Đề thi chọn học sinh giỏi cấp huyện năm học 2015 – 2016 môn thi: Vật lí 9 thời gian làm bài: 150 phút

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
Năm học 2015 – 2016
Môn thi: Vật lí 9
Ngày thi: 18/12/2015
Thời gian làm bài: 150 phút
Bài 1 (2 điểm): Hai học sinh đố nhau dùng số dụng cụ ít nhất để xác định quả cầu nhôm là đặc hay rỗng. Biết khối lượng riêng của nhôm là Dn = 2,7g/cm3. 
a. Theo em, người chiến thắng sẽ dùng những dụng cụ nào? Dự kiến cách sử dụng?
b. Giả sử phần rỗng chứa khí bên trong quả cầu nhôm cũng là hình cầu có thể tích không nhỏ. Làm thế nào để biết phần rỗng đó nằm ở tâm hay lệch về phía bề mặt quả cầu?
Bài 2 (3 điểm): 
 a. Một bóng đèn 120V-300W được mắc vào mạch điện có hiệu điện thế 120V, khi đó công suất thực của bóng đèn là 250W. Nếu mắc song song hai bóng điện như trên thì công suất thực của mỗi bóng đèn là bao nhiêu? Bỏ qua sự thay đổi của điện trở theo nhiệt độ.
 b. Các điện trở trong mạch điện có giá trị giống hệt nhau bằng r. Tính điện trở tương đương của mỗi mạch điện.
Bài 3 (4 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ, biết U = 36V không đổi, R1 = 4 W, R2 = 6 W, R3 = 9 W, R5 = 12 W. Các ampe kế có điện trở không đáng kể.
 a. Khóa K mở, ampe kế chỉ 1,5A. Tìm R4
 b. Đóng khóa K, tìm số chỉ của các ampe kế.
Bài 4 (3,5 điểm): Người ta dẫn 0,1kg hơi nước ở nhiệt độ 1000C vào một nhiệt lượng kế chứa 2kg nước ở nhiệt độ 250C. Biết nhiệt dung riêng và nhiệt hoá hơi của nước lần lượt là C = 4200J/kg.K, L = 2,3.106J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài.
 a. Tính nhiệt độ sau cùng của hỗn hợp và khối lượng của nước trong bình.
 b. Nếu tiếp tục dẫn vào nhiệt lượng kế trên 0,4 kg hơi nước nữa. Tính nhiệt độ sau cùng của hỗn hợp và khối lượng của nước trong bình lúc này.
Bài 5 (3,5 điểm): Nguồn điện E = 24 V, r = 6W được dùng để thắp sáng các bóng đèn.
 a. Có 6 đèn loại 6V – 3W, phải mắc cách nào để các đèn sáng bình thường? Cách nào có lợi nhất?
 b. Với nguồn điện trên, ta có thể thắp sáng bình thường tối đa bao nhiêu đèn 6V – 3W. Nêu cách mắc.
Bài 6 (4 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ. Các nguồn có: r1 = 2r2 = 2W; R1 = 6W; R2 = R3 = 3W; U = 4,5 V. Các vôn kế có điện trở rất lớn, ampe kế có điện trở nhỏ không đáng kể. Tính số chỉ của ampe kế và vôn kế trong các trường hợp K mở và K đóng.
.......................... Hết ...........................
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP HUYỆN
Năm học 2015 – 2016
Môn thi: Vật lí 9
Ngày thi: 16/12/2015
Bài 1: 
( 2đ)
1. * Cơ sở lí thuyết: 
- Xác định được khối lượng vật (m); xác định được thể tích vật (V)
- Tính KLR của vật: 
* Cách thực hiện:
B1: Dùng cân xác định khối lượng quả cầu nhôm: m
B2: Dùng bình chia độ đủ lớn (vật bỏ lọt trong bình) có chứa nước xác định được thể tích quả cầu: V 
B3: Xác định khối lượng riêng của vật: 
B4: So sánh: Nếu D = Dnhôm: Không có khí bên trong. 
 Nếu D < Dnhôm: Có khí bên trong. 
2. Thả viên bi trên vào nước, trong trường hợp bi nổi hay chìm ta đều thấy:
 - Khi xoay viên bi sang tư thế khác mà nó tự trở lại tư thế cũ: Hốc khí lệch tâm
 - Khi xoay viên bi mà nó không tự trở lại tư thế cũ: Hốc khí chính tâm
0.25
0.25
0.25
0.25
0,25
0.25
0,25
0,25
Bài 2: 
( 3đ)
a. Điện trở của bóng đèn là: (1)
- Khi mắc đèn vào HĐT 120V ta thấy Ptt < Pd chứng tỏ dây nối từ đèn đến nguồn điện có điện trở r. Ta có Ud = (R + r)I (2)
- Ta có Ptt = RI2 à I = (3)
Thay (3) vào (2) ta được: Ud = (R + r) à r = Ud- R
Thay số ta được r = 4,58 
- Khi mắc song song 2 bóng đèn, điện trở tương đương của 2 đèn là: 
Và (2) trở thành Ud = (+r) à = 4,199 A
Tổng công suấ thực của 2 đèn là: W
Công suất thực của mỗi đèn là: W
b. Hình 1: Tính được RMN = r/3
 Hình 2: Tính được REG = 3r/5
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.75
0.75
Bài 3: 
 (4 đ)
a. Khi khóa K mở, mạch điện trở thành (hình vẽ):	
Vì I3 = 1,5A nên U3 = I3R3 = 1,5 ´ 9 = 13,5 (V).
Vậy hiệu điện thế trên hai đầu điện trở R1 và R2 là:
U12 = U – U3 = 36 – 13,5 = 22,5(V)	
Do đó, cường độ dòng điện trong mạch chính là:
Suy ra cường độ dòng điện qua điện trở R4 là: 
I4 = I– I3 = 2,25 – 1,5 = 0,75(A)	
Điện trở tương đương của R4 và R5 là: 	
Vậy điện trở R4 có giá trị là: R4 = R45 – R5 = 18 – 12 = 6(W)	
b) Khi khóa K đóng, mạch điện tương đương là:	 
Điện trở tương đương của R2 và R4 là: 
Điện trở tương đương của R2, R4 và R3 là: R234 = 3 + 9 = 12 (W)	
Vậy điện trở tương đương của đoạn mạch CD là: 
Ta có: 	
Suy ra UCD = I1RCD = 3,6 ´ 6 = 21,6(V)	
Vậy 	
Ampe kế A2 chỉ: I1 – I2 = 3,6 – 0,9 = 2,7	(A)	
Ampe kế A1 chỉ: I3 = 1,8(A)	
0.25
0.25
0.5
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
Bài 4: 
 (3,5đ)
a. Nếu 0,1kg hơi nước ngưng tụ hoàn toàn ở 1000C thì toả ra nhiệt lượng là:
 Q1 = m1L = 0,1 x 2,3.106 = 230000(J)
Nếu 2kg nước tăng nhiệt độ đến 1000C thì thu nhiệt lượng là:
 Q2 = m2C(t2 – t1) = 2 x 4200.( 100 - 25) = 630000(J)
Vì Q2 > Q1 nên hơi nước ngưng tụ hoàn toàn và nhiệt độ cân bằng t < 100 0C.
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
 230000 + m1C(100 - t) = m2C(t - 25)
 230000 + 0,1 x 4200(100 - t) = 2 x 4200(t - 25)
 t 54,65(0C)
Khối lượng của nước trong bình là:
 m = m1+ m2 = 2 + 0,1 = 2,1(kg)
b. Nếu 0,4kg hơi nước ngưng tụ hoàn toàn ở 1000C thì toả ra nhiệt lượng là:
 Q3 = m3L = 0,4 x 2,3.106 = 920000J
Nếu 2,1kg nước tăng nhiệt độ đến 1000C thì thu nhiệt lượng là:
 Q4 = mC(100 – t) = 2,1 x 4200.( 100 - 54,65) = 399987(J)
V ì Q3 > Q4 nên chỉ có một phần hơi nước ngưng tụ và nhiệt độ cân bằng là 
t’ = 1000C
Khối lượng hơi nước ngưng tụ là:
Khối lượng nước trong bình là:
 m’ = 2,1 + 0,17 = 2,27(kg)
0,25
0,25
0,5
0,5
0,5
0,25
0,25
0,5
0,25
0,25
Bài 5: 
 (3,5đ)
- Cường độ dòng điện qua đèn khi đèn sáng bình thường là: Iđ = 0,5 A
- Điện trở của đèn là: Rđ = 12 
- Giả sử các đèn mắc thành y dãy song song, mỗi dái có x đèn nối tiếp, cường độ dòng điện mạch chính là: I = y.Iđ
- Ta có: I = 
 2x + y = 8 (1)
a. Trường hợp 6 đèn.
- Số đèn là: N = x.y = 6 (2)
Từ 1, 2 ta có: x2 – 4x + 3 = 0
Giải phương trình ta được x = 1 hoặc x = 3
 Vậy có 2 cách mắc để các đèn sáng bình thường: Mắc thành 6 dãy song song, mỗi dãy 1 đèn hoặc mắc thành 2 dãy song song, mỗi dãy 3 đèn nối tiếp.
- TH1: Mắc thành 6 dãy song song, mỗi dãy 1 đèn
Ta có hiệu suất của mạch là: H1 = 
- TH2: Mắc thành 2 dãy song song, mỗi dãy 3 đèn nối tiếp.
Ta có hiệu suất của mạch là: H2 = 
Vì H2 > H1 nên mắc theo cách thứ 2 có lợi hơn.
b. Ta có 2x + y = 8 và N = x.y
à 2x2 – 8x + N = 0 (3)
Để phương trình (3) có nghiệm thì hay N 8
Vậy số đèn tối đa có thể mắc để các đèn sáng bình thường là: N = 8 khi đó x = 2; y = 4
Các đèn được mắc thành 4 dãy, mỗi dãy 2 đèn nối tiếp.
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
Bài 6: 
 (4đ)
a. Trường hợp k mở. Ta có mạch điện như hình vẽ:
- Vì Rv2 >>> nên không có dòng điện qua R1; R1 coi như dây nối của vôn kế V2; điện trở toàn mạch là: R = 9 
- Số chỉ Ampe kế là: Ia = I = = 0,5 A
- Số chỉ vôn kế V1 là: Uv1 = U + Ur1 = 4,5 – Ir1 = 3,5 V
- Số chỉ của vôn kế V2 là: Uv2 = U2 = IR2 = 0,5.3 = 1,5 V
b. Trường hợp K đóng. Ta có mạch điện như hình vẽ:
- Ta có RNB = 2 
- RAB = 5
- Điện trở toàn mạch là: RM = 8
- Cường độ dòng điện toàn mạch là: I = = 0,56 A
- Số chỉ vôn kế V1 là: Uv1 = U + Ur1 = 4,5 – Ir1 = 3,38 V
- Số chỉ của vôn kế V2 là: Uv2 = UAB = IRAB = 0,56.5 = 2,8 V
- Hiệu điện thế giữa 2 đầu R2 là: U2 = I.R2 = 0,56.3 = 1,68 V
- Hiệu điện thế đoạn mạch NB là: UNB = U3 = UAB – U2 = 2,8 – 1,68 = 1,12 V
- Số chỉ Ampe kế là: Ia = I3 = 0,37A.
0.5
0.25
0.5
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.5
0.25
0.25
0.25
0.25
Chú ý: Học sinh làm theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa.