Đề thi chọn học sinh giỏi vòng 1 môn Vật lí Lớp 9 - Năm học 2013-2014 - Phòng GD&ĐT TP Hải Dương (Kèm hướng dẫn chấm)

PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
NĂM HỌC 2013 - 2014
MÔN VẬT LÍ - VÒNG 1
Thời gian làm bài: 150 phút
(Đề thi gồm 05 câu, 01 trang)
Câu 1 ( 2,0 điểm)
 Thanh AB có tiết diện đều S = 2cm2, chiều dài l = 1m, khối lượng m = 240g được treo bởi hai sợi dây nhẹ, dài, không giãn OA và IB như hình 1. Trọng tâm G của thanh cách đầu A một đoạn AG = AB. Thanh nằm cân bằng theo phương nằm ngang.
a. Tính lực căng của các dây treo.
b. Nhúng ngập thanh AB vào trong nước có khối lượng riêng 1000kg/m3. Hỏi thanh còn cân bằng theo phương nằm ngang nữa không? Tại sao?
c. Thay nước bằng một chất lỏng khác. Hỏi để thanh AB vẫn nằm cân bằng theo phương nằm ngang thì khối lượng riêng lớn nhất của chất lỏng bằng bao nhiêu?
A
B
O
I
G
Hình 1
Câu 2 ( 2,0 điểm)
 Có hai bình cách nhiệt cùng đựng một chất lỏng. Một học sinh lần lượt múc từng ca chất lỏng ở bình một đổ vào bình hai và ghi lại nhiệt độ khi cân bằng ở bình hai sau mỗi lần đổ, được kết quả là: t1 = 100C; t2 = 17,50C; t3 (lần bỏ sót không ghi); t4 = 250C. Hãy tìm nhiệt độ lần bỏ sót không ghi t3 và nhiệt độ ban đầu t của chất lỏng ở bình một. Coi nhiệt độ và khối lượng của mỗi ca chất lỏng múc từ bình một đổ vào bình hai là như nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa chất lỏng với bình, ca và môi trường bên ngoài.
Câu 3 (2,5 điểm)
 Cho mạch điện như hình 2. Biết R1 = R2 = R3 = R, đèn Đ có điện trở Rđ = kR, với k là hằng số dương, Rx là một biến trở, với mọi Rx đèn luôn sáng. Nguồn điện có hiệu điện thế U không đổi. Bỏ qua điện trở của các dây nối. 
a. Điều chỉnh Rx để dòng điện qua Rx có chiều từ C đến D và công suất tiêu thụ trên đèn bằng 9W. Tìm công suất tiêu thụ trên R2 theo k.
b. Cho U = 16V, R = 8W, k = 3, xác định Rx để công suất tiêu thụ trên Rx bằng 0,4W.
Đ
R1
R2
Rx
A +
U
R3
Hình 2
B -
C
D
Câu 4 (2,0 điểm)
 Nêu một phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế. Dụng cụ gồm: một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi, một ampe kế cần xác định điện trở, một điện trở R0 đã biết giá trị, một biến trở con chạy Rb có điện trở toàn phần lớn hơn R0, hai công tắc điện K1 và K2, một số dây dẫn đủ dùng. Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể. 
Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn.
Câu 5 (1,5 điểm)
 Cho hai gương phẳng G1 và G2 đặt vuông góc với nhau như hình 3.
a. Trình bày cách vẽ một tia sáng từ S đến G1 tại I rồi phản xạ trên G1 đến G2 tại J và sau khi phản xạ trên G2 lại đi qua M.
b. Chứng minh SI // JM.
Hình 3
------------- Hết-------------
Chữ ký giám thị 1: ................................................... Chữ ký giám thị 2: ..........................................
Họ và tên thí sinh: ............................................................Số báo danh:............................................
PHÒNG GD & ĐT TP HẢI DƯƠNG
ĐỀ CHÍNH THỨC
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI
CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
NĂM HỌC 2013 - 2014
MÔN VẬT LÍ - VÒNG 1
Thời gian làm bài: 150 phút
(Hướng dẫn chấm gồm 05 câu, 03 trang)
Câu
Ý
A
B
O
I
G
Hình 1
Nội dung
Điểm
1
(2,0đ)
a
Trọng lượng của thanh: P = 10m = 2,4(N)
Để tính lực căng TB của dây IB ta coi thanh
là đòn bẩy điểm tựa tại A.
Từ điều kiện cân bằng của thanh ta có:
P.GA = TB.AB 
=> TB = = 0,8(N)
=> TA = P - TB = 1,6(N)
0,25
0,25
0,25
b
Nhúng ngập thanh AB vào trong nước, thanh chịu thêm tác dụng của lực đẩy Acsimet là: 
FA = 10Dn.V = 10DnSl = 2(N)
Do thanh tiết diện đều nên lực đẩy Acsimet tác dụng đều lên hai dây treo. Vậy lực tác dụng vào hai dây bây giờ là:
TA' = TA - = 0,6(N) >0 => OA vẫn căng
TB' = TB - = - 0,2(N) IB trùng, không còn căng nữa
Vậy thanh AB không còn nằm cân bằng theo phương nằm ngang khi nhúng ngập trong nước.
0,25
0,25
0,25
c
Khi thay nước bằng chất lỏng khác có khối lượng riêng D, để thanh vẫn nằm cân bằng theo phương nằm ngang thì TB'0
Suy ra: TB - => FA' = 10DSl 1,6(N) 
=> D 800 kg/m3
Vậy khối lượng riêng lớn nhất của chất lỏng là 800 kg/m3
0,25
0,25
2
(2,0đ)
Gọi nhiệt dung của mỗi ca chất lỏng múc từ bình 1 đổ vào bình 2 là q1, nhiệt dung của chất lỏng trong bình 2 là q2.
0,25
Sau khi đổ lần 2 phương trình cân bằng nhiệt:
 q1(t - t2) = (q2 + q1)(t2 - t1) (t là nhiệt độ ban đầu của bình 1)
=> q1(t - 25) = 7,5q2 (1)
0,25
Sau khi đổ lần 3 ta có phương trình cân bằng nhiệt:
 q1(t - t3) = (q2 + 2q1)(t3 - t2)
=> q1(t - 3t3 + 35) = q2(t3 - 17,5) (2)
0,25
Sau khi đổ lần 4 ta có phương trình cân bằng nhiệt:
 q1(t - t4) = (q2 + 3q1)(t4 - t3) 
=> q1(t + 3t3 - 100) = q2(25 -t3) (3) 
0,25
Từ (1), (2), (3) ta có: q2 = 2q1
Thay vào (1) ta được: t = 400C
Thay vào (2) ta được: t3 = 220C
0,5
0,25
0,25
3
(2,5đ)
a
Từ sơ đồ mạch điện ta có:
Đ
R1
R2
Rx
A +
U
R3
Hình 2
B -
C
D
(1)
0,5
IđRđ+(Iđ+Ix)R=(I2+Ix)R+I2R=> (k+1)Iđ = 2I2 =>Iđ (2)
0,5
Kết hợp (1) và (2) ta có: 
0,5
b
Khi k = 3 từ (2) => I2 = 2Iđ (3) 
0,25
Theo sơ đồ mạch điện hình 2 ta có: Uđ + U3 = U => 4Iđ = 2- Ix (4)
0,25
U2 = Ux+U3 => I2R = IxRx+ (Iđ +Ix)R (5)
từ (3), (5) thay số ta có: Iđ = (6)
Từ (4) và (6) suy ra: Ix = (7)
0,25
Ta lại có: Px= Ix2Rx =
=> Rx=10W
0,25
4
(2,0đ)
- Bước 1: Mắc mạch điện như hình vẽ
0,5
- Bước 2: Chỉ đóng khóa K1, số chỉ của ampe kế là I1.
Ta có: U = I1(RA + R0) (1)
0,25
- Bước 3: Chỉ đóng K2 và dịch chuyển con chạy để ampe kế chỉ vẫn I1. Khi đó phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị bằng Rb = R0.
0,25
- Bước 4: Giữ nguyên vị trí con chạy của biến trở ở bước 3 rồi đóng cả K1 và K2, số chỉ ampe kế là I2.
Ta có: U = I2(RA + R0/2) (2)
0,5
- Giải hệ phương trình (1) và (2) ta tìm được: 
 .
0,25
- Biện luận:
Sai số của phép đo do đọc các số chỉ ampe kế. Vậy để kết quả thu được có độ chính xác cao ta nên làm thí nghiệm như trên vài lần rồi lấy giá trị trung bình.
0,25
5
(1,5đ)
a
 Vẽ hình như hình bên
0,5
Cách vẽ: 
Vẽ S’ đối xứng với S qua G1
- Vẽ M’ đối xứng với M qua G2
Nối S’ với M’ cắt G1 tại I , cắt G2 tại J
Nối S với I ; J với M
Vậy ta có tia sáng SIJM đường truyền thoả mãn yêu cầu.
0,25
b
Gọi 2 pháp tuyến của 2 gương tại I và J cắt nhau tại N
Vì: 
Lại có: 
Trong có .
Theo định luật phản xạ ánh sáng có:
; 
Mà chúng là hai góc trong cùng phía.
0,25
0,25
0,25
* Chú ý: Học sinh có thể làm cách khác, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.
------------- Hết-------------