Đề thi học sinh giỏi lớp 9 môn Vật lý năm học 2009-2010 Đề số 21 Câu 1: Một ca nô đi ngang sông xuất phát từ A nhằm thẳng hướng đến B. A cách B một khoảng AB = 400m(Hình vẽ 1). Do nước chảy nên ca nô đến vị trí C cách B một đoạn bằng BC = 300m . Biết vận tốc của nước chảy bằng 3m/s. a. Tính thời gian ca nô chuyển động; b. Tính vận tốc của ca nô so với nước và so với bờ sông. B C A (Hình vẽ 1) Câu 2: Một chiếc cốc hình trụ khối lượng m trong đó chứa một lượng nước cũng có khối lương bằng m đang ở nhiệt độ t 1 = 10 0 C. Người ta thả vào cốc một cục nước đá khối lượng M đang ở nhiệt độ 0 o C thì cục nước đá đó chỉ tan được 1/3 khối lượng của nó và luôn nổi trong khi tan. Rót thêm một lương nước có nhiệt độ t 2 = 40 0 C vào cốc. Khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của cốc nước lại là 10 0 C còn mực nước trong cốc có chiều cao gấp đôi mực nước sau khi thả cục nước đá. Hãy xác định nhiệt dung riêng của chất làm cốc. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, sự giãn nở nhiệt của nước và cốc. Biết nhiệt dung riêng của nước là C = 4200J/Kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 336.10 3 J/kg. Câu 3:a. Hai gương phẳng G 1 và G 2 đặt song song và quay mặt phản xạ vào nhau. Một nguồn sáng S và điểm A ở trong khoảng hai gương(Hình vẽ 2). Hãy nêu cách vẽ, khi một tia sáng phát ra từ S phản xạ 3 lần trên G 1 - G 2 - G 1 rồi đi qua A. b. Cho 1 vật sáng AB được đặt vương góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (điểm A nằm trên trục chính), cho ảnh thật A 1 B 1 cao 1,2cm. Khoảng cách từ tiêu điểm đến quang tâm của thấu kính là 20cm. Dịch chuyển vật đi một đoạn 15cm dọc theo trục chính thì thu được ảnh ảo A 2 B 2 cao 2,4cm. + Xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính trước khi dịch chuyển. + Tìm độ cao của vật. G 1 A  G 2 S  (Hình vẽ 2) Câu 4: 1. Đặt một quả cầu trung hoà điện được treo bằng dây tơ mảnh vào chính giữa hai bản kim loại tích điện trái dấu nhau. Biết quả cầu không thể chạm hai bản kim loại. Quả cầu có đứng yên hay không nếu : a. Hai bản có điện tích bằng nhau. b. Một bản có điện tích lớn hơn. 2. Cho sơ đồ (hình vẽ 3). R=4  ; R 1 là đèn 6V – 3W; R 2 là biến trở; U MN không đổi bằng 10V. a. Xác định R 2 để đèn sáng bình thường.b. Xác định R 2 để công suất tiêu thụ của R 2 là cực đại. c. Xác định R 2 để công suất tiêu thụ của mạch song song cực đại. M N R R1 A B R 2 (Hình vẽ 3) Hướng dẫn đáp án và biểu chấm: Câu 1: (4điểm)a. Vẽ và biểu diễn trên hình vẽ(1điểm). + Thời gian ca nô chuyển động từ A đến C bằng thời gian chuyển động từ A đến B hoặc từ B đến C. Ta có: t = s v BC 100 3 300  (1điểm) Trong đó:v1: là vận tốc của nước đối với bờ sông. v2: là vận tốc của ca nô đối với dòng nước.v : là vận tốc của ca nô đối với bờ sông. b. Vận tốc của ca nô đối với nước: v 2 = 4m/s (1điểmVận tốc của ca nô đối với bờ: v = 2 2 2 1 vv  = 5m/s (1điểm). B C  v 2  v  v 1 A (Hình vẽ 1’) Câu 2: (4điểm) + Phương trình cân bằng nhiệt thứ nhất diễn tả quá trình cục nước đá tan một phần ba là:   3 M = m(c + c 1 ). 10 (1) (1điểm) + Dù nước đá mới tan có một phần ba nhưng thấy rằng dù nước đá có tan hết thì mực nước trong cốc vẫn như vậy. Lượng nước nóng thêm vào để nước trong trạng thái cuối cùng tăng lên gấp đôi là: (m + M) (1điểm) Ta có phương trình thứ 2 là: 2M/3 + 10M.c + 10m(c + c 1 ) = 30(m + M).c Hay: (2/3 - 20c). M = m(2c – c 1 ).10 (2) (1điểm) Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có: c 1 = = 1400 J/Kg.K (1điểm) Câu 3: a. Vẽ được hình (1điểm) G 1 G 2 A I 3 I 2 I 1 S 3 S 1 S S 2 (Hình vẽ 2’) * Nêu cách dựng (1điểm). + Vẽ S 1 đối xứng với S qua G 1 . + Vẽ S 2 đối xứng với S 1 qua G 2 . + Vẽ S 3 đối xứng với S 2 qua G 1 . Nối S 3 với A, cắt G 1 tại I 3 . Nối I 3 với S 2 . cắt G 2 tại I 2 . Nối I 2 với S 1 , cắt G 1 tại I 1 . Đường gấp khúc SI 1 I 2 I 3 a là tia sáng cần dựng. (Học sinh vẽ theo cách khác mà đúng vẫn chấm điểm tối đa) b. Vẽ được hình (1điểm) B 2 B 0 B I F A 1 A 2 A 0 A O B 1 (Hình vẽ 3’) + Xét 2 cặp tam giác đồng dạng:  OA 1 B 1  OA 0 B 0 và  FOI  FA 1 B 1 . Ta có: fd f OFOA OF OF OFOA OA OA h       0 1 0 1 2,1 . Tức là: 1,2/h=20/(d-20) (1) (1điểm) + Tương tự: Sau khi dịch chuyển đến vị trí mới. Xét 2 cặp tam giác đồng dạng:  .OAB  OA 2 B 2 và  FOI  FA 2 B 2 Ta có: OA OF OF OF OAOF OA OA h     22 4,2 .  ddh     35 20 )15(20 204,2 (2) (1điểm) + Giải hệ phưong trình (1) và (2) ta có: h = 0,6cm và d = 30cm (1điểm) Câu 4 1. a. Do hưởng ứng nên ở quả cầu xuất hiện các điện tích. Các lực hút và đẩy giữa các điện tích và các bản cực cân bằng nhau nên quả cầu vẫn ở vị trí cũ. (1điểm) b. Khi bản dương tích điện lớn hơn, thì các lực hút và đẩy từ hai bản lên quả cầu không còn cân bằng nhau. Kết quả là lực hút của bản dương lớn hơn nên quả cầu bị hút về phía bản dương. Hiện tượng xảy ra tương tự nếu bản âm tích điện lớn hơn (quả cầu bị hút về phía bản âm. (1điểm) (Học sinh tự vẽ hình minh hoạ) 2. a. Khi đèn sáng bình thường thì: U 2 R = 6V ; I 2 = I – I 1 . Với I =(U 0 +U d )  R 2 = 12  (1điểm) b. Tính R MN theo R 2 ; I theo R 2 và I 2 theo R 2 ta có: P 2 = 2 2 I .R 2 .  P 2 = 2 2 2 ) 3 (4 225 R R   P 2 cực đại khi R 2 = 3  (1điểm). c. + Đặt điện trở tương đương của đoạn mạch song song là x thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch này là:P AB = x.I 2 = x. 10/(4+x) 2 (1điể m) Khi đó: P AB cực đại khi x = 4  . Vậy: R 2 = 6 ôm. (1điểm)  Lưu ý: Học sinh làm theo cách khác mà đúng vẫn cho điểm tối đa. . Đề thi học sinh giỏi lớp 9 môn Vật lý năm học 20 0 9- 2010 Đề số 21 Câu 1: Một ca nô đi ngang sông xuất phát từ A nhằm thẳng. 2). Hãy nêu cách vẽ, khi một tia sáng phát ra từ S phản xạ 3 lần trên G 1 - G 2 - G 1 rồi đi qua A. b. Cho 1 vật sáng AB được đặt vương góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (điểm. Dịch chuyển vật đi một đoạn 15cm dọc theo trục chính thì thu được ảnh ảo A 2 B 2 cao 2,4cm. + Xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính trước khi dịch chuyển. + Tìm độ cao của vật. G 1