Đề thi HSG môn Vật lí 9 - Lần 4 - Năm học 2022-2023 - Trường TH&THCS Hồng Phương (Có đáp án)

Nội dung tài liệu: Đề thi HSG môn Vật lí 9 - Lần 4 - Năm học 2022-2023 - Trường TH&THCS Hồng Phương (Có đáp án)

1. PHÒNG GD&ĐT YÊN LẠC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 LẦN 4 TRƯỜNG TH&THCS HỒNG PHƯƠNG NĂM HỌC 2022-2023 ĐỀ THI MÔN: VẬT LÝ Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1 (2,0 điểm): Một người đứng cách con đường một khoảng 50m, ở trên đường có một ô tô đang tiến lại với vận tốc 10m/s. Khi người ấy thấy ô tô còn cách mình 130m thì bắt đầu ra đường để đón ô tô. Nếu chạy theo hướng vuông góc với mặt đường thì người ấy phải đi với vận tốc bao nhiêu để có thể gặp được ô tô? 0 Câu 2 (2,0 điểm): Có ba chai sữa giống nhau, đều có nhiệt độ t0 = 20 C. Người ta thả chai sữa thứ nhất vào phích đựng nước ở nhiệt độ 0 0 t = 42 C. Khi đạt cân bằng nhiệt, chai sữa thứ nhất nóng tới t1 = 38 C, lấy chai sữa này ra và thả vào phích nước đó chai sữa thứ hai. Đợi đến khi cân bằng nhiệt xảy ra, người ta lấy chai sữa ra và thả vào đó chai sữa thứ ba. Hỏi ở trạng thái cân bằng nhiệt chai sữa thứ ba này có nhiệt độ là bao nhiêu? Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Câu 3 (2,0 điểm): Một ô tô xuất phát từ M đi đến N, nửa quãng đường đầu đi với vận tốc v 1, quãng đường còn lại đi với vận tốc v2. Một ô tô khác xuất phát từ N đi đến M, trong nửa thời gian đầu đi với vận tốc v1 và thời gian còn lại đi với vận tốc v2. Nếu xe đi từ N xuất phát muộn hơn 0.5 giờ so với xe đi từ M thì hai xe đến địa điểm đã định cùng một lúc. Biết v1= 20 km/h và v2= 60 km/h. a) Tính quãng đường MN. b) Nếu hai xe xuất phát cùng một lúc thì chúng gặp nhau tại vị trí cách N bao xa. Câu 4 (2,0 điểm): Một cuộn dây dẫn bằng đồng có khối lượng 1,068kg, tiết diện ngang của dây dẫn là 1mm2 có điện trở suất là 1,7.10-8 Ωm, khối lượng riêng của đồng là 8,9.103Kg/m3. a) Tính điện trở của cuộn dây này. b) Người ta dùng dây này để cuốn thành một biến trở. Biết lõi biến trở hình trụ tròn đường kính 4cm. Tính số vòng dây cuốn thành biến trở. Câu 5 (2,0 điểm): Một quả cầu đặc đồng chất có khối lượng M = 12kg, bán kính R = 16cm được thả vào một hồ có mực nước sâu H = 3,5m. a) Quả cầu sẽ nổi hay chìm trong nước? Vì sao? Biết khối lượng riêng của nước là Dn = 4 1000kg/m3; thể tích hình cầu được tính bằng công thức V = R3. 3 b) Người ta buộc quả cầu vào một dây xích bằng đồng có chiều dài lđ = 3,5m và khối lượng mđ = 7kg rồi thả lại vào hồ nước, bây giờ quả cầu lơ lửng trong nước. Hỏi khi đó tâm quả cầu cách mặt 3 nước một khoảng bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của đồng là Dđ = 8800kg/m ; khối lượng dây xích được phân bố đều theo chiều dài của dây. Câu 6 (3,0 điểm): Có mạch điện như sơ đồ hình 2: R1= R2 = 20Ω, R3 = R4 = 10Ω, hiệu điện thế U không đổi. Vôn kế có điện trở vô cùng R1 R2 lớn chỉ 30V. R4 a) Tính U. b) Thay vôn kế bằng ampe kế có điện trở bằng không. Tìm số chỉ V R3 ampe kế. +U - Câu 7 (2,0 điểm) Cho mạch điện như Hình 3a, vôn kế V chỉ 30V. R0 Hình 2- N Nếu thay vôn kế bằng ampe kế A mắc vào hai điểm M, N của mạch M + U0 điện trên thì thấy nó chỉ 5A. Coi vôn kế, ampe kế đều là lí tưởng và bỏ qua điện trở các dây nối. V a) Xác định giá trị hiệu điện thế U0 và điện trở R0. Hình 3a 1
2. b) Mắc điện trở R1, biến trở R (điện trở toàn phần của nó M R0 + - N bằng R), vôn kế và ampe kế trên vào hai điểm M, N của mạch điện U0 như Hình 3b. Khi di chuyển con chạy C của biến trở R ta thấy có R một vị trí mà tại đó ampe kế chỉ giá trị nhỏ nhất bằng 1A và khi A đó vôn kế chỉ 12V. Xác định giá trị của R và R. C 1 R1 Câu 8 (3,0 điểm): Cho mạch điện như hình 4. Hình 3b Biết UAB = 90V, R1 = 40 ; R2 = 90  ; R4 = 20 ; R3 là một biến trở. Bỏ qua điện trở của ampe kế, khóa K và V dây nối. a) Cho R3 = 30 , khóa K mở tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB và số chỉ của ampe kế: b) Tính R3 để số chỉ của ampe kế khi K đóng cũng như khi K ngắt là bằng nhau. Câu 9 (2,0 điểm) Cho các dụng cụ và vật liệu sau đây: - 02 bình chứa hai chất lỏng khác nhau, chưa biết Hình 4 khối lượng riêng; - 01 thanh thẳng, cứng, khối lượng không đáng kể; - 02 quả nặng có khối lượng bằng nhau; - Giá đỡ có khớp nối để làm điểm tựa cho thanh thẳng; - 01 thước đo chiều dài; - Dây nối. a) Trình bày phương án thí nghiệm xác định tỉ số khối lượng riêng của hai chất lỏng trên. b) Từ đó suy ra cách xác định khối lượng riêng của một chất lỏng bất kỳ. . Hết 2
3. KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 9 LẦN 4 NĂM HỌC 2022-2023 HDC MÔN: VẬT LÍ HDC này gồm 06 trang Gọi A là vị trí của ô tô; B là vị trí của người khách; C là vị trí gặp nhau: AC = AB2 BC 2 1302 502 120 m B 0,25 0,5 Thời gian chuyển động của ôtô: 푡 = = 12푠 1 푣1 50 Thời gian chuyển động của người khách: 푡 = = C A 0,5 Câu 1 2 푣2 푣2 Điều kiện để người bắt được xe 0,5 2,0 đ 푡2 ≤ 푡1 0,25 Vậy 푣2 ≥ 4,17 /푠 Câu 2 Gọi q1, q2 là nhiệt dung của phích và của một chai sữa. t2, t3 là nhiệt độ cân bằng khi thả chai thứ hai và chai thứ ba. 2,0 đ Theo bài ra ta có các phương trình CB: - Lần đổ thứ nhất: q1 (t – t1) = q2 (t1 – t0) (1) - Lần đổ thứ hai: q1 (t1 – t2) = q2 (t2 – t0) (2) - Lần đổ thứ ba: q1 (t2– t3) = q2 (t3 – t0) (3) 0 Từ (1), (2) và (3) ta tính được t3 = 32 C. Câu 3 a) Gọi chiều dài quãng đường từ M đến N là S Thời gian đi từ M đến N của xe M là t1 2,0 đ S S S(v v ) 0,25 1 2 (a) t1 2v1 2v2 2v1v2 Gọi thời gian đi từ N đến M của xe N là t . Ta có: 2 0,25 t2 t2 v1 v2 S v1 v2 t2 ( ) ( b) 2 2 2 0,25 Theo bài ra ta có : t1 t2 0,5(h) hay Thay giá trị của vM ; vN vào ta có S = 60 km. 0,25 Thay S vào (a) và (b) ta tính được t1=2h; t2=1,5 h b) Gọi t là thời gian mà hai xe đi được từ lúc xuất phát đến khi gặp nhau. Khi đó quãng đường mỗi xe đi được trong thời gian t là: 0,25 SM 20t nếu t 1,5h (1) S 30 (t 1,5)60 nếu t 1,5h (2) M 0,25 SN 20t nếu t 0,75h (3) SN 15 (t 0,75)60 nếu t 0,75h (4) 0,25 Hai xe gặp nhau khi : SM + SN = S = 60 và chỉ xảy ra khi 0,75 t 1,5h . Từ điều kiện này ta sử dụng (1) và (4): 20t + 15 + ( t - 0,75) 60 = 60 0,25 9 Giải phương trình này ta tìm được t h và vị trí hai xe gặp nhau cách N là 8 SN = 37,5km 3
4. Câu 4 Thể tích của sợi dây ―4 0,25 = = 1,068 = 1,2.10 3 2,0 đ 8,9.103 Chiều dài sợi dây là: 0,5 1,2.10―4 푙 = = = 120 푆 1.10―6 0,5 0,25 Điện trở của dây là: 0,5 푙 Ω 푅 = 휌푆 = 2,04 Chu vi của một vòng là: C = π.d = π.0,04m 푙 Số vòng là: vòng 푛 = ≈ 955 Câu 5 4 4 0,25 a. Thể tích quả cầu là: V = R3 = 3,14 (0,16)3 0,01715 m3 3 3 2,0 đ Khối lượng riêng của quả cầu là : M 12 0,25 D 700kg / m3 . V 0,01715 0,25 Ta thấy D < Dn Quả cầu sẽ nổi trên mặt nước. b. Hệ thống chịu tác dụng của các lực: FAc - Trọng lực Pc của quả cầu. FAx - Trọng lực Px của phần dây xích lơ lửng. h - Lực đẩy Acsimet FAc tác lên quả cầu. H x - Lực đẩy Acsimet F Ax tác dụng lên phần dây xích lơ lửng. Px Khi hệ thống cân bằng: l P 0,25 x = Pc + Px = FAc + FAx C x c M.10 + mx. 10 = Vc. dn + Vx. dn 0,25 mx M + mx = Vc Dn Dn Dđ Dn m x (1 ) = Vc.Dn – M .............................. Dđ 0,25 V D M 0,01715.1000 12 m c n 5,81(kg) x D 1000 1 n 1 0,25 Dđ 8800 mx lx mx .lđ 5,81.3,5 Theo đề bài ta có: lx 2,9(m) mđ lđ mđ 7 0,25 Tâm quả cầu cách mặt nước một khoảng là: hx = H - lx - R = 3,5 - 2,9 - 0,16 = 0,44(m). Câu 6 a) R34 = 20Ω = R1 2,0đ I = I2 = 2.I4 0,25 U2 = I2.R2 = 20I2 = 40I4 U4 = I4R4 = 10I4 0,25 Vậy U2 = 4U4 Ta có U2 + U4 =30 0,25 Vậy U4 = 6V = U3; U2 = 24V U = U34 + U2 = 36V 0,25 4
5. 80 b) 푅124 = 푅1 + 푅24 = 3 Ω 0,25 푈 1 = 24 = = 1,35A 푅124 0,25 푈24 = 9 I = 0,9A 4 0,25 I3 = 3,6A 0,25 Số chỉ Ampe kế IA = I3 + I4 = 4,5A Câu 7 a Vôn kế có điện trở rất lớn nên U0=UV=30V 0,25 2,0đ U Thay vôn kế bằng ampe kế: R 0 6 0 0,25 IA b Đặt RMC=x suy ra RCN=R-x (0<x<R) R .x R = 1 R x MN 0,25 R1 x R1.x Tổng trở của mạch điện: Rt=R0+RMN=R0+ R x R1 x I R U A 1 IR 0 1 0,25 I (1) I1 x IA (2) R .x R x 1 R R x 1 0 IA I1 I R1 x U R U R Thay (1) vào (2) ta được: I 0 1 0 1 (3) A 0,25 R1x (R 0 R x)(R1 x) y(x) Do tích U0R1 không đổi nên IA cực tiểu khi mẫu số đạt giá trị cực đại ở một giá trị xác định x. 2 Biểu thức mẫu số có dạng y(x)=-x +(R0+R)x+(R0+R)R1 2 2 R R R R y(x)= 0 (R R)R x 0 2 0 1 2 0,25 R R R R y(x) có giá trị cực đại khi x 0 0 x x 0 (4) 2 0 2 R R y (R R)(R 0 ) max 0 1 4 x0.Imin=12V x0=12  R=18  0,25 U R I 0 1 R 24 min R R 1 0,25 (R R)(R 0 ) 0 1 4 Câu 8 a a) + Khi K mở đoạn mạch được vẽ lại : 2,0đ R14.R2 RAB = RAD + R3 = R3 R14 R2 U AB = 66; IAB = = 1,36A; RAB 0,25 UAD = IAB . RAD = 48,96V 0,25 U AD 0,25 Số chỉ của ampe kế : Ia = I4 = 0,816A R14 B + K mở : 0,25 5
6. R .R U 54 R = 14 2 R = 36 +R I = I = I = AD (1) AB 3 3 a 1 4 0,25 R14 R2 R14 36 R3 + K đóng : 0,25 R3.R4 20R3 90(20 R3 ) 20R3 R34 = ; R234 = R2 + R34 = ; R3 R4 20 R3 20 R3 0,25 9 20 R3 I2 = I34 = 180 11R 3 0,25 180R3 9R3 U34 = I34 . R34 = ; Ia = I4 = (2) 180 11R3 180 11R3 2 Từ (1) và (2) => R3 - 30R3 – 1080 = 0 Giải phương trình ta có : R3 = 51,1 ( Chọn ) R3 = - 21,1( Loại vì R3 < 0) Câu 9 Treo hai vật vào hai đầu thanh thẳng làm đòn bẩy; một vật nhúng vào chất 2,0đ lỏng; điều chỉnh đòn bẩy cân bằng; dùng thước đo các khoảng cách OA= l A và OB= lB; lần lượt làm như vậy với hai chất lỏng (Hình vẽ). Phương trình đòn bẩy: A l l (P - F)lA=PlB và A B B 0,5 ’ ’ ’ F O (P - F )l A=Pl B 0,5 P P 0,5 ' ' ' F (l A - l B )lA VDg D ' ' ' F (lA - lB )l A VDg D , ’ ’ (D và D là khối lượng riêng của các chất lỏng) đo lA , lB, l A , l B xác định được tỉ số khối lượng riêng của hai chất lỏng 0,5 Chọn một chất lỏng là nước đã biết khối lượng riêng D=1000kg/ m3 suy ra khối lượng riêng chất lỏng còn lại theo tỷ số trên. 6