Đề thi khảo sát HSG môn Vật lí 9 - Lần 3 - Năm học 2023-2024 - Trường TH&THCS Hồng Phương (Có đáp án)

Nội dung tài liệu: Đề thi khảo sát HSG môn Vật lí 9 - Lần 3 - Năm học 2023-2024 - Trường TH&THCS Hồng Phương (Có đáp án)

1. PHÒNG GD&ĐT YÊN LẠC ĐỀ THI KS HSG LỚP 9 NĂM HỌC 2023 – 2024 TRƯỜNG TH&THCS HỒNG PHƯƠNG LẦN 3 – VẬT LÝ 9 Thời gian: 150 phút, không kể thời gian giao đề. Câu 1. (2,0 điểm) Hai ô tô đồng thời xuất phát từ thành phố A đến thành phố B. Khoảng cách giữa A và B là L. Ô tô thứ nhất đi nửa quãng đường đầu với vận tốc v1 và đi nửa quãng đường sau với vận tốc v2. Ô tô thứ hai đi nửa thời gian đầu với vận tốc v1 và đi nửa thời gian sau với vận tốc v2. a) Tính vận tốc trung bình của mỗi ô tô trên đoạn đường AB. b) Ô tô nào đến B trước và đến trước một khoảng thời gian bao nhiêu (theo v1, v2, L)? c) Tìm khoảng cách giữa hai ô tô khi một ô tô tới B trước. Tìm mối quan hệ giữa v1 và v2. Câu 2. (2,0 điểm) Để đưa một thùng hàng có khối lượng 100kg lên trên sàn ô tô cách mặt đất 1,2m, người ta dùng tấm ván đặt nghiêng làm cầu nối giữa mặt đất với sàn để kéo đều thùng lên xe. Biết lực kéo song song với mặt tấm ván. Có thể dùng hai tấm ván có chiều dài lần lượt là 2m và 2,5m. a) Giả sử ma sát không đáng kể: Hãy tính công để đưa thùng hàng lên sàn ô tô; so sánh lực kéo thùng hàng khi sử dụng hai tấm ván nói trên. b) Thực tế, có ma sát đáng kể khi vật trượt đều trên mặt ván. Biết rằng, khi dùng tấm ván 2m thì lực ma sát bằng 0,160 lần trọng lượng của vật, còn khi dùng tấm ván 2,5m thì lực ma sát bằng 0,175 lần trọng lượng của vật. Tính lực kéo thùng hàng khi lần lượt sử dụng hai tấm ván trong trường hợp này. Câu 3. (2,0 điểm) Một thước gỗ đồng chất, tiết diện đều có khối lượng 1 kg, chiều dài AC = 60 cm, được đặt trên giá đỡ tại O (Hình vẽ 2). Đầu A của thước treo vật m1 có khối lượng 1,2kg. a. Để thước cân bằng nằm ngang, phải treo vật m2 tại điểm B có khối lượng bao nhiêu? b. Tháo vật treo tại điểm B rồi treo vào điểm C vật m 3 có khối lượng 1kg. Phía dưới điềm C có đặt một bình nước sao cho vật m 3 chìm hoàn toàn trong nước và không chạm đáy bình. Để thước cân bằng nằm ngang thì phải dịch chuyển giá đỡ của thước về phía C một đoạn bao nhiều so với ban đầu? Biết khối lượng riêng của nước và vật treo tại C lần lượt là 1000 kg/m3 và 5000 kg/m3 ? Câu 4. (2,0 điểm) Một người dự định đi xe máy khởi hành từ Thành phố A đến Thành phố B với vận tốc 1 30km/h. Nhưng sau khi đi được 4 quãng đường, Hình vẽ 1 người đó dừng lại 15 phút đổ xăng rồi tiếp tục đi đến Thành phố B. Để đi đến Thành phố B đúng thời gian dự định thì quãng đường còn lại người đó phải đi với vận tốc 36km/h. Tính quãng đường AB và thời gian dự định đi quãng đường AB. Câu 5. (2,0 điểm) . Cho ba điện trở R1, R2 và R3 = 10Ω được ghép với nhau thành một đoạn mạch AB như hình 2. Điện trở của đoạn mạch AB là 5 Ω. a. Biết rằng, nếu đổi chỗ R2 với R3 thì điện trở của đoạn mạch AB là 3,5 Ω. Tính R1 và R2. b. Mắc nối tiếp đoạn mạch AB ban đầu với đoạn mạch Hình 2 BC chứa hộp X (trong X là bộ bóng đèn giống nhau). Đặt vào hai đầu mạch AC hiệu điện thể không đổi UAC = 220 V. Tính công suất lớn nhất của bộ bóng đèn. 3 2 Câu 6. (2,0 điểm) Một bình hình trụ có dung tích V 0 =1dm , diện tích đáy S =40cm , đựng 800g nước 2 3 ở 20°C. Một thanh sắt đặc hình trụ có diện tích đáy S 1 =10cm , thể tích V1 =300cm , nhiệt độ 100°C được thả vào bình nói trên theo phương thẳng đứng. Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của sắt và 3 3 nước tương ứng là c1 =460J/kg.K, D1 = 7800kg/m và c2 = 4200J/kg.K, D2 = 1000kg/m . Hãy tính: a) Khối lượng nước có trong bình sau khi thả thanh sắt. b) Nhiệt độ của hệ khi có cân bằng nhiệt. Biết hiệu suất của quá trình là 80% và cho rằng khi có cân bằng nhiệt, nhiệt độ tại mọi điểm của sắt đều bằng nhau. c) Áp lực do thanh sắt tác dụng lên đáy bình. Trang 1/2
2. Câu 7. (2,0 điểm) Ba bình chứa nước A, B và C, nước trong bình có nhiệt độ lần lượt là t 1 = 76°C, t2= 31°C và t3 = 57°C. Người ta múc n1 ca nước ở bình A và n2 ca nước ở bình B rồi đổ vào bình C, sau khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của nước trong bình C là 62°C. Biết thể tích nước có sẵn trong bình C bằng tổng thể tích nước của số ca vừa đổ thêm vào nó. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường, với bình chứa và ca 푛 múc. Bình C có dung tích đủ lớn để chứa lượng nước đổ từ bình A và bình B. Tìm tỉ số 1 푛2 Câu 8. (2,0 điểm) Cho mạch điện có sơ đồ như hình 3. Biết U AB = 12V; biến trở có điện trở toàn phần là R; R 1 =R2; điện trở của ampe kế và các dây nối không đáng kể. Khi di chuyển con chạy C của biến trở từ P đến Q thì ampe kế chỉ giá trị lớn nhất là 2A, giá trị nhỏ nhất là 1A. Biết khi ampe kế chỉ giá trị nhỏ nhất thì con chạy C ở vị trí mà Rpc = R/2. Hãy: a) Tính giá trị của R1 và R. b) Xác định vị trí con chạy C để công suất tiêu thụ trên toàn biến trở đạt giá trị cực đại (Pmax). c) Xác định vị trí con chạy C để công suất tiêu thụ trên toàn biến trở bằng ½ Pmax. Câu 9. (2,0 điểm) Hai gương phẳng giống nhau AB và AC được đặt hợp B với nhau một góc 600, mặt phản xạ hướng vào nhau (A,B,C tạo thành tam giác đều). Một nguồn sáng điểm S di chuyển trên cạnh BC. Gọi S1 là ảnh của S S qua AB, S2 là ảnh của S1 qua AC. a. Hãy nêu cách vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ S, phản xạ lần lượt trên AB, AC rồi về S và chứng minh SS2 là tổng đường đi của tia sáng. b. Với vị trí nào của S trên BC thì tổng đường đi của tia sáng trong câu a A C ngăn nhất. Câu 10. (2,0 điểm) Trên mặt bàn nằm ngang có: Một thước kim loại dày, đồng chất, tiết diện đều và được chia vạch đến mm; một quả nặng không dính ướt; một sợi dây nhẹ không giãn; hai chất lỏng khác nhau đựng trong 2 bình rộng miệng có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của quả nặng. Bằng các dụng cụ trên hãy trình bày phương án xác định tỉ số khối lượng riêng của hai chất lỏng đã cho. ---------------Hết--------------- Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm Họ và tên thí sinh:........................................................Số báo danh:................. Trang 2/2
3. PHÒNG GD&ĐT YÊN LẠC ĐỀ THI KS HSG LỚP 9 NĂM HỌC 2023 – 2024 TRƯỜNG TH&THCS HỒNG PHƯƠNG LẦN 3 – VẬT LÝ 9 Thời gian: 150 phút, không kể thời gian giao đề. +) Thí sinh làm bài theo cách riêng nhưng đáp ứng được yêu cầu cơ bản vẫn cho đủ số điểm. +) Việc chi tiết hóa điểm số (nếu có) so với biểu điểm phải đảm bảo không sai lệch so với hướng dẫn chấm đã được thống nhất trong hội đồng chấm. +) Sau khi cộng điểm toàn bài, điểm tổng của bài để lẻ đến 0,25 điểm. CÂU NỘI DUNG ĐIỂM a. - Vận tốc trung bình của xe ô tô thứ nhất trên đoạn đường AB là: 푆 푆 2푣1푣2 0,25 = = = 푆 푆 푡1 + 푡2 + 푣1 + 푣2 2푣1 2푣2 - Vận tốc trung bình của xe ô tô thứ hai trên đoạn đường AB là: 1(2đ) 푡 푡 0,25 푆 푆1 + 푆2 푣1푡1 + 푣2푡2 푣1 + 푣2 푣1 + 푣2 = = = = 2 2 = 푡 푡 푡 푡 2 b. - Thời gian để ô tô thứ nhất đi từ A đến B là: 퐿 푣1 + 푣2 1 = = 퐿 2푣1푣2 0,25 - Thời gian để ô tô thứ hai đi từ A đến B là t2: 퐿 2퐿 2 = = 푣1 + 푣2 2 퐿(푣1 푣2) Ta có: 훥 = 1 ― 2 = > 0 2푣1푣2(푣1 푣2) 0,25 Do T1 > T2 ⇒ Ô tô thứ hai đến B trước ô tô thứ nhất - Ô tô thứ hai đến B trước ô tô thứ nhất một khoảng thời gian là 2 퐿(푣1 ― 푣2) 훥 = . 0,25 2푣1푣2(푣1 + 푣2) c. *Trường hợp 1: Xe ô tô thứ nhất đang đi trên nửa đầu của quãng đường AB Khoảng cách giữa hai xe là: 2퐿 푣2 ― 푣1 푆 = 퐿 ― 푣1.푡2 = 퐿 ― 푣1. = 퐿 0,25 푣1 + 푣2 푣1 + 푣2 퐿 Trường hợp này xảy ra khi 푆 > 2⇒푣2 > 3푣1 * Trường hợp 2: Xe ô tô thứ nhất đang đi trên nửa sau của quãng đường AB Khoảng cách giữa hai xe là: 2 (푣1 ― 푣2) 푆 = 푣2.훥 = 퐿 2푣1(푣1 + 푣2) 퐿 0,25 Trường hợp này xảy ra khi 푆 < 2⇒푣2 < 3푣1 * Trường hợp 3: Xe ô tô thứ nhất đến đúng giữa quãng đường AB 퐿 Khoảng cách giữa hai xe là 푆 = 2. Trang 3/2
4. Trường hợp này xảy ra khi 푣2 = 3푣1. 0,25 a. – Trọng lượng của thùng hàng là: 푃 = 10 = 10.100 = 1000( ) - Vì bỏ qua ma sát nên công của lực kéo trên hai tấm ván nghiêng đều bằng nhau và bằng công kéo thùng hàng lên theo phương thẳng đứng: = 푃.ℎ = 1000.1,2 = 1200 0,5 (퐽) 2(2đ) - Lực kéo thùng hàng trên hai tấm ván nghiêng lần lượt là: 1200 1200 0,5 퐹1 = = = 600( );퐹2 = = = 480( )⇒퐹1 > 퐹2 푠1 2 푠2 2,5 b. Trường hợp có ma sát: Vì công của lực kéo bằng tổng công nâng vật khi không có ma sát và công của lực ma sát⇒ = 1 + 퐹 푠⇒퐹 = 퐹1 + 퐹 푠 (hoặc lập luận từ điều kiện cân bằng lực do vật được kéo đều) 0,5 Lực ma sát tác dụng lên thùng hàng khi sử dụng hai tấm ván: 퐹 푠1 = 0,160.푃 = 160( );퐹 푠2 = 0,175.푃 = 175( ) Lực kéo thùng hàng cần tìm: 0,5 퐹 1 = 600 + 160 = 760( );퐹 2 = 480 + 175 = 655( ) a. Trọng tâm G của thước nằm tại trung điểm của thước nên cách O một khoảng là 10cm. Xét vị trí trục quay tại O, áp dụng quy tắc momen ta có: 1 . = . . + 2 . 0.5 ⇔1,2.20 = 1.10 + .20 3(2đ) 2 ⇔ 2 = 0,7 kg 3 b. Khi nhúng vào nước thì: 퐹 = ― . = 8 N. 3 3 푣 푛 ⇒퐹3. + . > 1. 0.5 Do đó để thanh cân bằng thì phải dịch O về phía C. Gọi độ dịch chuyển của O là x (x>0). TH1: x<10 Ta có: 0.5 퐹3. + . = 1 . ⇔8.(40 ― ) + 1.10.(10 ― ) = 1,2.10.(20 + ) ⇔ = 6 cm (t.m) TH2: x>10 Ta có: 0.5 퐹3. = 1 . + . ⇔8.(40 ― ) = 1,2.10.(20 + ) + 1.10.( ― 10) ⇔ = 6 (loại) Vậy phải dịch chuyển giá đỡ O về phía C một khoảng là 6 cm. 4(2đ) Gọi t (h) là thời gian dự định đi, t1 là thời gian đi với vận tốc 30 km/h, t2 là thời gian 0,5 đi với vận tốc 36 km/h Ta có: 푡 = 푡1 +0,25 + 푡2 (1) = 30푡 = 30푡1 +36푡2 (2) 0,5 1 푡 30푡1 = 4.30푡⇒푡1 = 4 (3) 3 5 (4) 36푡2 = 4.30푡⇒푡2 = 8푡 0,5 푡 5 Thay (3), (4) vào (1) ta được: 푡 = +0,25 + 푡⇒푡 = 2 (h) 4 8 0,5 Thay t=2 (h) vào (2) ta được: = 30.2 = 60 km 5(2đ) Trang 4/2
5. a. Khi chưa đổi chỗ R2 và R3 ta có: 0,5 (푅 푅 )푅 (푅 푅 ).10 푅 = 1 2 3 = 1 2 = 5⇒푅 + 푅 = 10 (1) 푅1 푅2 푅3 푅1 푅2 10 1 2 Khi đổi chỗ R2 và R3 ta có: (푅 푅 )푅 (푅 10).푅 0,5 푅 = 1 3 2 = 1 2 = 3,5⇒(푅 + 10)푅 = 70 (2) 푅1 푅2 푅3 푅1 푅2 10 1 2 Từ (1) và (2): 푅1 ≈ 5,5훺;푅2 ≈ 4,5훺 b. Gọi R là điện trở của bộ đèn, ta có: 푅 = 푅 +푅 = 5 + 푅 2 2 220 0,5 푈 2 5 2 + Công suất của bộ đèn: 푃 = 푅 = (5 푅)2.푅 = 푅 푅 5 Vận dụng bất đẳng thức Cauchy ta có: + 푅 ≥ 2 5⇒ 5 + 푅 = 2 5 푅 푅 푖푛 5 Dấu “=” xảy ra khi = 푅⇒푅 = 5훺 푅 2202 0.5 + Vậy công suất lớn nhất của bộ đèn là: 푃 = 2 = 2420푊 2 5 1000 a. Chiều cao bình trụ: ℎ = 0 = = 25 0 푆0 40 1 300 Chiều cao thanh sắt: ℎ = = = 30 0,5 1 푆1 10 Phần thể tích thanh sắt chiếm chỗ nước trong bình: 3 = 푆1ℎ0 = 10.25 = 250 3 6(2đ) Tổng: 푛 + = 800 + 250 = 1050 > Vbình ⇒Một phần nước bị tràn ra ngoài. 0,5 * Nước còn lại trong bình: 3 + Thể tích: 2 = ℎ0(푆0 ― 푆) = 25(40 ― 10) = 750 ―6 0,5 + Khối lượng: 2 = 2 2 = 1000.750.10 = 0,75 ―6 b. * Khối lượng thanh sắt: 1 = 1 1 = 7800.300.10 = 2,34 Khi có cân bằng nhiệt: + Nhiệt thanh sắt tỏa ra: 푄1 = 1 1(100 ― 푡) + Nhiệt lượng nước thu vào: 푄 = (푡 ― 20) = 0,8푄 2 2 2 1 0,5 100.0,8. 1 1 + 20 2 2 100.0,8.2,34.460 + 20.0,75.4200 ⇒푡 = = ≈ 37,20 0,8 1 1 + 2 2 0,8.2,34.460 + 0,75.4200 c. Thanh sắt chịu tác dụng của 3 lực: trọng lực (P), Lực Acsimet (FA) và lực tác dụng của đáy bình (N). Độ lớn của áp lực do thanh sắt tác dụng lên đáy bình: ―6 = 푃 ― 퐹 = 10 1 ― 10 1 = 10.2,34 ― 10.1000.250.10 = 20,9( ) Gọi m là khối lượng mỗi ca nước. 0,5 Phương trình cân bằng nhiệt: 7(2đ) 푛1. .(푡1 ― 푡) = 푛2. .(푡 ― 푡2) + (푛1. + 푛2. )(푡 ― 푡3) 0,5 0,5 ⇔푛1.(76 ― 62) = 푛2.(62 ― 31) + (푛1 + 푛2)(62 ― 57) 푛1 푛1 Đặt = , ta có: 14 = 31 + 5( + 1)⇒ = 4. Vậy = 4 푛2 푛2 0,5 a. Biến trở chia làm 2 phần: Đặt 푅푃 = ;푅 푄 = 푅 ― (0 < < 푅) mắc song song, (푅 ) có điện trở tương đương là R với: b 푅 = 푅푃푄 = 푅 8(2đ) (푅 ) Điện trở tương đương toàn mạch: 푅 = 푅1 + 푅2 + 푅 = 2푅1 + 푅 푈 푈 Số chỉ ampe kế: = = 2푅 (푅 ) 푅 1 푅 - Khi C dịch chuyển, khi vị trí C trung với P hoặc Q thì 푅푃푄 = 0 0,5 Trang 5/2
6. 푈 푈 Số chỉ lớn nhất của ampe kế: = = 2 ⇔푅 = = 3훺 = 푅 1 2푅1 1 4 2 - Khi số chỉ ampe kế nhỏ nhất, ta có: 푈 12 = = 1⇔ = 1⇔푅 = 24훺 푖푛 (푅 ― ) 푅 푅 2푅 + 1 푅 2 푅 ― 2 2.3 + 푅 0,5 b. Công suất tiêu thụ điện trên toàn biến trở đạt giá trị max: 144 2 2 푃 = 푃 = 푅 = 6 (*) 푃푄 푃푄 푅푃푄 푅푃푄 푃푃푄 đạt giá trị lớn nhất khi mẫu số (*) đạt giá trị nhỏ nhất: 6 Ta có: + 푅 ≥ 2 6 . 푅 푅푃푄 푃푄 푃푄 푅푃푄 6 푃 max khi: = 푅 ⇔푅 = 6훺 푃푄 푅푃푄 푃푄 푃푄 144 푃 = 2 = 6푊 (2 6) 0,5 푃 c. Khi công suất trên biến trở đạt 2 : 12 2 푃 2 푃푃푄 = = 3푊⇔ 푅푃푄 = 3⇔푅푃푄 ― 36푅푃푄 + 36 = 0 2 6 + 푅푃푄 푅푃푄 ≈ 1훺 (t/m) và 푅푃푄 ≈ 35훺 (loại) (24 ) 0.5 hoặc 푅푃푄 = 1훺⇔ 24 = 1⇔ = 1훺 = 23훺 Vậy có 2 vị trí thỏa mãn điều kiện của con chạy C là: 푅푃 = 1훺 và 푅푃 = 23훺 a, S1 là ảnh của S qua gương AB => S1 đối xứng với S qua AB HV 0,5 S2 là ảnh của S1 qua gương AC => S2 đối xứng với S 1 qua AC Ta nối S2 với S cắt AC tại J, nối J với S1 cắt AB tại I S B 0,5  SI, IJ, JS là ba đoạn của tia sáng cần dựng. Tổng độ dài ba đoạn: 1 I 1 S 2 O 9(2đ) SI + IJ + JS = S1I + IJ + JS = S1J + JS = S2J + JS = S2S 21 Vậy SI + IJ + JS = S2S b.Ta có: góc S1AS = 2 góc S1AB (1) A J C 0,5 góc S1AS2 = 2 góc S1AC (2) H Lấy (2) – (1): 0,5 góc S1AS2 - góc S1AS = 2(góc S1AC -góc S1AB) 0  góc SAS2 = 2 góc BAC => góc SAS2 = 120 0 Xét tam giác cân SAS2 tại A, có góc A = 120 S  góc AS H=góc AS H = 300 với đường cao AH, ta có: SS = 2SH 2 2 2 Xét tam giác vuông SAH taị H có góc AS H = 300 ta có: AH = AS/2 SA. 3 Trong tam giác vuông SAH tại H . Theo định lí pitago ta tính được : SH = 2 SA. 3 nên SS = 2SH = 2. = SA3 2 2 => SS2 nhỏ nhất  SA nhỏ nhất  AS là đường cao của tam giác đều ABC Kí hiệu M, m lần lượt là khối lượng của thước và quả nặng. Bước 1: Để thước trên bàn, treo m vào một đầu, khi cân bằng động đo các khoảng 0,5 cách từ khối tâm G và điểm treo quả nặng đến mép bàn ta có phương trình: Trang 6/2
7. P.l1 = P1.l2 l1 l2 푙1 = 푙2 10(2đ) P1 Bước 2: Nhúng quả cầu vào chất lỏng D1. P Phải dịch chuyển thước 1 đoạn a để hệ cân bằng như trên, ta có: 0,5 ( ) (푙1 ― ) = ( ― 1 )(푙2 + )⇒ = (1) 1 푙2 Bước 3: Tương tự với chất lỏng D2, ta có: b(M m) D V 2 (2) l2 b 0,5 Từ (1) và (2) ta được: 1 (푙2 + ) = 2 (푙1 + ) 0,5 Trang 7/2