Đề thi chọn học sinh giỏi THCS cấp tỉnh môn Vật lí - Năm học 2021-2022

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THỪA THIÊN HUẾ
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
(có 02 trang)
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THCS CẤP TỈNH NĂM HỌC 2021-2022
Môn: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 120 phút, không kể thời gian giao đề
Câu 1: (5,0 điểm)
Ba vận động viên đi xe đạp chuyển động đều từ A đến B. Người thứ nhất đi với tốc độ là v1 = 16 km/h. Người thứ hai xuất phát sau người thứ nhất 15 phút với tốc độ v2 = 24 km/h. Người thứ ba xuất phát ngay khi người thứ nhất và người thứ hai gặp nhau.
Hỏi người thứ ba xuất phát sau người thứ hai bao lâu?
Sau khi gặp người thứ nhất, người thứ ba đi thêm 30 phút nữa thì ở vị trí cách đều người thứ nhất và người thứ hai. Tìm tốc độ của người thứ ba.
Câu 2: (4,5 điểm)
Một bình chứa hình trụ có đáy nằm ngang được đặt thẳng đứng, bên trong có chứa nước ở nhiệt độ ban đầu 54 oC. Người ta rót thêm vào bình một lượng dầu ở 35 oC sao cho tổng độ cao mực nước và dầu trong bình là 50 cm. Xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa nước và dầu cho đến khi nhiệt độ cân bằng là 50 oC.
Cho biết: khối lượng riêng của nước và dầu lần lượt là D1 = 1 000 kg/m3 và D2 = 800 kg/m3; nhiệt dung riêng của nước và dầu lần lượt là C1 = 4 200 J/kg.K và C2 = 2 100 J/kg.K. Biết dầu không hòa tan trong nước và bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa các chất lỏng với bình chứa và môi trường.
Tính áp suất khối chất lỏng gây ra tại đáy bình.
Người ta thả một quả cầu có thể tích V và khối lượng riêng D0 vào bình trên. Khi ở trạng thái cân bằng, quả cầu bị ngập hoàn toàn trong hai chất lỏng và 1/3 thể tích quả cầu bị ngập trong nước. Khi đó, thấy độ cao cột dầu trong bình dâng thêm Δh so với vị trí ban đầu. Hãy tìm D0 và mối liên hệ giữa V với Δh.
Câu 3: (5,0 điểm)
Cho hình vẽ như hình bên. Trong đó, R2 = 4 Ω, R3 = 1 Ω; RMN = 20 Ω; Biết rằng hiệu điện thế hai đầu A và B không đổi, điện trở của vôn kế vô cùng lớn, điện trở hai bóng đèn dây tóc không đổi; bỏ qua điện trở của dây nối và ampe kế, hai đèn có cùng hiệu điện thế định mức.
1. Điều chỉnh con chạy C sao cho:
- Khi K đóng: vôn kế V1 chỉ 12 V và công suất đèn 2 gấp 3 lần công suất đèn 1.
- Khi K mở: số chỉ ampe kế A1 gấp đôi số chỉ ampe kế A2.
Hãy tìm giá trị R2 và xác định vị trí con chạy C.
Tìm số chỉ vôn kế V2, công suất mỗi đèn khi K mở và K đóng.
2. Khi K đóng: tổng công suất lớn nhất của 2 đèn là 18,75 W. Vậy phải điều chỉnh biến trở trong khoảng nào để cả hai đèn không bị hỏng?
2
Câu 4: (4,0 điểm)
Một vật sáng AB là một đoạn thẳng nhỏ được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, xy là trục chính của thấu kính. Điểm A nằm trên trục chính và cách quang tâm O của thấu kính một khoảng OA bằng 15 cm. Một tia sáng đơn sắc đi qua B gặp thấu kính tại K (với OK = 2AB). Tia ló ra khỏi thấu kính KR có đường kéo dài đi qua điểm A như hình vẽ bên.
Nêu cách dựng ảnh A'B' của AB qua thấu kính.
Tính tiêu cự của thấu kính trên.
Câu 5: (1,5 điểm)
Công nghệ sạc “không dây” đã tồn tại cách đây hơn 100 năm. Ngày nay, nhiều hãng sản xuất điện thoại đã đưa công nghệ sạc không dây vào sản phẩm của mình.
Bộ sản phẩm gồm một đế sạc được cung cấp dòng điện xoay chiều bên trong. Khi cần sạc điện thoại, người ta chỉ cần đặt chiếc điện thoại lên trên một đế sạc mà không cần kết nối qua dây dẫn thì sẽ có một lượng điện năng được đưa vào pin của chiếc điện thoại.
Bằng kiến thức môn Vật lí lớp 9 đã học, em hãy nêu cấu tạo chính bên trong của đế sạc và nguyên lí hoạt động tạo ra được điện năng để nạp điện vào pin điện thoại mà không cần phải dùng dây để kết nối. Biết rằng bên trong điện thoại, ở vị trí đặt trên đế sạc có một cuộn dây được nối với pin điện thoại.
 	Hết 	
Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
Họ và tên thí sinh:..........Số báo danh:............................
Chữ kí của cán bộ coi thi 1:......................... Chữ kí của cán bộ coi thi 2: ...................................
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THỪA THIÊN HUẾ
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THCS CẤP TỈNH NĂM HỌC 2021-2022
Môn thi: VẬT LÍ
Thời gian làm bài: 120 phút, không kể thời gian giao đề
ĐÁP ÁN - HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ BIỂU ĐIỂM
(Hướng đẫn chấm có 04 trang)
Câu
Nội dung – Yêu cầu
Điểm
Câu 1 (5,0 điểm)
Câu 1a (2,5 điểm)
- Đoạn đường người thứ nhất đi được sau thời gian t :
s1 = v1. t1 = 16.t
0,5
- Lúc này, người thứ hai đi được một khoảng : s2 = v2. t2 = 24.(t – 0,25)
0,5
- Người thứ nhất gặp người thứ hai khi và chỉ khi: S1 = S2
0,25
16.t = 24.(t – 0,25)
Þ t = 0,75 h = 45 phút
0,50
Þ t2 = 30 phút hay sau 30 phút kể từ lúc người thứ hai xuất phát, người thứ hai gặp người thứ nhất.
0,50
Do đó, người thứ ba xuất phát sau người thứ hai 30 phút.
0,25
Câu 1b (2,5 điểm)
- Đoạn đường người thứ nhất đi được từ lúc xuất phát cho đến lúc gặp người thứ ba :
s1 = v1. t' = 16.t'
Lúc này, người thứ hai và người thứ ba đi được một khoảng : s2 = v2.(t' – 0,25) = 24.(t' – 0,25)
s3 = v3.(t' – 0,75) = v3.(t' – 0,75)
0,25
- Thời điểm người thứ nhất gặp người thứ ba
s1 = s3
16.t' = v3.(t' – 0,75)
0,25
v = 16t¢	 (1)
3	t '- 0, 75
0,25
- Sau 30 phút kể từ lúc người thứ nhất gặp người thứ ba, quãng đường mỗi người đi được kể từ lúc xuất phát là :
s'1 = v1.(t' + 0,5) = 16.(t' + 0,5)
s'2 = v2.(t' – 0,25 + 0,5) = 24.(t' + 0,25)
s'3 = v3.(t' – 0,75 + 0,5) = v3.(t' – 0,25)
0,5
Theo đề ra, ta có:
s'2 – s'3 = s'3 – s'1 s'1 + s'2 = 2s'3
0,25
16.(t' + 0,5) + 24.(t' + 0,25) = 2v3.(t' – 0,25)	(2)
0,25
Thế (1) vào (2) Þ 8t'2 – 8t'– 10,5 = 0
0,25
Þ ét¢ = -0, 75 h Þ t¢ = 1, 75 h
êt¢ = 1, 75 h
ë
0,25
Thế t' = 1,75 h vào (1) Þ v3 = 28 km/h
0,25
Câu
Nội dung – Yêu cầu
Điểm
Câu 2 (4,5 điểm)
Câu 2a (3,0 điểm)
Gọi h1 và h2 là độ cao tương ứng của cột nước và cột dầu trong bình chứa; S là diện tích đáy bình.
Khối lượng từng chất lỏng trong bình:
m1 = D1.V1 = D1.S.h1 và m2 = D2.V2 = D2.S.h2
0,50
Ta có phương trình cân bằng nhiệt giữa nước và dầu:
Qnước tỏa = Qdầu thu
0,50
Û m1.C1.(t1 – t) = m2.C2.(t – t2)
0,25
Û D1.S.h1.C1.(t1 – t) = D2.S.h2..C2.(t – t2)
0,25
Þ h1 = D2.S.C2 (t - t2 ) = 800.2100(50 - 35) = 3 (1)
h2	D1.S.C1 (t1 - t)	1 000.4200(54 - 50)	2
0,25
Mà	h1 + h2 = 50 cm	(2)
0,25
Từ (1) và (2) Þ h1 = 30 cm
0,25
và h2 = 20 cm.
0,25
Áp suất khối chất lỏng gây ra tại đáy bình
p = p1 + p2 = d1h1 + d2h2 = 10 000.0,3 + 8 000.0,2 = 4 600 Pa
0,50
Câu 2b (1,5 điểm)
Xác định trạng thái quả cầu:
Dầu có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước và không hòa tan trong nước nên dầu nổi hoàn toàn trên mặt nước. Mặt khác, quả cầu bị ngập 1/3 trong nước nên 2/3 thể tích quả cầu bị ngập trong dầu trong khi độ cao cột nước (h1) lớn hơn chiều cao cột dầu (h2).
0,25
Do vậy, quả cầu sẽ lơ lửng trong hai chất lỏng (không nằm ở đáy
bình).
0,25
Khi quả cầu cân bằng:	P = F	Û 10.D .V = V .10D + 2V .10D
A	0	3	1	3	2
0,25
D = 1 D + 2 D = 1 .1 000 + 2 .800 = 866, 6 kg/m3
0	3 1	3	2	3	3
0,25
Vì dầu nổi hoàn toàn trên mặt nước
do đó Δh.S chính là thể tích của quả cầu. Nên	V = Δh.S
0,50
Câu 3 (5,0 điểm)
Câu 3.1.a (2,0 điểm)
- Trong cả hai trường hợp K đóng hoặc K mở thì
+ Số chỉ vôn kế V2 chính là UAB.
+ Số chỉ Ampe kế A1 chính là IAB.
+ Số chỉ Ampe kế A2 chính là ICN.
- Khi K đóng: mạch điện gồm (R1//R2) nt R3 nt (RCM //RCN).
0,25
+ Theo đề ta có: R2 = 4 Ω
0,25
U 2	U 2
+ Ta có: P1 = 1 và P2 = 2 
R1	R2
Vì U1 = U2 = U12 và P 2 = 3 P 1 Þ P1 = R2 = 1
P2	R1	3
0,25
Û 1 = 4 Þ R = 12 W
3	R	1
1
0,25
- Khi K mở: mạch điện gồm R2 nt R3 nt (RCM // RCN)
+ Đặt x = RCM với 0 £ x £ 20
Ta có: R	= R + R + RCM .RCN = 5 + x.(20 - x)
AB	2	3	R	20
MN
0,25
Ta có: I	= I	- I	= I	- RCN .I	= æ1- RCN ö I	= RCM .I
CN	AB	CM	AB	R	AB	ç	R	÷ AB	R	AB
MN	è	MN ø	MN
= x .I	= x .2I	= x .I
20 AB	20	CN	10 CN
0,25
Þ x = RCM = 10 Ω.
Con chạy C nằm ở trung điểm đoạn MN.
0,25
Câu 3.1.b (2,0 điểm)
- Khi K đóng: mạch điện gồm (R1//R2) nt R3 nt (RCM//RCN).
Ta có: R	= R + RCM .RCN = 1+ 10.10 = 6 W
DB	3	R	10 +10
MN
R	= R1.R2 + R	= 12.4 + 6 = 9 W
AB	R + R	DB	12 + 4
1	2
0,25
ta có: I	= I	= UDB = 12 = 2 A
AB	DB	R	6
DB
0,25
UAD = I.RAD = 2.3 = 6 V
UAB = UAD +UDB = 6 +12 = 18 V
Vậy khi K đóng hoặc K mở thì số chỉ vôn kế V2 luôn bằng 18 V.
0,25
`+ Công suất mỗi đèn khi K đóng:
2	2	2
P = U 1 = U AD = 6 = 3 W
1	R	R	12
1	1
0,25
U 2	U 2	62
P2 = 2 = AD =	= 9 W
R2	R2	4
0,25
Khi K mở: mạch điện gồm R2 nt R3 nt (RCM//RCN)
+ Ta có: R	= R + R + RCM .RCN = 5 + 10.10 = 10 W
AB	2	3	R	20
MN
0,25
I = I	= U AB = 18 = 1,8 A
2	AB	R	10
AB
U AD = I2 .R2 = 1,8.4 = 7, 2 V
0,25
Công suất mỗi đèn: P1 = 0 W
U 2	U 2	7, 22
P2 = 2 = AD =	= 12, 96 W
R2	R2	4
0,25
Câu 3.2
(1,0 điểm)
Ta có P12 = P1 + P2 và U1 = U2 = U12
Vì điện trở mỗi đèn không đổi nên
U12 =	P12 .R12 Þ U12max =	P12max .R12 = 18, 75.3 = 7,5 V
0,25
Khi K đóng: U	= I	R = U AB .3 = 3.	18	=54
12	AB 12	R	R + R + RCM .RCN	4 + x.(20 - x)
AB
12	3	R	20
MN
0,25
Ta có: U	£ 7,5 Þ	54	£ 7, 5
12	x.(20 - x)
4 +
20
0,25
Þ -x2 + 20x - 64 ³ 0 Þ (x -16)(4 - x) ³ 0 Þ 4 £ x £ 16
Vậy, để hai đèn không bị hỏng thì phải điều chỉnh con chạy C sao cho
4 W £ RCM £ 16 W
0,25
Câu 4 (4,0 điểm)
Câu 4a (2,0 điểm)
Dựng ảnh A'B' của AB như hình vẽ:
+ Từ B ta vẽ tia tới BO cho tia ló truyền thẳng
0,25
+ trên đường kéo dài BO cắt tia AK tại ảnh ảo B'
0,25
+ Từ ảnh B' ta dựng đường thẳng vuông góc với trục chính xy, cắt xy tại ảnh ảo A'
0,25
+ Nối A' và B' ta được ảnh ảo A'B'
0,25
B’
 	H
B
x	A’	A	O	F’	y K
R
1,00
Câu 4b (2,0 điểm)
Do AB = 1 OK Þ AB là đường trung bình của D B'OK
2
0,25
vì vậy B là trung điểm của B'O
Þ AB là đường trung bình của D A'B'O
0,25
Þ OA' = 2OA = 30 cm
0,50
Do OH = AB = 1 A ' B ' nên OH là đường trung bình của DF’A'B'
2
0,25
Þ f = OA' = 30 cm
0,50
Vậy tiêu cự của thấu kính là f = 30 cm
0,25
Câu 5 (1,5 điểm)
Câu 5
(1,5 điểm)
- Bên trong đế sạc có một cuộn dây dẫn kín.
0,50
- Nguyên lí hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
0,25
+ Khi cung cấp dòng điện xoay chiều vào ở cuộn dây đế sạc, lúc này cuộn dây đế sạc xuất hiện một từ trường biến thiên.
0,25
+ Từ trường biến thiên này xuyên qua tiết diện của cuộn dây ở điện thoại.
0,25
+ Do đó, cuộn dây ở điện thoại sẽ có một dòng điện cảm ứng xoay chiều.
+ Dòng điện cảm ứng này sẽ được nắn dòng đưa vào để sạc cho pin điện thoại.
0,25