Đề thi khảo sát học sinh giỏi cấp tỉnh môn Vật lý 9 - Năm học 2023-2024 - Phòng GD&ĐT Yên Định (Có đáp án)

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
YÊN ĐỊNH

ĐỀ THI KHẢO SÁT HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ 9 
Năm học: 2023-2024
Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
Ngày thi . tháng 8 năm 2023
Đề gồm có 02 trang, 05 câu.

Câu 1(4,0 điểm): 
1. Một ôtô xuất phát từ điểm A trên cánh đồng để đến điểm B trên sân vận động (Hình 1). Cánh đồng và sân vận động được ngăn cách nhau bởi con đường thẳng D, khoảng cách từ A đến đường D là a =400m, khoảng cách từ B đến đường D là b = 300m, khoảng cách AB=2,8km. Biết tốc độ của ôtô trên cánh đồng 
 A 
 a 
D x y	 
 A’ M N B’
Hình 1 B
là = 3km/h, trên đường D là , trên sân vận động là . Hỏi ôtô phải đi đến điểm M trên đường cách A’ một khoảng x và rời đường tại N cách B’ một khoảng y bằng bao nhiêu để thời gian chuyển động là nhỏ nhất? Xác định khoảng thời gian nhỏ nhất đó?
2. Có hai bình thông với nhau chứa cùng một chất lỏng. Tiết diện mỗi bình có dạng hình vuông cạnh a, Một con bọ lớn bắt đầu chui vào bình bên trái, nó được mô tả tương tự như một hình trụ tiết diện (hình 1). Con bọ chuyển động chậm vào chất lỏng với tốc độ không đổi v = 3cm/phút. Tốc độ dịch chuyển của mực chất lỏng trong bình bên phải là bao nhiêu?

a
a
v
Hình 2

Câu 2(4,0 điểm): 
1. Một bình nhiệt kế nhẹ, trong bình có chứa một khối nước có khối lượng m ở nhiệt độ . Người ta cho chảy chậm và đều nước nóng ở nhiệt độ vào bình, khối lượng nước chảy vào bình trong 1 phút là m0. Sau khi nước chảy vào bình một khoảng thời gian là T1 = 5 phút thì nhiệt độ nước trong bình là . Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế và sự tỏa nhiệt của nhiệt lượng kế ra môi trường xung quanh. Cho rằng khi nước chảy vào bình, sự cân bằng nhiệt của nước diễn ra rất nhanh.
a) Hỏi sau bao lâu kể từ khi nước nóng bắt đầu chảy vào bình thì nhiệt độ nước trong bình là ?
b) Sau đó, nước nóng tiếp tục chảy thêm vào bình 5 phút nữa thì nhiệt độ nước trong bình sẽ là bao nhiêu?
2. Hai bình nhiệt lượng kế giống nhau chứa cùng một lượng chất lỏng X ở cùng nhiệt độ.
+ Đổ nước có nhiệt độ bằng nhiệt độ của X vào bình 1 rồi thả mẩu hợp kim vào bình đó thì mực nước đến miệng bình. Khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ chất lỏng trong bình tăng thêm = 40C, nhiệt độ mẫu hợp kim giảm = 700C.
+ Thả N = 7 mẩu hợp kim giống như trên vào bình 2 thì mực chất lỏng X cũng đầy bình. Khi cân bằng nhiệt thì độ tăng nhiệt độ của chất lỏng X bằng độ giảm nhiệt độ của N mẩu hợp kim.
Xác định nhiệt dung riêng của hợp kim. Cho biết nhiệt dung riêng của nước c0 = 4200J/kg.K, khối lượng riêng của nước D0 1g/cm3, của hợp kim D = 3g/cm3, của chất lỏng X là Dx với D > Dx> D0. Các chất lỏng không bị trộn lẫn vào nhau và không bị bay hơi trong quá trình trao đổi nhiệt. Các chất lỏng và hợp kim không phản ứng hóa học với nhau, không trao đổi nhiệt với môi trường.
Câu 3(4,0 điểm): 
 1. Hiệu điện thế đặt vào mạch UAB = 7V không đổi. Các điện trở R1 = 2W, R2 = 3W, đèn có điện trở R3 = 3W. RCD là biến trở con chạy. 
Ampe kế, khóa K và dây nối có điện trở không đáng kể.
 a. K đóng, dịch chuyển con chạy trùng với C, đèn sáng bình thường. Xác định số chỉ am pe kế, hiệu điện thế và công suất định mức của đèn.
R1
K
C
D
M
U
N
B
A
R3
R2
_
+
X
A
 
 b. K mở, di chuyển con chạy M đến vị trí sao cho RCM = 1W thì cường độ dòng điện qua đèn là 0,5A. Tìm điện trở của biến trở RCD.
 c. Đóng khóa K, công suất tiêu thụ trên R2 là 0,75W. Xác định vị trí con chạy M và tính số chỉ ampe kế khi đó.

2. Có một số điện trở giống nhau, mỗi điện trở có giá trị . Hãy nêu một cách mắc để có bộ điện trở tương đương .
Câu 4 (4,0 điểm): 
1. Mặt trời chiếu xuống mặt sân nằm ngang những tia sáng song song, hợp với mặt sân một góc a=600. Đặt một chiếc gương phẳng hợp với mặt sân một góc b sao cho ánh sáng phản xạ từ gương có phương song song với mặt sân. Xác định giá trị b.
2. Hai gương phẳng G1, G2 quay mặt phản xạ vào nhau và hợp với nhau một góc a = 600. Một điểm sáng S nằm trên đường phân giác Ox của 2 gương, cách cạnh chung O một khoảng R = 5cm (hình 4).
a) Gọi S1, S2 lần lượt là ảnh đầu tiên của S qua G1, G2. Tính khoảng cách giữa S1 và S2. 
b) Cho S di chuyển trên Ox ra xa O với vận tốc v = 0,5m/s. Tìm tốc độ xa nhau của S1 và S2 .
O
S
G1
G2
600
 x
Hình 4
Câu 5(4,0 điểm): 
1. Cho các dụng cụ sau: 01 biến trở có lõi hình trụ có một lớp dây quấn sát nhau; 01 thước kẹp; 01 nguồn điện có hiệu điện thế phù hợp; 01 ampe kế; 01 vôn kế có điện trở rất lớn. Hãy xác định điện trở suất của hợp kim làm biến trở.
2. Trình bày phương án xác định khối lượng riêng của một chất lỏng với các dụng cụ: Một bình chia độ; một bình thủy tinh rỗng bỏ lọt bình chia độ; một bình đựng nước (đã biết khối lượng riêng Dn); một bình đựng chất lỏng cần xác định khối lượng riêng. 
.......................Hết..........................
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
YÊN ĐỊNH

ĐỀ THI KHẢO SÁT SINH GIỎI CẤP TỈNH 
MÔN: VẬT LÝ 9 
Năm học: 2023-2024
Thời gian làm bài: 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
Ngày thi . tháng 8 năm 2023
HDC gồm có 05 trang, 05câu.

Câu
Nội dung
Điểm
Câu 1(4,0 điểm)
Trong đó: 1.1 – 2,5 điểm; 1.2 – 1,5 điểm
1.1
2,5 đ
 A 
 a 
 D x O y	 
 A’ M N B’
 B

Ta có: 

0,25
Mặt khác: 
và: 
0,25
Giả sử người đó đi theo đường AMNB.
Đặt: A’M = x; B’N = y; A’B’ = c = ; với: x,y 0 và (x + y) c.
Thời gian mà người đó đi từ A đến B theo đường AMNB là:
 
0,5
Đặt: (1)	; (2) 
Ta có: (*)
Từ (*) ta có: để tmin thì Xmin và Ymin
0,25
Từ (1) ta có: = 0 (3)
Để phương trình (3) có nghiệm thì: 
Khi đó phương trình (3) có nghiệm là: 
0,5
Tương tự trên, từ (2) ta có: 
0,5
Vậy thời gian nhỏ nhất mà ôtô phải đi là: 
 = 41 phút 38 giây.
0,25
1.2
1,5 đ
 Con bọ chuyển động chậm nên trong cả hai bình mực chất lỏng đều dâng lên với cùng một tốc độ như nhau, ta kí hiệu tốc độ này là u.
Sau thời gian t, con bọ chuyển động được đoạn v.t, mực chất lỏng dâng thêm một đoạn u.t nên chiều dài phần con bọ chiếm chỗ trong chất lỏng là (v + u).t
0,5
Thể tích con bọ chiếm chỗ của chất lỏng là: 

0,5
Thể tích phần chất lỏng dâng thêm là: 
Thể tích phần chất lỏng bị con bọ chiếm chỗ đúng bằng thể tích phần chất lỏng dâng thêm nên ta có V = V’ hay:

0,5
Câu 2(4,0 điểm)
Trong đó: 2.1 – 2,0 điểm; 2.2 – 2,0 điểm
2.1
2,0 đ
2.1a(1,0 điểm):
Sau thời gian T1 = 5 phút, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Qtỏa1 = Qthu1 m.c.(t1 – t0) = T1.m0.c.(t – t1)
 
0,5
Gọi T2(phút) là thời gian kể từ lúc nước nóng bắt đầu chảy vào bình cho đến khi nhiệt độ nước trong bình là t2 = 500C, cân bằng nhiệt xảy ra ta có:
Qtỏa2 = Qthu1 m.c.(t2 – t0) = T2.m0.c.(t – t2)
(phút)
0,5
2.2b(1,0 điểm):
Sau đó, nước nóng tiếp tục chảy thêm vào bình T3 = 5 phút nữa thì khi cân bằng nhiệt xảy ra nhiệt độ nước trong bình là t3, ta có:
Qtỏa3 = Qthu3 (m + T2.m0) .c.(t3 – t2) = T3.m0.c.(t – t3)
 
1,0

2.2
2,0 đ
Gọi m0 là khối lượng nước, m là khối lượng một mẫu hợp kim, 
qx là nhiệt dung của khối chất lỏng X.
Ta viết các phương trình cân bằng nhiệt
0,25
Bình 1: (qx + m0. c0) = m c (1)
Bình 2: qx = N m c (2)
0,25
+ Thể tích của lượng nước bằng thể tích (N – 1) mẩu hợp kim:
0,25
V0 = (N – 1) Vm => (3)
0,25
+ Từ (2) => qx = N m c
0,25
+ Thế vào (1) => (N m c + m0c0) = m c 
m0c0 = m c ( - N )
0,25
c = 
0,25
+ Kết hợp với (3) => c = 
0,25
Câu 3(4,0 điểm)
Trong đó: 3.1 – 3,0 điểm; 3.2 – 1,0 điểm
3.1
3,0 đ 
A
a. ( 0,5đ)
A
B
R3
R1
R2
- Khi k đóng di chuyển con chạy trùng với C. 
Mạch điện gồm : ( R2 // R3 ) nt R1
0,25
- Điện trở tương đương của mạch : Rtđ = + R1 = + 2 = 3,5
- Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính : IAB = = = 2A
- Hiệu điện thế hai đầu đèn : 
Uđ = I . = 2.1,5 = 3V Uđm = Uđ = 3V
- Công suất định mức của đèn : P = = = 3W
0,25
- Số chỉ của Ampe kế : IA = I2 = = = 1A.
b. (0,5đ) - Khi K mở mạch điện gồm : 
R3
RMD
A
RCM
R2
R1
M
N
X
0,25
 Rtđ = RCM + + R1 = 1 + +2 = 3 + 
 Rtđ = 
- Cường độ dòng điện qua mạch chính : I = = 
- Hiệu điện thế hai đầu R2 : 
 U2 = I.= . = 
0,25
- Cường độ dòng điện qua đèn : 
 Iđ = == 0,5A RMD = 2,5
 Vậy RCD = RCM + RMD = 2,5 + 1 = 3,5
c. ( 2,0đ)
- Khi K đóng mạch điện gồm : 
R3
M
R1
B
RCM
RDM
R2
N
A
 X
0,25
- Gọi RDM = x ( 0 ) RCM = 3,5 - x 
0,25
- Ta có điện trở RAM = = 
 RAN == 
RAB = + 2 = 
0,25
 IAB = I2 = .
0,25
 = = (1)
0,25
Ta lại có : I2 == = = 0,5 A (2)
0,25
Từ (1) và (2) ta có : = 0,5 A 
-5x2+ 17,5x + 73,5 = 147 
0,25
 -5x2+ 17,5x - 73,5 = 0 x = 1,75 
0,25
Vậy khi RCM = RDM = 1,75 hay con con chạy M nằm ở trung điểm CD thì PR2 = 0,75W.
- Số chỉ của Ampe kế : IA = ICM = = = 0,25A.

3.2
1,0đ 
Vì nên đoạn mạch gồm có .
Ta có: 
0,25
Vì nên đoạn mạch R1 gồm có .
Ta có: 
Vì nên đoạn mạch R2 gồm có .
Ta có: 
0,25
Vì nên đoạn mạch R3 gồm có .
Ta có: 
Vì nên đoạn mạch R4 gồm có .
Ta có: 
0,25
Vì nên đoạn mạch R5 gồm có .
Ta có: 
0,25
Ta thấy: . Vậy đoạn mạch đã cho gồm có 7 điện trở R0 được mắc với nhau như sơ đồ hình vẽ sau: 
0,25
Câu 4(4,0 điểm)
Trong đó: 4.1 – 2,5 điểm; 4.2 – 1,5 điểm
4.1
2,5 đ
4.1a(1,25 điểm)
 O
S
G1
G2
S1
S2
300
300
I
0,25
Xét tam giác cân OSS1 có = 600 => Tam giác OSS1 đều => SS1 = OS = R.
Nối S1 với S2 cắt OS tại I => OS vuông góc với SS1
0,25
Xét tam giác vuông ISS1 có = 300 => IS = SS1 = .
Và IS1 = = = .
0,5
=> S1S2 = R = 5 (cm)
0,25
4.1b(1,25 điểm)
Khi S chuyển động đều ra xa O với vận tốc v thì khoảng cách giữa S1 và S2 tăng dần.
0,25
Giả sử ban đầu S O => S1 S2 O.
 Sau khoảng thời gian t (s) dịch chuyển thì S cách O một đoạn OS = a (m) => t = 
0,5
Từ kết quả trên => Sau khoảng thời gian t(s) thì S1 cách S2 một đoạn là: S1S2=a(m).
0,25
Vậy tốc độ xa nhau của S1 và S2 là : = = = v. = 0,5. = (m/s)
0,25
4.2
1,5 đ
Hình 2c
b
a
b
S
I
K
G
S
I
K
G
Hình 2b
G’
a
Hình vẽ minh họa: 
0.5
Do tia phản xạ có phương nằm ngang nên (so le trong) 
Þ .
0.5
TH1, hình 2b: 
0.25
TH2, hình 2c: 
0.25
Câu 5(4,0 điểm)
Trong đó: 5.1 – 2,0 điểm; 5.2 – 2,0 điểm
5.1
2,0 đ
- Mắc biến trở, ampe kế và vôn kế vào mạch điện như sơ đồ hình vẽ bên.
V
A
+ -

0,25
- Số chỉ của vôn kế và ampe kế cho ta biết hiệu điện thế (Ub) và cường độ dòng điện (Ib) qua biến trở. Điện trở toàn phần của biến trở là: 
0,25
- Dùng thước kẹp đo:
+ Chiều dài L của phần dây dẫn quấn trên lõi sứ.
+ Đường kính ngoài D của lõi sứ có cả dây quấn.
+ Đường kính tiết diện của sợi dây d.
0,5
- Do có một lớp dây quấn trên biến trở, nên số vòng dây của biến trở quấn trên lõi sứ là:
 
0,25
- Chiều dài dây dẫn dùng làm biến trở là: 
0,25
- Tiết diện của dây dẫn là: 
0,25
- Điện trở suất của hợp kim làm biến trở là: 
Với: Ub, Ib, L, D và d đã xác định được ở các bước trên.
0,25

5.2
2,0 đ
- Bước 1: Đổ nước vào bình chia độ đến vạch chia V. Sau đó thả nhẹ bình thủy tinh rỗng vào bình chia độ chứa nước, sao cho nước không tràn ra ngoài, mực nước trong bình chia độ bây giờ là V1.
Khi bình thủy tinh cân bằng ta có: 
0,5
- Bước 2: Đổ hết nước ra khỏi bình chia độ, sau đó đổ một ít chất lỏng cần xác định khối lượng riêng vào bình chia độ, ta xác định được thể tích của chất lỏng là V0.
0,5
- Bước 3: Đổ hết chất lỏng từ bình chia độ vào bình thủy tinh rỗng. Sau đó đổ nước vào bình chia độ đến vạch chia V’, rồi thả nhẹ bình thủy tinh chứa chất lỏng vào bình chia độ chứa nước, sao cho nước không tràn ra ngoài, mực nước trong bình chia độ bây giờ là V2.
Khi bình thủy tinh cân bằng ta có: 
Vậy khối lượng riêng của chất lỏng là D0 được xác định bằng công thức trên với: V, V1, V’, V2 và V0 được xác định bằng bình chia độ ở các bước trên.

1,0

 (Nếu học sinh làm bài theo cách khác mà đúng vẫn được điểm tối đa)
Hết.