 – t1)
0,25đ
Nhiệt lượng nước nóng toả ra là:
Q4 = q2.(tx – t2)
0,25đ
Ta có phương trình cân bằng nhiệt lần 2.
q1.(t2 – t1) = q2.(tx – t2) => q1.15 = q2.(tx – 75) (2)
lấy (1) : (2) được tx = 84o C
0,25đ
0,25đ
3a
* Khi K mở, mạch điện gồm: R1nt[R2//(R4ntR5)]ntR3
0,25đ
* Ta có:
; 
; 
0,25đ
0,25đ
Số chỉ của ampe kế là: 
0,25đ
3b
* Khi K đóng, mạch gồm: R1nt([R2nt(R3//R4)]//R5)
0,25đ
* Ta có:
0,25đ
0,25đ
0,25đ
* Công suất tỏa nhiệt trên R5 là:
0,25đ
* Công suất tỏa nhiệt trên R5 lớn nhất khi và chỉ khi: có giá trị nhỏ nhất.
* Mà: 
Nên có giá trị nhỏ nhất bằng 120 . 
Khi đó công suất tỏa nhiệt lớn nhất trên R5 là:
0,25đ
4a
a. Ampe kế 3 chỉ 0, ta có mạch cầu cân bằng:
R1/ REC =R2 /RCF = (R1 + R2) /Rb
=> REC = R1. Rb / ( R1 + R2) = 36W.
0,25 đ
 REC / Rb = 3/5.Vậy con chạy C nằm ở vị trí cách E là 3/5 EF
0,25đ
4b
Hai ampe kế A1 và A2 chỉ cùng giá trị
UAC = I1.R1 = I2.REC vì I1 = I2 nên R1 = REC = 18 W, RFC = 42W 
0,5đ
Vậy con chạy C ở vị trí sao cho EC/EF = 3/10
0,25đ
4c
Hai ampe kế A1 và A3 chỉ cùng giá trị
* Trường hợp 1: Dòng qua A3 chạy từ D đến C
I1 = I3 => I 2 = I1 – I3 = 0 => UCB = 0
Điều này chỉ xảy ra khi con chạy C trùng F.
0,5đ
* Trường hợp 2: Dòng qua A3 chạy từ C đến D
I2 = I1 + I3 = 2I1
UAC = I1. R1 = I2 . REC => (1)
0,25đ
UCB = I5.R2 = I4.RCF => với RCF = 60 - REC 
Mà I5 = 2I1 và I4 = I2 - I3 = I2 - I1
=>
=> (2) 
0,25đ
Từ (1) và (2) ta có: R2EC - 102REC + 1080 = 0
Giải phương trình ta được REC = 12W
Vậy con chạy C ở vị trí sao cho REC =12 W
0,25đ
5
Gọi diện tích đáy cốc là S; Khối lượng riêng của cốc là D0; Khối lượng riêng của nước là D1; khối lượng riêng của chất lỏng cần xác định là D2 và thể tích cốc là V; Chiều cao của cốc là h.
0,25đ
Lần 1: Thả cốc không có chất lỏng vào nước. Phần chìm của cốc trong nước là h1
Ta có: 10D0V = 10D1Sh1 Þ D0V = D1Sh1. (1)
Þ D0Sh = D1Sh1 Þ D0 = D1 Þ xác định được khối lượng riêng của cốc.
0,25đ
Lần 2: Đổ thêm vào cốc 1 lượng chất lỏng cần xác định khối lượng riêng (vừa phải) có chiều cao h2, phần cốc chìm trong nước có chiều cao h3.
Ta có: D1Sh1 + D2Sh2 = D1Sh3. ( theo (1) và P = FA)
D2 = (h3 – h1)D1 Þ xác định được khối lượng riêng chất lỏng.
0,25đ
Các chiều cao h, h1, h2, h3 được xác định bằng thước thẳng, D1 đã biết
0,25đ
	Chú ý: Học sinh làm theo cách khác nhưng đúng đáp số và bản chất Vật lí vẫn cho điểm tối đa.