Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 9 - Năm học 2022-2023 - Phòng GD và ĐT Thanh Oai

PHÒNG GD&ĐT THANH OAI
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9
Năm học 2022 – 2023
Môn: Vật lý
Thời gian: 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
(Đề thi có 02 trang)
Bài 1 (6 điểm): 
1.1 (4 điểm). Lúc 8h15min có một ô tô xuất phát từ A đi theo hướng từ A đến B với tốc độ trung bình 60km/h. Lúc 8h45min có một ô tô khác xuất phát từ B đi cùng đường và cùng chiều với ô tô thứ nhất với tốc độ trung bình 40km/h. Biết đoạn đường AB = 50km.
a) Xác định thời điểm 2 ô tô gặp nhau? Vị trí gặp nhau cách A bao nhiêu km?
b) Xác định thời điểm 2 ô tô cách nhau 5km?
1.2 (2 điểm). Một quả cầu bằng kim loại bị rỗng ở bên trong, phần rỗng có thể tích 2dm3. Thả quả cầu vào nước, khi cân bằng thì xác định được quả cầu nổi 1/3 thể tích của nó. Biết khối lượng riêng của nước là 1g/cm3, khối lượng riêng của kim loại là 8g/cm3. Tính trọng lượng của quả cầu?
200
S
I
A2
A3
R4
R1
R2
R3
K
D
C
B
A
+
-
A1
Bài 2 (4 điểm): 
Một tia sáng SI được chiếu có phương tạo với phương ngang góc 200 như hình vẽ. Để có được một tia sáng phản xạ tạo với phương thẳng đứng góc 500, người ta dùng một gương phẳng. Em hãy vẽ vị trí đặt gương phẳng và xác định góc tạo bởi mặt gương và phương thẳng đứng khi đó.
Bài 3 (7 điểm): 
3.1 (5 điểm): Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Biết R1 = 16Ω , R2 = R3 = 8 Ω, R4 = 12 Ω. Hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch UAB = 12V không đổi. Bỏ qua điện trở của dây nối, các ampe kế và khóa K. 
a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và số chỉ các ampe kế trong các trường hợp sau:
 V1
 V2
R
U
- Khóa K mở.
- Khóa K đóng.
b) Thay khóa K bằng một biến trở Rx và điều chỉnh Rx để ampe kế A2 chỉ số 0. Tính giá trị của biến trở khi đó?
3.2 (2 điểm): Cho mạch điện như hình vẽ. Các vôn kế giống nhau có cùng giá trị điện trở Rv. Mắc hiệu điện thế U không đổi vào 2 đầu đoạn mạch thì thấy số chỉ vôn kế V1 là U1 = 6,2V, số chỉ vôn kế V2 là 2,8V. Hỏi nếu tháo vôn kế V2 thì vôn kế còn lại chỉ bao nhiêu?
Bài 4 (3 điểm): 
Cho các dụng cụ sau: 
- Bộ nguồn ổn áp DC/AC.
- Amp kế không đổi, ampe kế xoay chiều.
- Vôn kế không đổi, vôn kế xoay chiều.
- Dây nối có đủ.
- Công tắc.
- Các điện trở đã biết giá trị điện trở.
- Bóng đèn dây tóc.
- Một cuộn dây điện trở không đọc được giá trị điện trở.
a) Em hãy nêu các dụng cụ tối thiểu cần dùng và vẽ sơ đồ nguyên lí mạch điện thực hành đo giá trị điện trở của cuộn dây điện trở. 
b) Một bạn học sinh tiến hành thí nghiệm và thu được bảng kết quả đo sau:
Số chỉ vôn kế
0
2V
4V
5V
6V
8V
Số chỉ ampe kế
0
0,08A
0,16A
0,22A
0,26A
0,32A
- Em hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện chạy qua điện trở vào hiệu điện thế (đồ thị I – U) ở hai đầu điện trở.
- So sánh đồ thị vẽ được với đường đồ thị I - U đã học, em thấy có gì khác nhau? Hãy giải thích tại sao lại có sự khác nhau này?
- Ở lần đo đầu tiên, bạn học sinh thấy kim ampe kế bị quay ngược. Em hãy giải thích tại sao và nêu cách khắc phục lỗi này?
- Tính giá trị điện trở của cuộn dây mà bạn học sinh đã đo được?
- Hết -
HƯỚNG DẪN CHẤM - MÔN VẬT LÝ
Bài
Nội dung
Điểm
1.1a
- Xét từ thời điểm 8h45min, tính đúng khoảng cách của 2 ô tô khi đó bằng d = AB – v1.t1 = 50 – 60.0,5 = 20km
0,5 điểm
- Lập đúng biểu thức tính thời gian chuyển động và tính đúng thời gian chuyển động (nếu tính từ thời điểm 8h45min) là t = 1h
0,5 điểm
- Tính đúng thời điểm gặp nhau: 9h45min
0,5 điểm
- Tính đúng vị trí gặp nhau cách A là 90km
0,5 điểm
1.1b
TH1: 2 ô tô cách nhau 5km khi chưa gặp nhau
- Viết được biểu thức tính quãng đường của 2 ô tô (kể từ lúc 8h45min)
	s1 = v1.t = 60.t (km)
	s2 = v2.t = 40.t (km)
0,5 điểm
- Viết được biểu thức khoảng cách và tính đúng thời gian chuyển động của 2 ô tô: d – (s1 – s2) = 5 km
	=> 20 – 20.t = 5 
	=> 	 t = 0,75h = 45min
- Tính đúng thời điểm: 8h45min + 45min = 9h30min
0,5 điểm
TH2: 2 ô tô cách nhau 5km sau khi đã gặp nhau
- Viết được biểu thức tính quãng đường của 2 ô tô (kể từ lúc 8h45min)
	s1, = v1.t = 60.t (km)
	s2, = v2.t = 40.t (km)
0,5 điểm
- Viết được biểu thức khoảng cách và tính đúng thời gian chuyển động của 2 ô tô: (s1’ – s2’) - d = 5 km
	=> 	 20.t - 20 = 5 
	=> 	 t = 1,25h = 1h15min
- Tính đúng thời điểm: 8h45min + 1h15min = 10h
0,5 điểm
1.2
- Biểu diễn đúng các lực tác dụng lên vật trên hình vẽ
0,5 điểm
- Nêu được các lực tác dụng lên vật và viết đúng biểu thức của lực: 
	+ Trọng lực có: P = 8.104. (V – 2.10-3) (N)
	+ Lực đẩy Ác-si-mét có: FA = 104. .V (N)
(V là thể tích của quả cầu)
0,5 điểm
- Nêu được vì quả cầu nổi cân bằng nên có FA = P, từ đó tính được: V = (m3)
0,5 điểm
- Tính đúng trọng lượng của quả cầu kim loại:
	P = 10.D.(V – 2.10-3) = 8.104.( - 2.10-3) 14,5 (N)
0,5 điểm
Bài 2
* Trường hợp 1: Tia phản xạ hướng lên từ Trái sang Phải và tạo với phương thẳng đứng góc 500 như hình vẽ dưới.
- Vẽ đúng hình 
200
S
I
N1
R1
M
N
x
x'
y
y'
500
800
0,5 điểm
- Dùng kiến thức hình học, tính đúng góc tạo bởi mặt gương và phương thẳng đứng góc = 800
0,5 điểm
* Trường hợp 2: Tia phản xạ hướng lên từ Phải sang Trái và tạo với phương thẳng đứng góc 500 như hình vẽ dưới.
200
S
I
N2
R2
M
N
x
x'
y
y'
500
300
0,5 điểm
- Dùng kiến thức hình học, tính đúng góc tạo bởi mặt gương và phương thẳng đứng góc = 300
0,5 điểm
* Trường hợp 3: Tia phản xạ hướng xuống từ Trái sang Phải và tạo với phương thẳng đứng góc 500 như hình vẽ dưới.
200
S
I
N3
R3
M
N
x
x'
y
y'
500
600
0,5 điểm
- Dùng kiến thức hình học, tính đúng góc tạo bởi mặt gương và phương thẳng đứng góc = 600
0,5 điểm
* Trường hợp 4: Tia phản xạ hướng xuống từ Phải sang Trái và tạo với phương thẳng đứng góc 500 như hình vẽ dưới.
200
S
I
N4
R4
M
N
x
x'
y
y'
500
100
0,5 điểm
- Dùng kiến thức hình học, tính đúng góc tạo bởi mặt gương và phương thẳng đứng góc = 100
0,5 điểm
Bài 3.1
a.1. Khi khóa K mở
- Vẽ đúng mạch điện tương đương: [(R1 nt R2)// R4] nt R3
0,5 điểm
- Tính đúng điện trở tương đương của mạch: Rtđ1 = 16Ω
0,5 điểm
- Tính đúng số chỉ ampe kế: IA3 = I = 0,75A
- Tính đúng số chỉ ampe kế: IA1 = I4 = 0,5A; IA2 = I12 = 0,25A
1 điểm
a.2. Khi khóa K đóng
- Vẽ đúng mạch điện tương đương: [(R2 // R3) nt R4] // R1
0,5 điểm
- Tính đúng điện trở tương đương của mạch: Rtđ2 = 8Ω
0,5 điểm
- Tính đúng số chỉ ampe kế: IA1 = I234 = 0,75A
- Tính đúng số chỉ ampe kế: IA2 = I2 = 0,375A; IA3 = I3 = 0,375A
1 điểm
b. Khi thay khóa K bằng biến trở Rx , vẽ lại mạch điện ta được mạch cầu:R1
R4
R3
R2
Rx
D
C
A
B
0,5 điểm
- Lí luận được khi số chỉ ampe kế A2 chỉ số 0 => I2 = 0 ta được mạch cầu cân bằng. Suy ra hệ thức:
	 => Rx ≈ 10,7 Ω
0,5 điểm
3.2
- Viết được các biểu thức cường độ dòng điện qua các vôn kế và qua điện trở R:
0,5 điểm
- Vì V2 // R suy ra được: 
0,5 điểm
- Tính được hiệu điện thế ở 2 đầu đoạn mạch: U = U1 + U2 = 9V
0,5 điểm
- Khi bỏ vôn kế V2 mạch chỉ còn V1 nt R, khi đó tính được số chỉ của V1: 
0,5 điểm
Bài 4
a. Nêu đúng dụng cụ tối thiểu cần dùng gồm: 1 ampe kế không đổi, 1 vôn kế không đổi, bộ nguồn ổn áp DC/AC, dây nối và cuộn dây điện trở cần xác định giá trị điện trở.
- Vẽ đúng mạch điện nguyên lí:
R
A
V
0,5 điểm
b. 
- Vẽ đúng đường đồ thị
0,5 điểm
- Nêu được sự khác nhau: Đường đồ thị I – U đã học có dạng là đường thẳng đi qua gốc tọa độ còn đường đồ thị I – U vẽ được có dạng đường gấp khúc.
- Nêu được có sự khác nhau này là do trong quá trình bạn học sinh thực hành kết quả đo có sai số: do dụng cụ đo không lí tưởng, do đọc kết quả đo, thực tế dây nối có điện trở,
0,5 điểm
- Kim của ampe kế quay ngược là do ampe kế bị mắc ngược cực, bạn học sinh chỉ cần đổi chỗ chốt cắm dây của ampe kế là được.
0,5 điểm
- Tính đúng giá trị trung bình của hiệu điện thế trong 5 lần đo:
- Tính đúng giá trị trung bình của cường độ dòng điện trong 5 lần đo:
0,5 điểm
- Tính được giá trị điện trở của cuộn dây điện trở:
0,5 điểm
Chú ý học sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa.
Nếu ở ý nào học sinh không viết công thức chữ tính đại lượng Vật lí hoặc thiếu đơn vị của đại lượng Vật lí thì trừ ½ số điểm của ý đó.