Đề thi học sinh giỏi cấp thành phố môn Vật lí lớp 9 năm 2021-2022 có đáp án - Phòng GD&ĐT Bắc Ninh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với mong muốn giúp các bạn có thêm tài liệu ôn tập thật tốt trong kì thi sắp tới. TaiLieu.VN xin gửi đến các bạn ‘Đề thi học sinh giỏi cấp thành phố môn Vật lí lớp 9 năm 2021-2022 có đáp án - Phòng GD&ĐT Bắc Ninh’. Vận dụng kiến thức và kỹ năng của bản thân để thử sức mình với đề thi nhé! Chúc các bạn đạt kết quả cao trong kì thi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề thi học sinh giỏi cấp thành phố môn Vật lí lớp 9 năm 2021-2022 có đáp án - Phòng GD&ĐT Bắc Ninh

UBND THÀNH PHỐ BẮC NINH KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NĂM HỌC 2021-2022 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Môn: Vật lí - Lớp 9 ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 02 trang) ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Câu 1. (3,0 điểm) Một chiếc thuyền bơi từ bến A đến bến B ở cùng một bên bờ sông với vận tốc đối với nước là v1 = 3km/h. Cùng lúc đó một ca nô chạy từ bến B đến bến A, sau đó đi và về giữa hai bến với vận tốc đối với nước là v2 = 10km/h. Trong thời gian thuyền đi từ A đến B thì ca nô kịp đi được 4 lần quãng đường đó và về đến B cùng một lúc với thuyền. Hãy xác định: a) Hướng và độ lớn vận tốc của nước sông. b) Nếu nước chảy nhanh hơn thì thời gian ca nô đi và về B (với quãng đường như câu a) có thay đổi không? Vì sao? Câu 2. (5,0 điểm) 1. Một ống thép hình trụ rỗng dài l = 20 cm, một đầu được bịt kín bằng lá thép mỏng khối lượng không đáng kể (được gọi là đáy). Tiết diện thẳng vành ngoài, vành trong của ống lần lượt là S1 = 10 cm2 và S2 = 9 cm2 (ở giữa hai vành này là khối thép đặc). Cho khối lượng riêng của thép là D1 = 7,8.103 kg/m3 và của nước là D2 = 103 kg/m3. Thả ống vào một bể nước sâu sao cho ống thẳng đứng, đáy ở dưới. Tính chiều dài phần nổi trên mặt chất lỏng của ống. 2. Một miếng thép có khối lượng m = 1 kg được nung nóng đến 6000C rồi đặt trong một cốc cách nhiệt. Rót M = 200g nước ở nhiệt độ 200C lên miếng thép. Tính nhiệt độ sau cùng của nước sau khi rót hết nước vào cốc trong mỗi trường hợp: a) Nước được rót rất nhanh vào cốc. b) Nước được rót rất chậm lên miếng thép. Cho nhiệt dung riêng của nước là cn = 4200 J/kg.K, của thép là ct = 460 J/kg.K, nhiệt hoá hơi của nước là L = 2,3.106 J/kg. Coi sự cân bằng nhiệt xảy ra tức thời và chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa miếng thép với nước. Câu 3. (3,0 điểm) Cho mạch điện như hình 1. Biết U AB  270V , R  30 K , Vôn kế 1 có điện trở R1  5 K , Vôn kế 2 có điện trở R2  4 K . a) Tìm số chỉ các Vôn kế khi K mở. b) Khi K đóng, tìm vị trí của con chạy C để số chỉ hai Vôn kế bằng nhau. c) Muốn số chỉ của các Vôn kế không đổi khi K đóng hay mở, con chạy C phải ở vị trí nào? Trang 1
Câu 4. (4,0 điểm) Cho mạch điện như hình 2. Cho hiệu điện thế U = 2V, các điện trở R0 = 0,5; R1 = 1; R2 = 2; R3 = 6; R4 = 0,5; R5 là một biến trở có giá trị lớn nhất là 2,5. Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối. Thay đổi giá trị của R5, xác định giá trị của R5 để: a) Ampe kế chỉ 0,2A. Chỉ rõ chiều dòng điện qua ampe kế. b) Ampe kế chỉ giá trị lớn nhất. Câu 5. (5,0 điểm) Cho 2 thấu kính hội tụ O1, O2 được đặt sao cho trục chính của chúng trùng nhau. Khoảng cách giữa hai quang tâm của hai thấu kính là 75 cm. Tiêu cự của thấu kính O1 là f1=30cm; tiêu cự của thấu kính O2 là f2 = 60cm. Vật sáng AB có dạng một đoạn thẳng được đặt vuông góc với trục chính, điểm A nằm trên trục chính và ở trong khoảng giữa hai thấu kính. Điểm A cách quang tâm O1 một khoảng x (hình 3). a) Cho x = 40cm, vẽ ảnh của vật qua mỗi thấu kính, nhận xét về đặc điểm của mỗi ảnh và xác định vị trí của các ảnh. b) Tìm x để hai ảnh cùng chiều và cao bằng nhau. (Thí sinh không được sử dụng công thức thấu kính) B x F1 ’ O1 F1 O2 F2 ’ F2 A Hình 3 ---------- HẾT ---------- Trang 2
UBND THÀNH PHỐ BẮC NINH HƯỚNG DẪN CHẤM PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ NĂM HỌC 2021-2022 (Hướng dẫn có 06 trang) Môn: Vật lí - Lớp 9 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Câu 1 (3,0 điểm) Một chiếc thuyền bơi từ bến A đến bến B ở cùng một bên bờ sông với vận tốc đối với nước là v1 = 3km/h. Cùng lúc đó một ca nô chạy từ bến B đến bến A, sau đó đi và về giữa hai bến với vận tốc đối với nước là v2 = 10km/h. Trong thời gian thuyền đi từ A đến B thì ca nô kịp đi được 4 lần quãng đường đó và về đến B cùng một lúc với thuyền. Hãy xác định: a) Hướng và độ lớn vận tốc của nước sông. b) Nếu nước chảy nhanh hơn thì thời gian ca nô đi và về B (với quãng đường như câu a) có thay đổi không? Vì sao? Câu Nội dung Điểm 1.a Gọi khoảng cách giữa hai bến sông là S = AB, giả sử nước chảy từ A đến B 0,25 (2,0 đ) với vận tốc u ( u < 3km/h ) S - Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t 1 = v1  u 0,5 2S 2S - Thời gian chuyển động của ca nô là: t2 =  v2  u v2  u S 2S 2S Theo bài ra: t1 = t2  =  v1  u v 2  u v 2  u 1,0 1 2 2 Hay: =   u 2  4v 2 u  4v1v 2  v 22  0 (1) v1  u v2  u v2  u Giải phương trình (1) ta được: u  - 0,506 km/h Vậy nước sông chảy theo hướng BA với vận tốc gần bằng 0,506 km/h 0,25 b 2S 2S v  u  v2  u 4.S .v 0,5 Thời gian ca nô đi và về: t2 =   2S ( 2 2 )  2 22 (1,0 đ) v 2  u v2  u v2  u 2 v2  u Khi nước chảy nhanh hơn (u tăng)  v2 - u2 giảm  t2 tăng (S, v2 không đổi) 0,5 Câu 2 (5 điểm) 1. Một ống thép hình trụ rỗng dài l = 20 cm, một đầu được bịt kín bằng lá thép mỏng khối lượng không đáng kể (được gọi là đáy). Tiết diện thẳng vành ngoài, vành trong của ống lần lượt là S1 = 10 cm2 và S2 = 9 cm2 (ở giữa hai vành này là khối thép đặc). Cho khối lượng riêng của thép là D1 = 7,8.103 kg/m3 và của nước là D2 = 103 kg/m3. Thả ống vào một bể nước sâu sao cho ống thẳng đứng, đáy ở dưới. Tính chiều dài phần nổi trên mặt chất lỏng của ống.
2. Một miếng thép có khối lượng m = 1 kg được nung nóng đến 600 0C rồi đặt trong một cốc cách nhiệt. Rót M = 200g nước ở nhiệt độ 200C lên miếng thép. Tính nhiệt độ sau cùng của nước sau khi rót hết nước vào cốc trong mỗi trường hợp: a. Nước được rót rất nhanh vào cốc. b. Nước được rót rất chậm lên miếng thép. Cho nhiệt dung riêng của nước là cn = 4200 J/kg.K, của thép là ct = 460 J/kg.K, nhiệt hoá hơi của nước là L = 2,3.106 J/kg. Coi sự cân bằng nhiệt xảy ra tức thời và chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa miếng thép với nước. Câu Nội dung Điểm Ống thép chịu tác dụng của hai lực : 1 + Trọng lực : P = 10.l(S1- S2).D1 0,25 (1,5 đ) + Lực đẩy Ác si mét : FA= 10VCD2 = 10hcS1D2 0,25 Nếu ống thép nổi thì các lực cân bằng : P = FA  l(S1- S2)D1= hcS1D2 l (S1  S 2 )D1 0,75 hc   15, 6 cm S1D2 Chiều cao phần nổi trên mặt nước : h1 = l - hc = 4,4 cm 0,25 2 a. (2,0 đ) (3,5 đ) * Khi rót nước rất nhanh vào cốc thì cả 200g nước tăng nhiệt độ tức thời. + Nhiệt lượng do thép toả ra để hạ nhiệt độ từ 600 xuống 100 0C: 0,5 Q1 = m.ct.Δt1 = 1.460.(600 – 100) = 230 000 ( J ) + Nhiệt lượng cung cấp cho M = 200 g nước tăng tức thời từ 20 lên 1000C: Q2 = M.cn.Δt2 = 0,2.4200(100 – 20) = 67 200 (J) 0,5 Q2 < Q1 nên toàn bộ nước đều chuyển lên 1000C, xảy ra hoá hơi. + Nhiệt lượng làm cho nước hoá hơi: Q3 = Q1 – Q2 = 162 800 (J) 0,5 Q + Khối lượng nước hoá hơi: M’ = 3 = 0,0708 = 70,8 g L M’ < M nên nước không thể hóa hơi hết 0,5 => Nhiệt độ sau cùng của nước là 1000C. b. (1,5 đ) * Khi rót nước rất chậm vào cốc thì từng ít một lượng nước rót chậm đó tiếp xúc với thép, tăng nhanh nhiệt độ, hoá hơi ngay, quá trình hoá hơi này sẽ dừng lại khi thép hạ nhiệt độ xuống đến 1000C. + Gọi m’ là khối lượng nước hoá hơi trong suốt quá trình rót, ta có: 0,5 + Nhiệt lượng cung cấp để lượng nước m’ tăng từ 20 lên 100 0C: Q4 = m’cn.Δt = m’.4200.(100 – 20) = 336 000.m’ ( J ) + Nhiệt luợng cần cho sự hóa hơi: Q5 = m’.L = m’.2 300 000 ( J ) Khi cân bằng nhiệt ta có: Q1 = Q4 + Q5 0,5  230 000 = 336 000.m’ + 2 300 000.m’ => m’ = 0.08725 kg = 87,25 g
+ Khối lượng nước không hoá hơi: m’’ = 200 - 87,25 = 112,75 g + Gọi x là nhiệt độ sau cùng của nước và miếng thép: mct(100 – x) = m’’cn(x – 20) => 1.460.(100 – x) = 0,11275.4200(x – 0,5 20) => x = 59,4. => Nhiệt độ sau cùng của nước là 59,4 0 C. Câu 3 (3,0 điểm) Cho mạch điện như hình 1. Biết U AB  270V , R  30 K , Vôn kế 1 có điện trở R1  5 K , Vôn kế 2 có điện trở R2  4 K . a) Tìm số chỉ các Vôn kế khi K mở. b) Khi K đóng, tìm vị trí của con chạy C để số chỉ hai Vôn kế bằng nhau. c) Muốn số chỉ của các Vôn kế không đổi khi K đóng hay mở, con chạy C phải ở vị trí nào? Câu Nội dung Điểm U AB 270 K mở I1  I 2    0, 03A 0,25 3.a. R1  R2 9000 (0,75 đ) Số chỉ của Vôn kế 1: U 1  150V 0,25 Số chỉ của Vôn kế 2: U 2  120V 0,25 5 RMC RMC // R1  R '  5  RMC 0,5 4 RNC RNC // R2  R ' '  4  RNC 5 RMC 4 RNC Do số chỉ của 2 vôn kế bằng nhau nên  (1) 5  RMC 4  RNC 3.b. 0,5 Mặt khác: RMC  RNC  30 (2) (1,75 đ) Từ (1) và (2), ta có: RMC 2  70 RMC  600  0 0,5  RMC  10 K  RNC  20 K  1  MC  MN MC RMC 3 0,25    1/ 2   NC RNC  NC  2 MN  3 Muốn số chỉ các vôn kế không thay đổi khi K đóng và mở thì UCD=0 0,5 3.c. RMC RNC 5 5 5 (0,5 đ)   RMC  RNC  CM  NC  MN R1 R2 4 4 9
Câu 4 (4,0 điểm) Cho mạch điện như hình 2. Cho hiệu điện thế U = 2V, các điện trở R0 = 0,5; R1 = 1; R2 = 2; R3 = 6; R4 = 0,5; R5 là một biến trở có giá trị lớn nhất là 2,5. Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối. Thay đổi giá trị của R5, xác định giá trị của R5 để: a) Ampe kế chỉ 0,2A. Chỉ rõ chiều dòng điện qua ampe kế. b) Ampe kế chỉ giá trị lớn nhất. Câu Nội dung Điểm 4.a. Xác định R5 để ampe kế chỉ 0,2A (2,5 đ) - Vẽ lại mạch điện như hình bên. C - Ký hiệu điện trở đoạn AC là A R4 R5 R3 B x = R4 + R5 = 0,5 + R5 R0 0,5 - Điện trở toàn mạch là R1 D R2 R 1x R 2 R3 0,25 R tm  R 0   R1  x R 2  R 3 x 3x  2 0,25 - Thay số: Rtm = 2   x 1 x 1 U 2  x  1 0,25 - Cường độ dòng điện mạch chính: I   R tm 3x  2 2 0,25 - Cường độ dòng điện qua đoạn mạch AC(chứa x): I x  3x  2 x 1 0,25 - Cường độ dòng điện qua R3 là: I3  2  3x  2  - Xét tại nút C: I A  I x  I3 2 x 1 3 x 3 x 0,25  IA     0, 2 (1)=>   0, 2 3x  2 2  3x  2  2  3x  2  2(3x  2) - Với dấu cộng ta được: x = 1Ω  R5 = 0,5Ω; 0,25 - Với dấu trừ ta được: x = -19 Ω < 0 => Loại. Dòng điện qua ampe kế từ C 0,25 => D. 4.b. Ampe kế A chỉ giá trị lớn nhất: (1,5 đ) - Từ phương trình (1), ta có: I  3 x (với x biến đổi từ 0,5Ω đến 3Ω) 2  3x  2  A 0,5 3 x 3 x 3 1 IA      (2) 6x  4 6x  4 6x  4 6x  4 6  4 x - Từ (2) có: IA max khi xmin  xmin= 0,5Ω  R5 = 0 0,5 - Thay vào IA ta được IAmax= 0,357A 0,5 Câu 5 (5,0 điểm) Cho 2 thấu kính hội tụ O1, O2 được đặt sao cho trục chính của chúng trùng nhau. Khoảng cách giữa hai quang tâm của hai thấu kính là 75 cm. Tiêu cự của thấu kính O 1 là
f1=30cm; tiêu cự của thấu kính O2 là f2 = 60cm. Vật sáng AB có dạng một đoạn thẳng được đặt vuông góc với trục chính, điểm A nằm trên trục chính và ở trong khoảng giữa hai thấu kính. Điểm A cách quang tâm O1 một khoảng x (hình 3). a) Cho x = 40cm, vẽ ảnh của vật qua mỗi thấu kính, nhận xét về đặc điểm của mỗi ảnh và xác định vị trí của các ảnh. b) Tìm x để hai ảnh cùng chiều và cao bằng nhau. (Thí sinh không được sử dụng công thức thấu kính) B x F 1’ O1 F1 O2 F 2’ F2 A Hình 3 Câu Nội dung Điểm 5.a B2 (2,5 đ) 0,5 I1 B I2 ’ A1 A2 F1 O1 F1 O2 F 2’ F2 A B1 Ảnh A1B1 tạo bởi thấu kính O1 là ảnh thật, ngược chiều với vật và lớn hơn vật. Ảnh A2B2 tạo bởi thấu kính O2 là ảnh ảo, cùng chiều với vật và lớn hơn vật. Ta có  O1 AB   O1 A1 B1  AB O A  1  40 (1) 0,25 A1 B1 O1 A1 O1 A1 O1I1 O1 F1' 30 AB 0,25 Ta có F O1 I1 F A B  1 ' ' 1 1 1  '   (2) A1 B1 F1 A1 O1 A1  30 A1 B1 40 30 Từ (1) và (2) ta có   O1 A1  120(cm) 0,5 O1 A1 O1 A1  30 Vậy ảnh A1B1 cách thấu kính O1 là 120 cm.
Ta có O2 AB O2 A2 B2  AB O2 A   35 (3) 0,25 A2 B2 O2 A2 O2 A2 O2 I 2 O2 F2' 60 AB 0,25 Ta có F2'O2 I 2  F2' A2 B2   '   (4) A2 B2 F2 A2 O2 A2  60 A2 B2 35 60 Từ (3) và (4) ta có   O2 A2  84 (cm) O2 A2 O2 A2  60 0,5 Vậy ảnh A2B2 cách thấu kính O2 là 84 cm. * Vật ở trong khoảng O1F2 thì thấu kính O1 cho ảnh ảo, cùng chiều vật; thấu kính O2 cho ảnh thật, ngược chiều vật. * Vật ở trong khoảng O2F1 thì thấu kính O1 cho ảnh thật, ngược chiều vật; thấu kính O2 cho ảnh ảo, cùng chiều vật. * Vật ở trong khoảng F1F2 thì 2 thấu kính đều cho ảnh ảo, cùng chiều vật. 0,5 Vậy muốn hai thấu kính cho 2 ảnh cùng chiều, cao bằng nhau thì vật chỉ có thể nằm trong khoảng F1F2 và cho ảnh như hình vẽ B2 B1 I1 B I2 ’ F1 0,5 A2 F1 O1 O2 F 2’ F2 A A1 5.b. (2,5 đ) AB O1 A x Ta có O1 AB O1 A1 B1    (1) A1 B1 O1 A1 O1 A1 0,25 O1I1 O1 F1' 30 AB Ta có F1'O1 I1 F1' A1 B1   '   (2) A1 B1 F1 A1 O1 A1  30 A1 B1 0,25 AB O2 A 75  x Ta có O2 AB O2 A2 B2    (3) A2 B2 O2 A2 O2 A2 0,25 O2 I 2 O2 F2' 60 AB Ta có F2'O2 I 2  F2' A2 B2   '   (4) A2 B2 F2 A2 O2 A2  60 A2 B2 0,25 30 60 Từ (2) và (4) ta có:   O2 A2  2O1 A1 (5) O1 A1  30 O2 A2  60 0,25 x 75  x x 75  x Từ (1), (3) và (5) ta có:     x  25(cm) O1 A1 O2 A2 O1 A1 2O1 A1 0,25