Đề thi HSG lớp 9 năm học 2019-2020 Phòng GD&ĐT Thanh Hóa có đáp án

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THÀNH PHỐ THANH HÓA

THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP THÀNH PHỐ

NĂM HỌC: 2019 – 2020

MÔN: VẬT LÍ - LỚP 9

Đề thi gồm có: 1 trang

Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao đề)

Câu 1: (3 điểm) Có ba ống giống nhau và thông đáy chứa nước chưa đầy (hình 1). Đổ vào ống bên trái một cột dầu cao H₁ = 10cm và đổ vào ống bên phải một cột dầu cao H₂ = 14cm. Hỏi mực nước ở ống giữa sẽ dâng lên cao bao nhiêu?

Cho biết trọng lượng riêng của nước d₁ = 10000N/m³, của dầu d₂ = 8000N/m³.

Câu 2: (2 điểm) Một tòa nhà cao tầng (mỗi tầng cao 3,4m) dùng thang máy có

thau nước. Tìm nhiệt độ thực sự của bếp lò.

Câu 4: (5điểm) Cho mạch điện như hình 2. Trong đó: R₁=R₂=4W; R₃=3W; R₄=6W; R₅=12W; U_AB=6V không đổi; điện trở của dây dẫn và khoá không đáng kể.

a) Khi K mở, tính điện trở tương đương của đoạn mạch và cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.

b) Khi K đóng, tính cường độ dòng điện qua khoá K?

c) Thay K bằng một vôn kế thì vôn kế chỉ bao nhiêu? (Biết điện trở của vôn kế đủ lớn để có thể bỏ qua dòng điện chạy qua nó).

Câu 5: (4 điểm) Cho hai gương phẳng M, N đặt song song, có

mặt phản xạ quay vào nhau và cách nhau một khoảng AB=d=30cm (hình 3). Giữa hai gương có một điểm sáng S cách gương M một khoảng SA=10cm. Một điểm S' nằm trên đường thẳng SS' song song với hai gương, SS'=60cm.

  a) Hãy trình bày cách vẽ tia sáng xuất phát từ S đến S' trong hai trường hợp:

     - Đến gương M tại I rồi phản xạ đến S'.

     - Đến gương M tại J, phản xạ đến gương N tại K rồi phản xạ đến S'.

  b) Hãy tính các khoảng cách I, J, K đến đoạn thẳng AB

Câu 6: (2 điểm) Một lọ nhỏ bằng thuỷ tinh đựng đầy thuỷ ngân, được nút chặt bằng nút thuỷ tinh. Tìm cách xác khối lượng thuỷ ngân trong lọ mà không được mở nút, biết khối lượng riêng của thuỷ ngân và thuỷ tinh lần lượt là D₁ và D₂. Cho các dụng cụ: bình chia độ, nước, cân và bộ quả cân.

Thang máy chuyển động thẳng đều và bỏ qua lực cản lại chuyển động của thang máy nên lực kéo của động cơ là:

F =P_th + P_ng =10.(m_th + m_ng)

= 10.(200+16.50)=10000(N)

Để lên đến tầng 10, thang máy phải vượt qua 9 tầng.

Vậy độ cao thang máy phải vượt qua là:  

   h = 3,4 . 9 = 30,6(m)

Công phải tiêu tốn tối thiểu cho mỗi lần lên là:

  A = F.h = 10000 . 30,6 = 306000 (J)

Công suất tối thiểu của động cơ kéo thang máy là:

 P  =  \(\frac{{\rm{A}}}{{\rm{t}}} = \frac{{{\rm{306000}}}}{{{\rm{60}}}} = {\rm{5100(W)}}\)

a) Gọi t là nhiệt độ ban đầu của bếp lò, cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng.

Gọi m₁, m₂, m₃, lần lượt là khối lượng của thau nhôm, của nước và của thỏi đồng.

Ta có m₃=200g=0,2kg

Nhiệt lượng thau nhôm nhận được để tăng nhiệt độ từ 20^oC đến 21,2^oC:

Q₁ =  m₁c₁(t₂-t₁)

Nhiệt lượng nước nhận được để tăng nhiệt độ từ 20^oC đến 21,2^oC:

Q₂ =  m₂c₂(t₂-t₁)

Nhiệt lượng thỏi đồng toả ra khi giảm nhiệt độ từ t(^oC) xuống 21,2^oC:

Q₃ =  m₃c₃(t-t₂)

Vì bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường xung quanh nên theo phương trình cân bằng nhiệt ta có :    

 Q₃ = Q₁ + Q₂

Hay :     m₃c₃(t-t₂) = m₁c₁(t₂-t₁) + m₂c₂(t₂-t₁)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow t = \frac{{\left( {{{\rm{m}}_{\rm{1}}}{{\rm{c}}_{\rm{1}}} + {{\rm{m}}_{\rm{2}}}{{\rm{c}}_{\rm{2}}}} \right){\rm{.}}\left( {{{\rm{t}}_{\rm{2}}} - {{\rm{t}}_{\rm{1}}}} \right)}}{{{{\rm{m}}_{\rm{3}}}{{\rm{c}}_{\rm{3}}}}} + {{\rm{t}}_{\rm{2}}}\\ \frac{{\left( {{\rm{0,5}}{\rm{.880}} + {\rm{2}}{\rm{.4200}}} \right){\rm{.}}\left( {{\rm{21,2}} - {\rm{20}}} \right)}}{{{\rm{0,2}}{\rm{.380}}}} + {\rm{21}}{\rm{.2}}\\ \approx 160,78\left( {^oC} \right) \end{array}\)

b) Thực tế do có sự toả nhiệt ra môi trường nên phương trình cân bằng nhiệt được viết lại :

Q₃ = Q₁ + Q₂ + 10%.(Q₁ + Q₂) = 1,1.(Q₁ + Q₂)

Hay :     m₃c₃(t’-t₂) = 1,1.(m₁c₁ + m₂c₂)(t₂-t₁)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow t' = \frac{{{\rm{1,1}}.\left( {{{\rm{m}}_{\rm{1}}}{{\rm{c}}_{\rm{1}}} + {{\rm{m}}_{\rm{2}}}{{\rm{c}}_{\rm{2}}}} \right){\rm{.}}\left( {{{\rm{t}}_{\rm{2}}} - {{\rm{t}}_{\rm{1}}}} \right)}}{{{{\rm{m}}_{\rm{3}}}{{\rm{c}}_{\rm{3}}}}} + {{\rm{t}}_{\rm{2}}}\\ = \frac{{{\rm{1,1}}.\left( {{\rm{0,5}}{\rm{.880}} + {\rm{2}}{\rm{.4200}}} \right){\rm{.}}\left( {{\rm{21,2}} - {\rm{20}}} \right)}}{{{\rm{0,2}}{\rm{.380}}}} + {\rm{21}}{\rm{.2}}\\ \approx 174,74\left( {^oC} \right) \end{array}\)