Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh năm học 2006 - 2007 môn thi vật lý lớp 9 thời gan: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi)

Sở Giáo dục và đào tạo
thanh hoá
Đề chính thức
Kỳ thi chọn học sinh giỏi tỉnh năm học 2006-2007
Năm học 2006-2007
Môn thi Vật lý lớp 9
Ngày thi: 28/03/2007
Thời gan: 150 phút (không kể thời gian giao đề thi)
Đề thi này có 8 câu, gồm 1 trang.
Câu 1:(2,0 điểm) Một bếp điện được mắc vào mạng điện U = 100 (V) qua một điện trở r =1,5 (W) như hình1. Công suất tiêu thụ của bếp là P = 666 (W). Hãy xác định điện trở của bếp và hiệu điện thế ở hai cực của bếp.
Câu 2:(3,0 điểm) Cho điện trở suất của sắt là r1=0,12(Wmm2/m), của đồng là r2=0,017 (Wmm2/m).
 a) Tìm điện trở của một sợi dây dẫn sắt-đồng chiều dài L=100 (m) có dạng hình trụ, lõi sắt bên trong đường kính d = 2 (mm), vỏ đồng bên ngoài đường kính lớn D = 5 (mm).
 b) Người ta dùng một dây dẫn sắt và một dây dẫn X có hình dạng và kích thước giống hệt nhau để nối lại thành đoạn mạch. Khi nối tiếp thì điện trở tương đương là 5(W), còn khi nối song song thì điện trở tương đương là 1,2(W). Hãy xác định điện trở suất của dây dẫn X. 
Câu 3:(3,0 điểm) Cho một nguồn điện 9 (V), một bóng đèn loại (6V-3W), một biến trở có con chạy RX có điện trở lớn nhất là 15 (W). 
 a) Hãy vẽ các sơ đồ mạch điện để đèn sáng bình thường.
 b) Xác định vị trí con chạy và giá trị điện trở RX tham gia vào các mạch điện nói ở a).
Câu 4:(3,0 điểm) Một cần cẩu mỗi phút đưa được 1200 viên gạch lên cao 6 (m), khối lượng mỗi viên gạch là 1,8 (kg).
 a) Xác định hiệu điện thế và công suất mà mạch điện cung cấp cho cần cẩu. Biết rằng dòng điện qua động cơ bằng 15 (A) và hiệu suất của cần cẩu là 65%.
 b) Công suất tiêu hao để thắng ma sát chiếm 70%, còn lại là mất mát năng lượng do toả nhiệt trong động cơ. Hãy xác định điện trở của động cơ.
Câu 5:(3,0 điểm) Một ấm đun nước điện loại (220V-1000W) mắc vào lưới điện 220 (V). Giữa hai đầu ấm có mắc một vônkế điện trở rất lớn. Hình 2. Vônkế chỉ 210 (V).
 a) Tính độ dài của dây dẫn từ lưới điện đến ấm. Biết rằng dây dẫn bằng đồng có điện trở suất 1,7.10-8 (Wm) và đường kính 1,3 (mm).
 b) Tính thời gian cần thiết để đun 2 lít nước sôi từ nhiệt độ ban đầu 520F. Biết hiệu suất quá trình đun là 80% và nhiệt dung riêng của nước là 4200 (J/kg.0C). 
Câu 6:(2,0 điểm) Cho một thấu kính hội tụ có trục chính xx'. Hình 3. Hãy xác định ảnh của vật sáng AB đặt nghiêng 450 và có trung điểm trùng với tiêu điểm của thấu kính.
Câu 7:(2,0 điểm) Trên hình 4 có một điểm sáng S và một thanh BC đặt trước gương phẳng. Phải đặt mắt ở vùng nào trước gương để quan sát được đồng thời ảnh của cả S và BC ?
Câu 8:(2,0 điểm) 
 a) Dây nung của bếp điện hoặc dây tóc của bóng điện dùng lâu ngày sẽ bị đứt ở vị trí có tiết diện 
nhỏ nhất. Vì sao ?
 b) Khi tích điện cho một vật bằng kim loại người ta nhận thấy các tính chất sau:
- Điện tích chỉ tập trung ở bề mặt và chủ yếu là những chỗ lồi, nhọn của vật.
- Hiệu điện thế giữa hai điểm bất kì trên bề mặt vật luôn luôn bằng 0. 
U
r
R
hình 1
U
Ram
hình 2
V
 hình 4
ã
S
 B
 C
hình 3
F
A
B
450
x
x’
 Hãy giải thích nguyên nhân của các tính chất trên.
------------------------------------------Hết -----------------------------------------------
Sở Giáo dục và Đào tạo
Thanh Hoá
Kì thi Học Sinh Giỏi bậc lớp 9 năm học 2006-2007
Hướng dẫn chấm môn ; Vật lý
Câu 1 (2,0 điểm): 
U
r
R
+ Công suất tiêu thụ của bếp là P = UI = I2R = 666 (W)
 Cường độ dòng điện là I = U/(R +r) = 100/(R +r) (0, 5 đ)
+ Từ 2 biểu thức trên ta có R2 - 12R + 2,2 = 0
 Phương trình có hai nghiệm R1 ằ 11,8 (W) và R2 ằ 0,20 (W). (0,5 đ)
+ Với R1 thì I1 = U/(R1+r) ằ 7,5 (A) => Hiệu điện thế 2 cực của bếp là UR1 = U - I.r ằ 88,7 (V)
 Với R2 thì I2 = U/(R1+r) ằ 59 (A) => Hiệu điện thế 2 cực của bếp là UR2 = U - I.r ằ 11,5 (V).
 (0,5 đ)
+ Giá trị I2 ằ 59 (A) và UR2 ằ 11,5 (V) là không hợp lí với thực tiễn, nên đáp số chỉ có thể là R ằ 11,8 (W) và UR ằ 88,7 (V). 	 (0,5 đ)
Câu 2(3,0 điểm): a)
+ Điện trở phần lõi sắt là r1 = , phần vỏ đồng là r2 = 	(0,5 đ)
+ Hai phần điện trở này mắc song song nên điện trở của cả đoạn dây là R0 = . (0,5 đ)
+ Hay R0 = = 0,1 (W).	(0,5 đ)
b) + Khi mắc nối tiếp điện trở tương đương 5 = (r1 +r2) , còn khi mắc // thì 1,2 = 	(0,5 đ)
+ Ta có phương trình r12–5r1+ 6 = 0 nghiệm phương trình này r1 = 3 (W) và r2 = 2(W) 
 hoặc r2 = 3 (W) và r1 = 2(W).	(0,5 đ)
+ Mặt khác => 
 Thay hai cặp giá trị trên vào đây ta có r2X = 0,08 (W.mm2/m) hoặc 0,18 (W.mm2/m). 	(0,5 đ)
RX
R2
RD
RD
Câu 3(3,0 điểm): 
+ Hai sơ đồ có thể có ở hình bên.	(0,5 đ)
+ Điện trở đèn RD = U2/P = 12 (W).	(0,5 đ)
 Sơ đồ 1: 
+ Với U = 9 (V) và đèn sáng bình thường UD = 6 (V) thì UX = 3 (V) 	(0,5 đ)
+ U = UD + UX và UD/UX = RD/RX => RX = 6 (W).	(0,5 đ)
+ Sơ đồ 2: U = UD + U2 và UD/U2 = 
 Với U = 9 (V) , UD = 6 (V) và U2 = 3 (V) Thay số ta có: R22 - 33 R2 + 90 = 0 	(0,5 đ)
+ Phương trình có hai nghiệm R2 = 3 (W) và R2 = 30 (W). Loại nghiệm R2 > 15 (W). 	(0,5 đ)
 Câu 4(3,0 điểm): a) Lưu ý: học sinh có thể lấy P = 9,8m hoặc P=10m đều được coi là đúng.
+ Công hữu ích của cần cẩu trong 01 phút là:
 A = F.S = P.h = 9,8.m.h = 9,8.(1200.1,8).6 = 127 008 (J).	(0,5 đ)
+ Công suất hữu ích là Ãi = A/60 = 2116,8 (W).	(0,5 đ)
+ Công suất toàn phần là Ã= Ãi : 65% = 3255,6 (W).	(0,5 đ)
+ Công suất à của mạch điện cung cấp = UI suy ra U = Ã/I ằ 217 (V). 	(0,5 đ)
 b) + Tổng công suất tiêu hao là (Ã-Ãi) = 1138,8 (W).	(0,5 đ)
+ 30% tiêu hao này = I2R suy ra R = 1138,8. 0,3 /152 ằ 1,52 (W).	(0,5 đ)
 Câu 5(3,0 điểm): a)
+ Hiệu điện thế giảm trên dây dẫn là Ud = 220 - 210 = 10 (V).
 Điện trở của ấm điện là Ram = U2/P = 2202/1000 ằ 48 (W). 	(0,5 đ)
+ Dây và ấm mắc nối tiếp nên Uam/Ud = Ram/Rd. Suy ra Rd = 10Ram/210 = ằ 2,28 (W).	(0,5 đ)
+ Từ Rd = ta có l = ằ 170 (m).	(0,5 đ)
 b) + Công suất tiêu thụ trên ấm là Pam = 2102/48 ằ 919 (W).	(0,5 đ)
+ Nhiệt lượng cần để đun sôi 2 lít nước là Q = = .	
 Chú ý rằng 520F tương ứng với 11,10C ta tính được Q = 933 450 (J). 	(0,5 đ)
+ Do Q = Pam.t nên suy ra thời gian cần đun t = = 1011,32 (s) = 16 phút 52 giây. (0,5 đ)
 Câu 6(2,0 điểm): Chú ý: học sinh có thể vẽ theo cách khác, nhưng phải giải thích được hình vẽ.
+ Vẽ các tia sáng tới đi qua quang tâm và đi qua tiêu điểm, ta được ảnh thật của A là A' và ảnh ảo của B là B'.	 	(0,5 đ)
+ Trung điểm I có ảnh I' ở 2 phía vô cực. 	(0,5 đ)
+ Các điểm còn lại có ảnh xác định bởi giao điểm của tia qua quang tâm với đường thẳng chứa A'B'. Cụ thể là: BI có ảnh là nửa đường thẳng ảo B' I', còn đoạn AF có ảnh thật là nửa đường thẳng A' I'. 	(0,5 đ)
 + Do vật AB nằm nghiêng 450 so với trục chính nên hai ảnh này song song với trục chính và cách trục chính một khoảng đúng bằng tiêu cự f. 	(0,5 đ) 
F
A
B
I
B'
A'
I'
I'
ã
S
 B
 C
S'
B'
1B
2B
3B
Câu 7(2,0 điểm): 
+ Lấy B' đối xứng với B. Nối B' với mép của gương 
 => vùng (1) nhìn thấy ảnh của thanh BC.	 (0,5 đ)
+ Lấy S' đối xứng với S. Nối S' với mép của gương
 => vùng (2) nhìn thấy ảnh của S.	 (0,5 đ)
+ Vùng (3) nhìn thấy được ảnh của cả S và thanh BC. (0,5 đ)
Câu 8(2,0 điểm): 
a) + Điện trở của dây R = . Do đó, ở nơi có S nhỏ nhất thì điện trở phân bố lớn nhất.	(0,5 đ)
 + Theo công thức toả nhiệt Q = I2Rt suy ra nơi có S nhỏ nhất sẽ toả nhiệt nhiều nhất, vì vậy nơi đó luôn luôn bị nóng hơn, bị nóng chảy và đứt trước. 	(0,5 đ)
b) + Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. Ngoài ra, kim loại là vật dẫn nên điện tích chuyển động tự do được trong thể tích của nó. Vì vậy, sau khi tích điện thì điện tích “đẩy nhau” ra xa và nằm ở mặt ngoài của vật (xa nhau nhất), và các phần lồi hay mũi nhọn là “xa” nhất nên phân bố mật độ điện tích lớn hơn.	(0,5 đ)
 + Khi các điện tích đã nằm cân bằng thì hiệu điện thế hai điểm bất kì phải bằng 0, vì nếu ngược lại (U ạ 0) thì các điện tích sẽ tiếp tục chuyển động từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp. 	(0,5 đ)