PHÒNG GD&ĐT CÀNG LONG ĐỀ THI HSG LỚP 9 CẤP HUYỆN NĂM HỌC 2010 -2011 Môn thi : VẬT LÍ Thời gian làm bài: 120 phút GV:HUỲNH PHƯỚC THẢO (không kể thời gian giao đề). **************************************** NỘI DUNG ĐỀ: Bài 1. (4 điểm) Một ấm bằng nhôm có khối lượng 0,4kg chứa 0,5 lít nước ở 30 0 C. Để đun sôi nước người ta dùng một bếp điện loại 220V-1100W, hiệu suất 88%. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K; của nước là 4200J/kg.K; nhiệt hoá hơi của nước là 24.10 5 J/kg. Mắc bếp vào hiệu điện thế 220V; bỏ qua sự toả nhiệt của ấm và nước ra môi trường. a. Tính thời gian cần để đun sôi nước ? b. Khi nước bắt đầu sôi, nếu đun thêm 4 phút nữa thì có bao nhiêu phần trăm lượng nước hoá hơi ? Bài 2 ( 3 điểm): Thả một vật vào bình đầy nước thì khối lượng của bình tăng thêm 75g, nếu thả vào bình đựng đầy dầu thì khối lượng của bình tăng thêm 105g; hai trường hợp vật đều chìm hoàn toàn. Tính khối lượng riêng của vật biết khối lượng riêng của nước và dầu lần lượt là D 1 = 1000kg/m 3 và D 2 = 900kg/m 3 . BÀI 3: ( 6 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ: Hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch U AB = 70V các điện trở R 1 = 10 Ω , R 2 = 60 Ω , R 3 = 30 Ω và biến trở R x . 1. Điều chỉnh biến trở R x = 20 Ω . Tính số chỉ của vôn kế và ampe kế khi: a. Khóa K mở. b. Khóa K đóng. 2. Đóng khóa K, R x bằng bao nhiêu để vôn kế và ampe kế đều chỉ số không? 3. Đóng khóa K, ampe kế chỉ 0,5A. Tính giá trị của biến trở R x khi đó. Cho rằng điện trở của vôn kế là vô cùng lớn và điện trở của ampe kế là không đáng kể. BÀI 4 :(3 điểm)Một gương nhỏ phản xạ ánh sáng mặt trời lên trần nhà (có dạng vòm tròn ,tâm tại gương)tạo ra một vệt sáng cách gương 6m.khi gương quay một góc 20 0 (quanh trục qua điểm tới và vuông góc với mặt phẳng tới)thì vệt sáng dịch chuyển trên vòm (trần nhà)một cung có độ dài bao nhiêu ? Bài 5 : (4 Điểm) Lúc 9h hai ôtô cùng khởi hành từ hai điểm A và B cách nhau 140km đi ngược chiều nhau. Vận tốc xe đi từ A là 30km/h, vận tốc xe đi từ B là 50km/h. a/ Tính khoảng cách của hai xe lúc 10h. b/ Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau. c/ Xác định thời điểm hai xe cách nhau 40km. ----------HẾT----------- BÀI ĐÁP ÁN ĐIỂ M 1 ĐỀ CHÍNH THỨC a) - Công suất toả nhiệt thực tế của bếp P = 1100×0,88 = 968W - Nhiệt lượng cần thiết đun sôi nước Q = (c 1 m 1 +c 2 m 2 )∆t = 171640(J) - Thời gian đun sôi nước t = Q P = 177,3 (giây) ≈ 3 phút b) Lượng nước biến đổi thành hơi nước m = 5 968 4 60 24.10 Pt L × × = thay số m = 96,8.10 -3 kg = 96,8g - Phần trăm nước hoá hơi 3 2 96,8.10 0,1936 19,36% 0,5 m m − = = = 2 Gọi h 1 , h 2 lần lượt là độ cao của vật trong chất lỏng D 1 và D 2. Gọi D là khối lượng riêng của vật. Có hai trường hợp xảy ra: h 1 = 2h 2 hoặc h 2 = 2h 1. a) Khi h 1 = 2h 2 . Trọng lượng của vật cân bằng với lực đẩy của chất lỏng nên ta có 10D.h.S = 10D 1 .S .h 1 + 10D 2 .S.h 2  D = (2/3 )D 1 + (1/3)D 2 = (2/3) .700 + (1/3).1000 = 800kg/m 3 . Áp suất tác dụng lên mặt đáy của vật là p = 10D 1 . h 1 + 10D 2 .h 2 = 10.700.0,04+ 10.1000.0,02 = 480P a . Áp lực tác dụng lên đáy vật đó là F = p.S = 480.50.10 -4 = 2,4N. b) Khi h 2 = 2h 1 Trọng lượng của vật cân bằng với lực đẩy của chất lỏng nên ta có 10D.h.S = 10D 1 .S .h 1 + 10D 2 .S.h 2 => D = 900kg/m 3 . p = 10D 1 . h 1 + 10D 2 .h 2 = 10.700.0,02+ 10.1000.0,04 = 540P a Áp lực F = p.S = 540.50.10 -4 = 2,7N 3 Câu 1: a, Khi K mở không có dòng điện qua ampe kế. Ampe kế chỉ số không. (0,25đ) Sơ đồ thu gọn (R 1 nt R 2 ) // (R 3 nt R x ) Ta có : I 1 = I 2 = I 12 = U/(R 1 + R 2 )= 1 (A) I 3 = I x = I 3x = U/(R 3 + R x )= 1,4 (A) ôn kế đo hiệu điện thế giữa hai điểm C và D mà U AD = U AC + U CD  U CD = U AD - U AC  U CD = U AD - U AC  U CD = I 1 .R 1 – I 2 .R 2 = 1.10 -1,4.30 = -32 V (0,75đ)  U DC = 32 V. b, Khi khóa K đóng, điểm C được nối tắt với điểm D nên vôn kế chỉ số không. (0,25đ) Mạch điện trở thành: (R 1 // R 2 ) nt (R 3 // R x ) Điện trở tương đương R tđ = + + 31 31 . RR RR x x RR RR + 2 2 . = 2060 20.60 3010 30.10 + + + =22,5 Ω I = tñ R U = 5,22 70 = 3,11 A  U AC = I. R CD = 3,11.7,5 = 23,32 V  I 1 = )(332,2 10 32,23 1 A R U AC == I 2 = )(76,0 60 32,2370 2 A R U CD = − = Ta có I 1 > I 2  dòng điện chạy theo chiều từ C đến D qua ampe kế và có độ lớn: I A = 2,332 – 0,76 = 1,55 (A). (0,75đ) Câu 2: Khóa K đóng mà dòng điện không đi qua ampe kế  Mạch cầu cân bằng : x R R R R 3 2 1 =  R x = 1 32 . R RR = Ω= 180 10 30.60 (1đ) Câu 3: Đóng khóa K mạch trở thành: (R 1 // R 2 ) nt (R 3 // R x ) Điện trở tương đương: R tđ = + + 31 31 . RR RR x x RR RR + 2 2 . = x x R R + + + 60 .60 3010 30.10 = 7,5 + x x R R + 60 .60 ( Ω ) (0,25đ) Dòng điện qua mạch chính: I = td R U = x x R R + + 60 60 5,7 70 (A) Hiệu điện thế giữa hai đầu AC : U AC =I.R AC = x x R R + + 60 60 5,7 70 .7,5 = R60 60R 7,5 525 x x + + (V) (0,25đ) Cường độ dòng điện qua điện trở R 1 : I 1 = 1 R U AC = R60 60R 7,5 525 x x + + . 10 1 = R60 60R 7,5 5,52 x x + + = xx x RR R 60)60(5,7 )60(5,52 ++ + = x x R R 5,67450 5,523150 + + (A) (0,5đ) Hiệu điện thế giữa hai đầu CB : U CB =U AB – U AC =70 - R60 60R 7,5 525 x x + + (V) Dòng điện qua điện trở R 2 : I 2 = 2 R U CB = (70 - R60 60R 7,5 525 x x + + ). 60 1 = x x R R + + − 60 60 5,7 75,8 6 7 = xx x RR R 60)60(5,7 )60(75,8 6 7 ++ + − = x x R R 5,67450 75,8525 6 7 + + − (A) (0,5đ) * Trường hợp dòng điện có cường độ 0,5A qua ampe kế theo chiều từ C đến D (hình vẽ): Ta có : I 1 = I 2 + I A  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 7 + + − + 0,5  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 10 + + −  6(3150 +52,5R x ) = 10(450+67,5R x ) – 6(525+8,75R x )  307,5.R x =17550  R x =57,1 ( Ω ) (Nhận) (0,75 đ) * Trường hợp dòng điện có cường độ 0,5A qua ampe kế theo chiều từ D đến C: Ta có : I 1 = I 2 + I A  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 7 + + − - 0,5  x x R R 5,67450 5,523150 + + = x x R R 5,67450 75,8525 6 4 + + −  6(3150 +52,5R x ) = 4(450+67,5R x ) – 6(525+8,75R x )  -97,5.R x =20250  R x = -207,7 ( Ω ) Ta thấy R x < 0 (Loại) (0,5đ) Kết luận: Biến trở có giá trị R x =57,1 ( Ω ) thì dòng điện qua ampe kế có cường độ 0,5 4 Lời giải :-Hình -Cố định tia SI,quay gương một góc α thì tia phản xạ quay từ vị trí IR đến IR’. -Ta chứng minh : ' ˆ RIR =2 α -Gọi góc tới lúc đầu là ˆ SIN =i thi góc SIR=2i. -Khi gương quay góc α thì pháp tuyến cũng quay góc α nên góc tới lúc sau là ˆ 'SIN =i+ α -Góc quay của tia phản xạ ' ˆ RIR = ˆ ˆ 'SIR SIR− =2(i+ α ) -2i=> ' ˆ RIR =2i (đpcm) -Ta có gương quay α =20 0 =>tia phản xạ 2 α =40 0 ứng với 0 0 40 1 360 9 = vòng tròn . -Mà chu vi vòng tròn 2 π r =2 π .6=37,68(m) -Vậy vệt sáng đã dịch chuyển một cung tròn chiều dài 37,68 4,19 9 = (m). 5 a/ Khoảng cách của hai xe lúc 10h. - Hai xe khởi hành lúc 9h và đến lúc 10h thì hai xe đã đi được trong khoảng thời gian t = 1h - Quãng đường xe đi từ A: S 1 = v 1 t = 30. 1 = 30 (Km) (0,25 điểm) - Quãng đường xe đi từ B: S 2 = v 2 t = 50. 1 = 50 (Km) (0,25 điểm) - Mặt khác: S = S AB - (S 1 + S 2 ) = 140 - (30 + 50) = 60(Km) (0,5 điểm) Vậy: Lúc 10h hai xe cách nhau 60Km. b/ Thời điểm và vị trí lúc hai xe gặp nhau: - Gọi t là khoảng thời gian từ khi hai ôtô khởi hành khi đến khi gặp nhau tại C. - Quãng đường xe đi từ A đi được: S 1 = v 1 t = 30t (1) (0,25 điểm) - Quãng đường xe đi từ B đi được: S 2 = v 2 t = 50t (2) (0,25 điểm) - Vì cùng xuất phát một lúc và đi ngược chiều nhau nên: S AB = S 1 + S 2 (0,5 điểm) - Từ (1) và (2) ta có: 30t + 50t = 140 ⇔ t = 1,75 (h)= 1h45ph. (0,5 điểm) - Thay t vào (1) hoặc (2) ta có: (1) ⇔ S 1 = 1,75.30 = 52,5 (Km) (0,25 điểm) (2) ⇔ S 2 = 1,75. 50 = 87,.5 (Km) (0,25 điểm) Vậy: Sau khi đi được 1,75h tức là lúc 10h45phút thì hai xe gặp nhau và cách A một khoảng 52,5Km và cách B 87,5Km. c/ Khi hai xe cách nhau 40km thì xảy ra hai trường hợp: Trường hợp 1: Hai xe chưa gặp nhau và cách nhau 40km: S AB = S 1 + S 2 + 40 ⇔ 40 = S AB - ( S 1 + S 2 ) ⇔ 40 = 140 - (30t + 50t) ⇔ t = 1,25 (h) = 1h15ph (1,0điểm) Vậy: Sau khi khởi hành được 1giờ 15phút thì hai xe cách nhau 40km. . đổi thành hơi nước m = 5 96 8 4 60 24.10 Pt L × × = thay số m = 96 ,8.10 -3 kg = 96 ,8g - Phần trăm nước hoá hơi 3 2 96 ,8.10 0, 193 6 19, 36% 0,5 m m − = = = 2. 0 0 40 1 360 9 = vòng tròn . -Mà chu vi vòng tròn 2 π r =2 π .6=37,68(m) -Vậy vệt sáng đã dịch chuyển một cung tròn chiều dài 37,68 4, 19 9 = (m). 5 a/