Đề thi chọn học sinh giỏi vòng II môn Vật lý Lớp 9 - Năm học 2012-2013 - Phòng GD&ĐT Bình Giang (Kèm hướng dẫn chấm)

PHÒNG GD-ĐT BÌNH GIANG
ĐỀ CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI VÒNG II
NĂM HỌC 2012-1013
Môn: Vật lý - Lớp 9
Thời gian làm bài: 150 phút
Câu I (2,0 điểm)
 Một bình thông nhau có hai nhánh hình trụ thẳng đứng 1 và 2 có tiết diện ngang tương ứng là S1=20cm2, S2=30cm2. Trong bình chứa nước có khối lượng riêng là D0=1000kg/m3. Thả vào nhánh 2 một khối trụ đặc có diện tích đáy S3=10cm2, độ cao h=10cm và làm bằng vật có khối lượng riêng D=900kg/m3. Khi cân bằng thì trục đối xứng của khối trụ hướng thẳng đứng.
Tìm chiều dài của khối trụ ngập trong nước?
Đổ thêm dầu có khối lượng riềng D1=800kg/m3 vào nhánh 2, tìm khối lượng dầu tối thiểu cần đổ vào để toàn bộ khối trụ ngập trong dầu và nước?
Câu II (2,0 điểm)
Một bình nhiệt lượng kế chứa nước ở nhiệt độ to = 20 oC. Người ta thả vào bình này những quả cầu giống nhau đã được làm nóng bằng nước sôi. Sau khi thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t1 = 40o C. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/ kg.K
 a) Nhiệt độ của nước nóng trong bình khi cân bằng nhiệt là bao nhiêu khi thả tiếp quả cầu thứ hai vào bình ? 
 b) Cần thả bao nhiêu quả cầu để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 90o C ? 
B
-
_
H1
K1
K2
6R
5R
4R
3R
2R
R
A
+
V
Câu III (2.5 điểm) 
 Cho mạch điện như hình vẽ (H1). Khi K1, K2 đều ngắt vôn kế chỉ U1=120V. Khi K1 đóng, K2 ngắt vôn kế chỉ U2=80V. Hỏi khi K1 ngắt, K2 đóng vôn kế chỉ bao nhiêu? 
Câu IV (2.5điểm)
 Cho ba điện trở R1, R2, R3=16 ôm chịu được hiệu điện thế tối đa lần lượt là U1=U2= 6V,U3=12V. Người ta ghép ba điện trở trên thành đoạn mạch AB như hình vẽ (H2), thì điện trở đoạn mạch AB là RAB=8 ôm.
Tính R1, R2. Biết nếu đổi chỗ R3 và R2 thì điện trở tương đương của đọan mạch là R’AB= 7,5 ôm.
Tính công suất lớn nhất mà bộ điện trở chịu được.
Mắc nối tiếp đoạn mạch AB với một bộ gồm nhiều bóng đèn cùng loại (4V-1W) vào hiệu điện thế U=16V không đổi. Tính số bóng đèn lớn nhất có thể sử dụng sao cho chúng vẫn sáng bình thường. Khi đó chúng được ghép như thế nào?
R3
R2
R1
B
-
A 
+
H2
 +U -
N
C
A
B
R0
R1
·
M
V
A
H3
D
Câu V (1 điểm) 
 Cho mạch điện như hình (H3) Biết U = 10,5V ( không đổi ) điện trở toàn phần của biến trở RAB = 10, Ro = 6 , R1 = 3, x là điện trở của đoạn mạch CA (RCA = x) Vôn kế và Ampe kế là dụng cụ đo lí tưởng .
 Tìm x để số chỉ của Ampe kế nhỏ nhất ? Tìm số chỉ của Ampe kế và vôn kế khi đó ?
..Hết..
HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HỌC SINH GIỎI VÒNG II
 NĂM HỌC 2012 - 2013
MÔ THI: VẬT LÍ - LỚP 9
HƯỚNG DẪN CHẤM Đ Ề CH ÍNH TH ỨC
I. HƯỚNG DẪN CHUNG
Thí sinh làm bài theo cách riêng nhưng đáp ứng được yêu cầu cơ bản vẫn cho đủ điểm.
Việc chi tiết hoá điểm số ( nếu có) so với biểu điểm phải đảm bảo không sai lệch với hướng dẫn chấm và được thống nhất trong Hội đồng chấm.
Sau khi cộng điểm toàn bài, điểm để lẻ đến 0,25 điểm.
Câu
Nội dung đáp án
Điểm
I
2.0
a) Đặt x là chiều dài của phần hình trụ ngập trong nước, thì thể tích nước bị chiếm chỗ là Vn=S3x và trọng lượng của Vn là Pn=10VnxDo=10S3xDo (1).
Trọng lượng của khối trụ là P=10VD=10S3hD (2).
Theo định luật Acsimet: Pn=P, suy ra .
b) Đặt y là là chiều dài hình trụ ngập trong nước, thì ( h- y) là chiều dài phần hình trụ ngập trong dầu.
Theo định luật Acsimet: P=Pn + Pd (3), trong đó P là trọng lượng của khối trụ, Pn, Pd là trọng lượng của nước và dầu bị khối trụ chiếm chỗ.
Thay vào(3) ta được: 10S3hD=10S3yDo=10S3(h-y)D1 suy ra: hD=yDo=(h-y)D1, ta được: 
0.5
0.5
0.25
0.25
0.5
II
2.0
Gọi khối lượng nước trong bình là m ( kg ), nhiệt dung riêng của nước là C 
Gọi nhiệt dung của mỗi quả cầu là q ( J/K )
Gọi số quả cầu là n , nhiệt độ khi cân bằng là T 
Các quả cầu được đốt nóng ở nhiệt độ nước sôi => t = 100o C 
Bỏ qua mọi hao phí về nhiệt ta có PTCBN 
 n. q ( t – T ) = m . C ( T – to ) 
+ Khi thả quả cầu thứ nhất : n = 1 ; T = t1 = 40o C 
Ta có q = 1400 .m => n . 100 – n . T = 3 .T – 60 (1)
+ Khi thả quả cầu thứ hai n = 2 thay vào (1) = > T = 52o C
+ Khi T = 90o C ta có n. 100 – n. 90 = 3 .90 – 60 => n = 21 
0,25
0.25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
III
3.0
* Khi cả hai khoá đều ngắt thì dòng điện trong mạch chính là:
 ( RV là điện trở của vôn kế);
UAB=(R +RV +6R)I1 =
* Khi K1 đóng, K2 ngắt : dòng điện qua vôn kế là:; dòng điện qua khoá K1 là: .
 Dòng điện trong mạch chính ( qua R và 6R) là: 
Vậy UAB=RI2+ UCD =
So sánh (1) và (2) ta đươc: , giải phương trình được RV=7R, thay vào ta được: .
* Khi K1 ngắt, K2 đóng: Mạch điện gồm: R nt (RV song song 14R) nt 6R:
 Điện trở tương đương đoạn mạch là: 
Dòng điện mạch chính là: 
Số chỉ vôn kế là: UV=UAB –I(R+6R)=240 – 7R.
Vậy vôn kế chỉ 96V.
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
 IV
a
Ta có:, suy ra R1 + R2=16 
hay R2 + (R1+16)= 32 (1);
, suy ra R2(R1 +16) = 240(2);
Từ (1)và(2) giải hệ phương trình ẩn R2 và ( R1 +16) ta được:R1=4,R2=12
0.25
0.25
b
c
 Ta có R1 và R2 mắc nối tiếp nên: 
Từ (4) nhận thấy nếu U2=U2max= 6V thì U1= 2V và U3=UAB=U1+U2=6+2=8(V)<12V=U3max.
Vậy hiệu điện thế cực đại UAB =8V.
Công suất lớn nhất của bộ điện trở là: ;
Bộ điện trở chịu được dòng điện lớn nhất là: 
Điện trở mỗi bóng đèn là: ;
Cường độ dòng điện đình mức mỗi đèn là:
Ta thấy đoạn mạch AC gồm RAB và CB( bộ bóng đèn) mắc nối tiếp:
PAcmax=U.Imax=16.1=16w
 Công suất lớn nhất bộ đèn là: P1max=PACmax- Pmax=16-8=8w.
Số đèn lớn nhất của bộ đèn là: (đèn).
UCB=U-UAB=16-8=8(V), nên số đèn mắc mỗi nhánh là: ;
Số nhánh bòng đèn là: ( nhánh).
Vậy đoạn mạch BC gồm 4 nhánh, mỗi nhánh có 2 bòng đèn thì đèn sáng bình thường.
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
V
1
- Các dụng cụ đo lý tưởng nên mạch mắc ( R1 nt RMN ) 
- Có IA = 
vì U và R1 không đổi nên IA min ó RMN max
mà 	
- ( 10 + Ro ) ko đổi => RMN max ó (x + Ro ) ( 10- x ) max 
x = 2 khi đó RMN = 4 => IA = 1,5 A 
Có UDM= UDC+ UCM = IA . R1 + Ix . x = 1,5 .3 + 0,75 .2 = 6V 
 Vậy UV = 6V
0,25
0,25
0.25
0.25
Chú ý: Học sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa