Bộ 5 đề thi chọn HSG Vật Lý 9 năm 2021 Trường THCS Bổ Túc có đáp án

TRƯỜNG THCS BỔ TÚC

ĐỀ THI CHỌN HSG CẤP TRƯỜNG  NĂM HỌC 2020-2021 MÔN: VẬT LÝ 9 Thời gian làm bài: 120 phút

 

Bài 1:

Trên đoạn đường thẳng AB có hai xe chuyển động. Xe mô tô đi từ A về B, trong nửa đoạn đường đầu xe chuyển động với vận tốc v₁ = 20km/h, trong nửa đoạn đường còn lại xe chuyển động với vận tốc v­₂ = 60km/h. Xe ô tô đi từ B về A, trong nửa thời gian đầu xe chuyển động với vận tốc v₁, trong nửa thời gian còn lại xe chuyển động với vận tốc v­₂. Biết rằng nếu hai xe xuất phát cách nhau 30 phút thì xe mô tô đến B và xe ô tô đến A cùng lúc.

1. Tính quãng đường AB.
2. Nếu hai xe xuất phát cùng lúc thì vị trí gặp nhau của hai xe cách A bao nhiêu?

Bài 2:

Cho biết: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy, khối lượng riêng của nước đá lần lượt là c₁ = 2090 J/ kg.K,  l = 3,33.10⁵J/kg, D₁ = 0,916 g/cm³; Nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của nước lần lượt là c₂ = 4180 J/ kg.K, D₂ = 1 g/cm³.

Một cục nước đá ở nhiệt độ t₁ = -5⁰C được dìm ngập hoàn toàn vào nước ở nhiệt độ t₂, có cùng khối lượng với nước đá, đựng trong một bình nhiệt lượng kế hình trụ. Chỉ có nước và nước đá trao đổi nhiệt với nhau. Bỏ qua sự thay đổi thể tích của nước và nước đá theo nhiệt độ.

1. Tùy theo điều kiện về nhiệt độ ban đầu t₂ của nước. Hãy nêu và biện luận các trường hợp có thể xảy ra đối với mức nước trong bình nhiệt lượng kế khi có cân bằng nhiệt.
2. Trường hợp mức nước trong bình nhiệt lượng kế giảm 2% so với ban đầu khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ ban đầu của nước là bao nhiêu?

Bài 3:

Có hai điện trở R₁, R₂ mắc nối tiếp với nhau vào hiệu điện thế không đổi U. Dùng một vôn kế lần lượt mắc vào hai đầu R₁, hai đầu R₂ và hai đầu cả đoạn mạch thì số chỉ của vôn kế tương ứng là U₁ = 4V,  U₂ = 6V, U₃ = 12V. Bây giờ mắc nối tiếp R₁, R₂ và vôn kế vào hiệu điện thế U nói trên thì vôn kế chỉ bao nhiêu?

ĐÁP ÁN

Câu 1.

1. Tính quãng đường AB

Vận tốc trung bình của xe mô tô

\({v_A} = \frac{{AB}}{{{t_1} + {t_2}}} = \frac{{AB}}{{\frac{{AB}}{{2{v_1}}} + \frac{{AB}}{{2{v_2}}}}} = \frac{{2{v_1}.{v_2}}}{{{v_1} + {v_2}}} = \frac{{2.20.60}}{{20 + 60}} = 30\)km/h

Vận tốc trung bình của xe ô tô

\({v_B} = \frac{{AB}}{t} = \frac{{\frac{{{v_1}.t}}{2} + \frac{{{v_1}.t}}{2}}}{t} = \frac{{{v_1} + {v_2}}}{2} = \frac{{20 + 60}}{2} = 40\)km/h

Do v_A< v_B nên để đến nơi cùng lúc xe mô tô phải xuất phát trước 30 phút

\(\frac{{AB}}{{{v_A}}} - \frac{{AB}}{{{v_B}}} = \frac{1}{2} \Rightarrow AB = \frac{{{v_A}.{v_B}}}{{2\left( {{v_B} - {v_A}} \right)}} = \frac{{30.40}}{{2\left( {40 - 30} \right)}} = 60\) km

2. Tìm vị trí hai xe gặp nhau

Thời gian mô tô chuyển động với vận tốc v₁ để đi hết một nữa đoạn đường AB

\({t_1} = \frac{{AB}}{{2{v_1}}} = \frac{{30}}{{20}} = 1,5h\)

Thời gian ô tô chuyển động với vận tốc v₁

\(t_1^, = \frac{{AB}}{{2{v_B}}} = \frac{{30}}{{40}} = 0,75h\)

Gọi t là thời gian chuyển động của hai xe kể từ lúc xuất phát đến lúc gặp nhau thì t phải nằm trong khoảng:

\(t_1^, \le t \le {t_1} \Rightarrow 0,75h \le t \le 1,5h\)

Khoảng cách từ A đến điểm gặp nhau được tính:

\(s = {v_1}t = AB - {\rm{ }}{v_1}.t + {v_2}.(t - {t_1})t = {\rm{ }}AB + t\left( {{v_2} - {v_1}} \right){v_1} + {v_2} = \frac{{60 + 0,75(60 - 20)}}{{60 + 20}} = \frac{9}{8}hs = 20.\frac{9}{8} = 22,5km\)

Câu 2.

1. Biện luận các trường hợp có thể xảy ra.

Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -5⁰C đến 0⁰C là

\({Q_1} = {C_1}m\left[ {0 - ( - 5)} \right] = 2090.5.m = 10450m\)

Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn

\({Q_2} = \lambda m = 333000m\)

Nhiệt lượng nước tỏa ra khi hạ nhiệt độ từ t₂ xuống 0⁰C

\({Q_3} = {C_2}m{t_2} = 4180.{t_2}.m\)

Bằng cách so sánh các nhiệt lượng ta thấy có các trường hợp sau đây có thể xảy ra

Trường hợp 1:

Q₃ < Q₁ \(\Rightarrow 4180.{t_2}.m < 10450m \Rightarrow {t_2} < \frac{{10450}}{{4180}} = {2,5^0}C\)

Một phần nước bị đông đặc thành nước đá, mức nước trong bình sẽ tăng

Trường hợp 2:

Q₃ = Q₁,   t₂ = 2,5⁰C

thì nước đá tăng nhiệt độ đến 0⁰C và không bị nóng chảy, hệ cân bằng ở 0⁰C, mức nước không thay đổi.

Trường hợp 3:

\(\begin{array}{c}
{{\rm{Q}}_{\rm{1}}}{\rm{  < }}{{\rm{Q}}_{\rm{3}}}{\rm{  <  }}{{\rm{Q}}_{\rm{1}}}{\rm{ +  }}{{\rm{Q}}_{\rm{2}}}{\rm{ }} \Rightarrow 10450m < 4180.{t_2}.m < 10450m + 333000m\\
{2,5^0}C < {t_2} < {82,16^0}C
\end{array}\)

thì nước đá nóng chảy một phần và mức nước trong bình hạ xuống.

Trường hợp 4:

\({Q_3} \ge {Q_1} + {Q_2};{t_2} \ge {82,16^0}C\)

 thì nước đá nóng chảy hoàn toàn và mức nước trong bình hạ xuống

2. Tính nhiệt độ ban đầu của nước:

- Gọi S là tiết diện đáy bình; h₀ là độ cao cột nước ban đầu; h là độ cao cột nước sau khi cân bằng nhiệt; m là khối lượng nước và khối lượng nước đá ban đầu; là khối lượng nước đá tan sau khi cân bằng nhiệt (nếu có).

- Ta có:

                      \(\begin{array}{l}
{V_0} = S.{h_0} = \frac{m}{{{D_1}}} + \frac{m}{{{D_2}}}(1)\\
V = S.h = \frac{m}{{{D_2}}} + \frac{{m - \Delta m}}{{{D_1}}} + \frac{{\Delta m}}{{{D_2}}} = \frac{{m + \Delta m}}{{{D_2}}} + \frac{{m - \Delta m}}{{{D_1}}}(2)
\end{array}\)

- Từ (1) và (2) suy ra:

\(\begin{array}{l}
\frac{V}{{{V_0}}} = \frac{h}{{{h_0}}} = 1 - \frac{{\Delta h}}{{{h_0}}} = \frac{{\frac{m}{{{D_1}}} + \frac{m}{{{D_2}}} + \frac{{\Delta m}}{{{D_2}}} - \frac{{\Delta m}}{{{D_1}}}}}{{\frac{m}{{{D_1}}} + \frac{m}{{{D_2}}}}} = 1 - \frac{{\frac{{\Delta m}}{{{D_1}}} - \frac{{\Delta m}}{{{D_2}}}}}{{\frac{m}{{{D_1}}} + \frac{m}{{{D_2}}}}}\\
\frac{{\Delta h}}{{{h_0}}} = \frac{{\frac{{\Delta m}}{{{D_1}}} - \frac{{\Delta m}}{{{D_2}}}}}{{\frac{m}{{{D_1}}} + \frac{m}{{{D_2}}}}} = \frac{{\Delta m}}{m}.\frac{{{D_2} - {D_1}}}{{{D_2} + {D_1}}}
\end{array}\) 

- Giả sử khi cân bằng nhiệt nước đá tan hết: 

- Thay \(\frac{{\Delta h}}{{{h_0}}} = 2\% \) vào biểu thức (3) ta tính được:

\(\Delta m = 0,456m\)

- Phương trình cân bằng nhiệt:

\(\begin{array}{c}
m{C_2}\left( {{t_2} - 0} \right) = m{C_1}\left( {0 - {t_1}} \right) + \Delta m\lambda \\
 \Rightarrow {t_2} = \frac{{ - m{C_1}{t_1} + \Delta m\lambda }}{{m{C_2}}} = \frac{{2090.5 + 0,456.333000}}{{4180}} \simeq {38,83^0}C\\
{{\rm{t}}_{\rm{2}}} = \frac{{653}}{{21}} \approx {38,83^0}C
\end{array}\)

...

-(Nội dung tiếp theo của phần đáp án, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-

Bài 1.

      Một người đứng đón ô tô tại điểm N cách đường đi của ô tô một đoạn NH = 50 m. Biết người đó bắt đầu chạy để đón ô tô ngay khi thấy ô tô cách mình một khoảng NO = 200 m. Coi chuyển động của ô tô và người trong suốt quá trình chuyển động là chuyển động thẳng đều với tốc độ không đổi lần lượt là v₁ = 36 km/h và v₂ = 18 km/h.

      a) Hỏi người đó phải chạy theo hướng hợp với NH một góc bao nhiêu để có thể đón được ô tô ngay khi gặp ô tô?

      b) Người đó phải chạy theo hướng nào và với tốc độ nhỏ nhất là bao nhiêu để có thể đón được ô tô? Biết trong một tam giác ABC ta có:

\(\frac{{BC}}{{\sin A}} = \frac{{AC}}{{\sin B}} = \frac{{AB}}{{\sin C}};0 \le \sin \alpha  \le 1;{0^O} \le \alpha  \le {180^O}\)

Bài 2.

      1. Một bình nhiệt lượng kế khối lượng M₁=M chứa một lượng nước có khối lượng M₂=2M hệ thống đang có nhiệt độ T₁=10^oC. Người ta thả vào bình một cục nước đá khối lượng M nhiệt độ _T2=-5^oC khi cân bằng nhiệt thì cục nước đá mới chỉ tan một nửa khối lượng của nó. Sau đó rót thêm một lượng nước ở nhiệt độ T₃=50^oC, có khối lượng bằng tổng khối lượng của nước và nước đá có trong bình. Nhiệt độ cân bằng của hệ sau đó là T₄=20^oC. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, coi thể tích của bình đủ lớn, biết nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là c₁ = 4200J/(kg.độ); c₂ = 2100J/(kg.độ), nhiệt nóng chảy của nước đá là λ=34.10⁴J/kg. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm nhiệt lượng kế.

      2. Bạn Đăng Khoa đi tắm biển cùng với gia đình vào một ngày hè nắng gắt. Bạn ấy thấy dưới chân mình cát rất nóng, nhưng khi chạm chân vào nước biển bạn ấy thấy nước biển khá mát. Hãy sử dụng các kiến thức vật lí đã được học, các em giải thích giúp bạn Đăng Khoa vì sao lại như vậy?

...

-(Nội dung tiếp theo của đề thi, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-

Bài 1.

 1. Một tia sáng chiếu vào hai gương phẳng có đường truyền như hình 3. Tính góc  trong 2 trường hợp sau đây:

a. Biết tam giác ABC cân ( AB = AC), tia tới SI₁ song song với đáy BC

và tia phản xạ I₂K vuông góc với đáy BC.

b. Biết tam giác ABC cân ( AB = AC), tia tới SI₁vuông góc với cạnh AB và tia phản xạ I₂K vuông góc với đáy BC.

2. Một vật đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự f. Ảnh ban đầu của vật tạo bởi thấu kính có độ cao bằng ½ vật. Dịch chuyển vật 90cm dọc theo trục chính thì ta thấy ảnh mới của vật có độ cao gấp 4 lần vật và cùng chiều với vật. Xác định chiều dịch chuyển của vật đối với thấu kính, vị trí ban đầu của vật.

 Tính tiêu cự f của thấu kính?

Bài 2.

1. Biết hiệu điện thế 2 đầu mạch điện của hình 4  là U₀ = 3V, điện trở R₁ = 2,4 , khóa K đang mở. Đóng khóa K thì thấy đèn Đ sáng bình thường, cường độ dòng điện chạy qua R₁ tăng thêm 40% và chạy qua R₂ giảm bớt 16% so với khi khóa K mở. Bỏ qua điện trở của khóa K.

a) Tính điện trở R₂.

b) Xác định hiệu điện thế định mức và công suất định mức của đèn Đ.

2. Một sợi dây cầu chì được mắc nối tiếp với thiết bị điện cần bảo vệ và phải đáp ứng yêu cầu sau: Khi dòng điện có cường độ lớn hơn hoặc bằng  đi qua, trong thời gian nhỏ  dây bị nóng chảy rồi đứt làm ngắt mạch. Gọi  là nhiệt độ môi trường,  tương ứng là chiều dài, điện trở suất, diện tích tiết diện, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt dung riêng, khối lượng riêng và nhiệt lượng cần làm cho một đơn vị khối lượng dây chì nóng chảy ở nhiệt độ nóng chảy. Bỏ qua sự truyền nhiệt từ dây chì sang môi trường. Hãy giải thích tại sao khi đặt cầu chì để bảo vệ các thiết bị tiêu thụ điện, ta chỉ chú ý đến tiết diện của dây chì mà không chú ý chiều dài của nó. Chú ý khi dây chì đứt thì chỉ một phần nhỏ chiều dài dây  bị nóng chảy.

...

-(Nội dung tiếp theo của đề thi, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-

Câu 1: Cho mạch điện như hình 1. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là U_AB=9V không đổi, R₁=3W, R₂=6W, đèn Đ loại 6V-6W, R₃ là một biến trở, Ampe kế có điện trở nhỏ không đáng kể.

1/ Mở khóa k

          a) Điều chỉnh R₃=6W. Hỏi đèn sáng như thế nào?

          b) Tìm giá trị của R₃ để cường độ dòng điện qua mạch chính gấp 3 lần cường độ dòng điện qua R₃.

          c) Tìm giá trị của R₃ để công suất tiêu thụ trên R₃ có giá trị bằng 4W.

2/ Đóng khóa K, điều chỉnh biến trở có giá trị bằng 6W. Tìm số chỉ của ampe kế.

Câu 2 : Cho mạch điện như hình 2. Biết R₁=2W, R₂=6W, biến trở MN có điện trở toàn phần bằng 12W, vôn kế có điện trở lớn vô cùng, hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là U_AB=6V không đổi.

1/ Xác định số chỉ của vôn kế khi:

          a) Con chạy C đặt tại điểm N.

          b) Con chạy C đặt tại vị trí chính giữa biến trở .

2/ Khi con chạy C dịch chuyển từ M sang N thì cường độ dòng điện trong mạch chính có giá trị lớn nhất là bao nhiêu?

...

-(Nội dung tiếp theo của đề thi, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-

Câu 1:

a) Hình 3a mô tả cấu tạo của dụng cụ để phát hiện dòng điện (một loại điện kế). Dụng cụ này gồm một ống dây B, trong lòng ống dây B có một thanh nam châm A nằm thăng bằng, vuông góc với trục ống dây và có thể quay quanh một trục đặt giữa thanh, vuông góc với mặt phẳng trang giấy (mô tả cụ thể ở hình 3b).

Nếu dòng điện qua cuộn dây B có chiều được đánh dấu như hình vẽ thì kim chỉ thị quay sang bên phải hay bên trái?

b) Một khung dây dẫn hình vuông không biến dạng MNPQ chuyển động thẳng đều trong mặt phẳng trang giấy. Khung dây chuyển động từ ngoài vào vùng không gian có từ trường đều (chỉ tồn tại trong miền ABCD). Từ trường đều có các đường sức từ vuông góc với mặt phẳng trang giấy và có chiều đi từ phía trước ra phía sau, kí hiệu bởi dấu +  (hình 4).

Câu 2: Hãy cho biết trong quá trình khung dây MNPQ chuyển động, khi nào thì trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng, khi nào thì không xuất hiện dòng điện cảm ứng. Giải thích?

...

-(Nội dung tiếp theo của đề thi, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)-

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Bộ 5 đề thi chọn HSG môn Vật Lý 9 năm 2021 có đáp án Trường THCS Bổ Túc. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.