Đề thi chọn học sinh giỏi môn Vật lý 9 - Năm học 2023-2024 (Có đáp án)

 Ngày 24-9-2023
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI 
NĂM HỌC 2023-2024
MÔN: VẬT LÝ 9
 Thời gian làm bài 150 phút 
Đề bài:
Bài 1 (4,0 điểm):
Lúc 7h hai xe cùng xuất phát từ hai địa điểm A và B cách nhau 60km, chúng chuyển động thẳng đều và cùng chiều từ A đến B. Xe thứ nhất khởi hành từ A với vận tốc 30km/h, xe thứ hai khởi hành từ B với vận tốc 40km/h.
a) Tính khoảng cách giữa hai xe sau 1 giờ kể từ lúc xuất phát.
b) Sau khi xuất phát được 1 giờ, xe thứ nhất tăng tốc và đạt vận tốc 50 km/h. Hãy xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau.
Bài 2 (4,0 điểm): a/ Một bình thông nhau có tiết diện hai nhánh lần lượt là S và 3S, ban đầu chứa thủy ngân, mực thủy ngân cách miệng nhánh nhỏ 30cm. Đổ nước vào nhánh nhỏ cho đến khi đầy. Tính mực chênh lệch thủy ngân ở hai nhánh. Biết Dthủy ngân=13600kg/m3; Dnước=1000kg/m3.
b/ Một khối gỗ hình hộp chữ nhật, tiết diện đáy S= 150 cm2, cao h=30cm được thả nổi trong một hồ nước sao cho khối gỗ thẳng đứng. Biết trọng lượng riêng của gỗ dg = d0 (d0 là trọng lượng riêng của nước: d0= 10 000 N/m3). Tính công của lực để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ. Biết mực nước trong hồ H =0,8m. Bỏ qua sự thay đổi mực nước của hồ.
A
R1
M
N
Đ
R2
A
B
K
C
(Hình 1) 
Bài 3 (6 điểm): Cho mạch điện (h.vẽ 1) 
Biết: UAB = 21V không đổi; RMN = 4,5Ω, R1 = 3Ω; 
RĐ = 4,5Ω không đổi; RA ≈ 0. Đặt RCM = x.
1. K đóng:
 a. Cho C ≡ N thì ampe kế chỉ 4A. Tính điện trở R2.
 2. K mở: Xác định giá trị x để độ sáng của đèn yếu nhất.
Bài 4 (4,0 điểm).Một bình nhiệt lượng kế ban đầu chứa nước ở nhiệt độ t0 = 200C. Người ta lần lượt thả vào bình này những quả cầu giống nhau đã được đốt nóng đến 100oC. Sau khi thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là t1 = 400C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.độ. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường và bình nhiệt lượng kế. Giả thiết nước không bị tràn ra ngoài.
a. Nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là bao nhiêu nếu ta thả tiếp quả cầu thứ hai, thứ ba? 
b. Cần phải thả bao nhiêu quả cầu để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng nhiệt là 900C
Bài 5 (2 điểm): Một lọ thủy tinh đựng đầy thủy ngân, được nút chặt bằng nút thủy tinh. Tìm cách xác định khối lượng thủy ngân trong lọ mà không được mở nút, biết khối lượng riêng của thủy ngân và thủy tinh lần lượt là D1 và D2. Cho các dụng cụ: Bình chia độ, nước, cân và bộ quả cân.
  Hết 
HƯỚNG DẪN CHẤM
BÀI
ĐÁP ÁN
ĐIỂM
Bài 1:
(4đ)
a) Quãng đường các xe đi được sau thời gian t1 = 1 giờ
Xe I: S1 = v1t1 = 30km.
Xe II: S2 = v2t1 = 40km
Vì khoảng cách ban đầu giữ hai xe là: S = 60km.
Khoảng cách giữa hai xe sau 1 giờ là: l = S2 + S - S1 = 70km.
b) Phương trình chuyển động của hai xe:
Xe I: x1 = v3. t = 50.t (1)
Xe II: x2 = 70 + v2 .t = 70 + 40.t (2)
- Khi xe thứ nhất đuổi kịp xe thứ 2 thì: x1 = x2 hay 50.t = 70 + 40.t => t = 7h
Vậy xe I đuổi kịp xe II lúc 15 h
Thay t = 7 vào (1) được: x1 = v1t = 50.t = 350 km
Vậy xe I đuổi kịp xe II thì 2 xe cách A 380 km hay cách B 290 km.
0,5
0,5
0,5
0,250,25
0,5
0,5
0,5
0,5
Bài 2:a/
(1,5đ)
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
+++
B
A
Khi đổ nước vào nhánh nhỏ cho đến đầy thì mực thủy ngân ở nhánh lớn dâng lên một đoạn x, nhánh nhỏ tụt xuống 3x
Chọn mực áp suất ở hai điểm A, B như hình vẽ ta có:
pA= pB 10.Dnước(3x+30)=10.Dthủy ngân .4x
 x0,58(cm)
Vậy mực chênh lệch thủy ngân ở hai nhánh là: 4x2,32(cm)

0,5
0,5
0.25
0,25

b/
(2,5 điểm)
Khi khối gỗ nổi trong nước, trọng lượng của khối gỗ cân bằng với lực đẩy Acsimet. Gọi x là phần khối gỗ chìm trong nước ta có: 
P = FA hay: dg.S.h = d0.S.x
 suy ra: x = 20cm
Khi khối gỗ được nhấn chìm thêm một đoạn y, lực đẩy Acsimet tăng lên và bằng lực tác dụng
F = FA, - P = d0.S.(x+y) – dg.S.h
F = d0.S.x –dg.S.h +d0. S. y =d0. S.y
Và khi khối gỗ chìm hoàn toàn, lực tác dụng lúc này là:
F = d0.S.(h-x) = 10000.150. 10-4.(30-20).10-2 = 15N
Vậy trong giai đoạn từ lúc nổi đến khi mặt trên gỗ ngang bằng mặt thoáng, lực tác dụng tăng đều từ 0 đến F =15 N và công thực hiện trong giai đoạn này là:
A1= 
Trong giai đoạn tiếp theo lực tác dụng không đổi và bằng F=15N, đến khi khối gỗ chạm đáy, nó đã đi được quãng đường s = H-h = 50cm. Do đó công của lực trong giai đoạn này là: 
A2 = F.s = 15. 50. 10-2 = 7,5J
Vậy công tổng cộng để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ là:
A = A1+ A2 = 0,75 + 7,5 = 8,25 J

0,25
0,25
0,5
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25
Bài 4 (4điểm)
a. Gọi khối lượng của nước là m, khối lượng và nhiệt dung riêng của quả cầu là m1 và c1. Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là tcb và số quả cầu thả vào nước là N
Ta có: Nhiệt lượng tỏa ra từ các quả cầu là: Qtỏa = Nm1c1(100 – tcb).
0,5
* Nhiệt lượng thu vào của nước là: Qthu = 4200m(tcb – 20)
0,5
* Điều kiện cân bằng: Qtỏa = Qthu Nm1c1(100 – tcb) = 4200m(tcb – 20) (1)
0,5
* Khi thả quả cầu thứ nhất: N = 1; tcb = 400 C, ta có:
1.m1c1(100 – 40) = 4200m(40 – 20) m1c1 = 1400m (2)
Thay (2) và (1) ta được: N.1400m(100 – tcb) = 4200m(tcb – 20)
 100N - Ntcb = 3tcb – 60 (*)
0,5
* Khi thả thêm quả cầu thứ hai: N = 2, từ phương trình (*) ta được:
200 – 2tcb = 3tcb – 60 tcb = 520 C. 
Vây khi thả thêm quả cầu thứ hai thì nhiệt độ cân bằng của nước là 520 C.
0,5
* Khi thả thêm quả cầu thứ ba: N = 3, từ phương trình (*) ta được:
300 – 3tcb = 3tcb – 60 tcb = 600 C. Vây khi thả thêm quả cầu thứ ba thì nhiệt độ cân bằng của nước là 600 C.
0,5
b. * Khi tcb = 900 C, từ phương trình (*) ta được:
100N – 90N = 270 – 60 N = 21. Vậy cần thả 21 quả cầu để nhiệt độ của nước trong bình khi cân bằng là 900 C.
1

Câu3
6 điểm)
 
1. K đóng:
a. Khi C ≡ N ta có sơ đồ mạch điện: 
Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1 là: 
 UAC = U1 = I.R1 = 4.3 = 12(V) 
Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2: 
 U2 = UCB = U – U1 = 21-12 = 9(V)
0,5 
0,5
0,5đ
0,5đ
0,5đ
1đ
0,5đ
0,5đ
1
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Bài 5:
(2đ)
- Dùng cân xác định khối lượng tổng cộng của cả lọ (gồm khối lượng thủy ngân m1 và thủy tinh m2)
 m =m1+m2 (1)
- Dùng bình chia độ xác định thể tích V của cả lọ bao gồm V1của thủy ngân và V2 của thủy tinh
 V= V1+ V2= m1/D1+ m2/D2 (2)
- Rút m2 từ (1) thay vào (2) được khối lượng của thủy ngân là:
m1= D1(m-V.D2)/D1-D2
0,5
1
0,5
 Chú ý: - Nếu HS làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
 - Học sinh làm đúng đến đâu cho điểm đến đó. HS cho kết quả đúng đáp số nhưng sai về bản chất hoặc các bước phía trên sai thì không cho điểm.
 - Nếu ghi sai đơn vị thì trừ 0,25 điểm.