Đề thi học sinh giỏi môn vật lý lớp 9 ( thời gian 150 phút )

ĐỀ SỐ 2	 ĐỀ THI HSG VẬT LÝ LỚP 9 
 ( Thời gian 150 phút )
Bài 1 Một cục nước đá có khối lượng 200g ở nhiệt độ - 100C : 
a/ Để cục nước đá chuyển hoàn toàn sang thể hơi ở 1000C thì cần một nhiệt lượng là bao nhiêu kJ ? Cho nhiệt dung riêng của nước và nước đá là C1 = 4200J/kg.K ; C2 = 1800 J/kg.K. Nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105 J/kg ; nhiệt hoá hơi của nước là L = 2,3.106 J/kg.
b/ Nếu bỏ cục nước đá trên vào ca nhôm đựng nước ở 200C thì khi có cân bằng nhiệt, người ta thấy có 50g nước đá còn sót lại chưa tan hết. Tính khối lượng nước đựng trong ca nhôm lúc đầu biết ca nhôm có khối lượng 100g và nhiệt dung riêng của nhôm là C3 = 880 J/kg.K ? ( Trong cả hai câu đều bỏ qua sự mất nhiệt vời môi trường ngoài ) 
Bài 2 : Một khối gỗ hình hộp chữ nhật có diện tích đáy là S = 150 cm2 cao h = 30cm, khối gỗ được thả nổi trong hồ nước sâu H = 0,8m sao cho khối gỗ thẳng đứng. Biết trọng lượng riêng của gỗ bằng 2/3 trọng lượng riêng của nước và = 10 000 N/m3. 
 Bỏ qua sự thay đổi mực nước của hồ, hãy :
a) Tính chiều cao phần chìm trong nước của khối gỗ ? 
b) Tính công của lực để nhấc khối gỗ ra khỏi nước H
 theo phương thẳng đứng ? 
c) Tính công của lực để nhấn chìm khối gỗ đến đáy
 hồ theo phương thẳng đứng ?
Bài 3 : Cho 3 điện trở có giá trị như nhau bằng R0, được mắc với nhau theo những cách khác nhau và lần lượt nối vào một nguồn điện không đổi xác định luôn mắc nối tiếp với một điện trở r . Khi 3 điện trở trên mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện qua mỗi điện trở bằng 0,2A, khi 3 điện trở trên mắc song song thì cường độ dòng điện qua mỗi điện trở cũng bằng 0,2A.
a/ Xác định cường độ dòng điện qua mỗi điện trở R0 trong những trường hợp còn lại ?
b/ Trong các cách mắc trên, cách mắc nào tiêu thụ điện năng ít nhất ? Nhiều nhất ?
c/ Cần ít nhất bao nhiêu điện trở R0 và mắc chúng như thế nào vào nguồn điện không đổi có điện trở r nói trên để cường độ dòng điện qua mỗi điện trở R0 đều bằng 0,1A ? 
Bài 4 
 Một chùm sáng song song với trục chính tới thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm. Phía sau thấu kính người ta đặt một gương phẳng tại I và vuông góc với trục chính của TK, gương quay mặt phản xạ về phía TK và cách TK một khoảng 15 cm. Trong khoảng giữa TK và gương người ta quan sát được một điểm rất sáng :
 a/ Giải thích và vẽ đường truyền của các tia sáng ( không vẽ tia sáng phản xạ qua thấu kính ) ? Tính khoảng cách từ điểm sáng tới TK ?
 b/ Cố định TK và quay gương quanh điểm I đến vị trí mặt phản xạ hợp với trục chính một góc 450. Vẽ đường truyền của các tia sáng và xác định vị trí của điểm sáng quan sát được lúc này ? 
HƯỚNG DẪN GIẢI ĐỀ SỐ 2 - HSG LÝ LỚP 9
Bài 1 
 ĐS : a) 615,6 kJ ( Tham khảo bài tương tự trong tài liệu này ) 
 b/ m = 629g . Chú ý là do nước đá không tan hết nên nhiệt độ cuối cùng của hệ thống là 00C và chỉ có 150g nước đá tan thành nước.
Bài 2 
HD : a) Gọi chiều cao phần khối gỗ chìm trong nước là x (cm) thì : ( h - x )
+ Trọng lượng khối gỗ : P = dg . Vg = dg . S . h 
( dg là trọng lượng riêng của gỗ )	 x
+ Lực đấy Acsimet tác dụng vào khối gỗ : FA = dn . S . x ;	 H
 khối gỗ nổi nên ta có : P = FA x = 20cm
b) Khi khối gỗ được nhấc ra khỏi nước một đoạn y ( cm ) so với lúc đầu thì 
lực Acsimet giảm đi một lượng 
 F’A = dn . S.( x - y ) lực nhấc khối gố sẽ tăng thêm và bằng : 
 F = P - F’A = dg.S.h - dn.S.x + dn.S.y = dn.S.y và lực này sẽ tăng đều từ lúc y = 0 đến khi y = x , vì thế giá trị trung bình của lực từ khi nhấc khối gỗ đến khi khối gỗ vừa ra khỏi mặt nước là F/2 . Khi đó công phải thực hiện là A = .F.x = .dn.S.x2 = ? (J)
 c) Cũng lý luận như câu b song cần lưu ý những điều sau :
+ Khi khối gỗ được nhấn chìm thêm một đoạn y thì lực Acsimet tăng lên và lực tác dụng lúc này sẽ là
F = F’A - P và cũng có giá trị bằng dn.S.y.Khi khối gỗ chìm hoàn toàn, lực tác dụng là F = dn.S.( h - x ); thay số và tính được F = 15N. 
+ Công phải thực hiện gồm hai phần : 
 - Công A1 dùng để nhấn chìm khối gỗ vừa vặn tới mặt nước : A1 = .F.( h - x )
 - Công A2 để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ ( lực FA lúc này không đổi ) A2 = F .s (với s = H - h ) ĐS : 8,25J
Bài 3
HD : a/ Xác định các cách mắc còn lại gồm :
 cách mắc 1 : (( R0 // R0 ) nt R0 ) nt r 
 cách mắc 2 : (( R0 nt R0 ) // R0 ) nt r 
Theo bài ta lần lượt có cường độ dòng điện trong mạch chính khi mắc nối tiếp : 
Int = = 0,2A (1) Cường độ dòng điện trong mạch chính khi mắc song song : (2)
Lấy (2) chia cho (1), ta được : r = R0 . Đem giá trị này của r thay vào (1) U = 0,8.R0 
+ Cách mắc 1 : Ta có (( R0 // R0 ) nt R0 ) nt r Û (( R1 // R2 ) nt R3 ) nt r đặt R1 = R2 = R3 = R0
 Dòng điện qua R3 : I3 = . Do R1 = R2 nên I1 = I2 = 
+ Cách mắc 2 : Cường độ dòng điện trong mạch chính I’ = .
Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch nối tiếp gồm 2 điện trở R0 : U1 = I’. = 0,32.R0 cường độ dòng điện qua mạch nối tiếp này là I1 = CĐDĐ qua điện trở còn lại là 
 I2 = 0,32A.
b/ Ta nhận thấy U không đổi công suất tiêu thụ ở mạch ngoài P = U.I sẽ nhỏ nhất khi I trong mạch chính nhỏ nhất cách mắc 1 sẽ tiêu thụ công suất nhỏ nhất và cách mắc 2 sẽ tiêu thụ công suất lớn nhất.
c/ Giả sử mạch điện gồm n dãy song song, mỗi dãy có m điện trở giống nhau và bằng R0 ( với m ; n Î N)
Cường độ dòng điện trong mạch chính ( Hvẽ ) 	 I + -
	 ( Bổ sung vào hvẽ cho đầy đủ ) 
Để cường độ dòng điện qua mỗi điện trở R0 là 0,1A ta phải có :	 	 
 m + n = 8 . Ta có các trường hợp sau	 
M
1
2
3
4
5
6
7
N
7
6
5
4
3
2
1
Số điện trở R0
7
12
15
16
15
12
7
Theo bảng trên ta cần ít nhất 7 điện trở R0 và có 2 cách mắc chúng : 
 a/ 7 dãy //, mỗi dãy 1 điện trở. b/ 1 dãy gồm 7 điện trở mắc nối tiếp.
Bài 4
HD : Xem bài giải tương tự trong tài liệu và tự giải
a/ Khoảng cách từ điểm sáng tới gương = 10 cm ( OA1 = OF’ - 2.F’I )
b/ Vì ảnh của điểm sáng qua hệ TK - gương luôn ở vị trí đối xứng với F’ qua gương, mặt khác do gương quay quanh I nên độ dài IF’ không đổi Þ A1 di chuyển trên một cung tròn tâm I bán kính IF’ và đến điểm A2. Khi gương quay một góc 450 thì A1IA2 = 2.450 = 900 ( do t/c đối xứng ) Þ Khoảng cách từ A2 tới thấu kính bằng IO và bằng 15 cm