10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí

 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 ĐỀ SỐ 5
 TRƯỜNG PTDTNT THCS ĐỒNG PHÚ ĐỀ THI HSG LỚP 9 CẤP TRƯỜNG
 TỔ TỰ NHIÊN Môn thi: KHOA HỌC TỰ NHIÊN 
 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)
Câu 1: (3 điểm)
 Một quả cầu sắt rỗng nổi trong nước . Tìm thể tích phần rỗng biết khối lượng quả cầu là 500g và 
 2
khối lượng riêng của sắt 7,8g/cm3, của nước 1g/cm3 và nước ngập đến thể tích quả cầu.
 3
Câu 2: (3 điểm) Đưa một vật khối lượng m=200kg lên độ cao h = 10m người ta dùng hệ thống gồm một 
ròng rọc cố định, một ròng rọc động. Lúc này lực kéo dây để nâng vật lên là F1=1200N. Hãy tính: 
 a) Hiệu suất của hệ thống.
 b) Khối lượng của ròng rọc động, biết hao phí để nâng ròng rọc động bằng ¼ hao phí tổng cộng do 
ma sát.
Câu 3: (3 điểm)
 Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng là 50g ở nhiệt độ 1360C vào một nhiệt 
lượng kế chứa 50g nước ở 140C. Nhiệt độ sau khi cân bằng là 180C. Hỏi có bao nhiêu gam chì và bao 
nhiêu gam kẽm trong hợp kim trên? Biết nhiệt lượng kế nóng thêm lên 10C thì cần 65,1J. Nhiệt dung 
riêng của nước,chì,kẽm lần lượt là 4200J/kg.K , 130J/kg.K, 210J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi 
trường bên ngoài.
Câu 4: (4 điểm)
 Một người có chiều cao AB đứng gần cột điện cao CD. Trên đỉnh cột điện có một bóng đèn nhỏ, 
bóng người đó có chiều dài AB’( hình vẽ)
 D
 B
 B’ A C
 a) Nếu người đó bước ra xa cột điện thêm một đoạn c = 1,5m thì bóng người đó dài thêm một đoạn 
d = 0,5m. Hỏi nếu lúc ban đầu người đó đi vào gần cột điện thêm một đoạn c’ =1m thì bóng người đó 
ngắn đi bao nhiêu?
 b) Chiều cao cột điện là 6,4m. Tính chiều cao của người?
Câu 5: (4 điểm). Trình bày cách xác định khối lượng riêng của một chất lỏng với các dụng cụ sau: chất 
lỏng cần xác định khối lượng riêng, cốc, nước đã biết khối lượng riêng Dn, cân, bộ quả cân.
 ---------------------Hết----------------------
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 ĐÁP ÁN
 Câu Hướng dẫn chấm Điểm
 Gọi V1 là thể tích quả cầu , V2 là thể tích phần rỗng 0,5
 D là khối lượng riêng của sắt, D0 là khối lượng riêng của nước 0,5
 Thể tích sắt làm quả cầu V = V1 – V2 0,5
 1 m m 0,5
 Mặt khác V do đó V1 – V2 = (1) 
(2 điểm) D D
 Khi vật nằm cân bằng trên mặt chất lỏng ta có P = FA 0,5
 2 2V1 3m
 10m = V1.10D0 m .D0 V1 (2)
 3 3 2D0
 0,5
 3m m 3 1 3 1 3
 Từ (1) và (2) ta có V2 m 500 685,9cm
 2D0 D 2D0 D 2.1 7,8 
 1a. Hiệu suất của hệ thống
 Công nâng vật lên 10 mét là: Ai= P.h =10.m.h = 20000J 0,5
 Dùng ròng rọc động lợi bao nhiêu lần về lực thì lại thiệt bấy nhiêu lần về đường 
 đi, nên khi nâng vật 1 đoạn h thì kéo dây một đoạn s = 2h. Do đó công phải dùng 0,5
 2 là: 
(3 điểm) Atp= F1.s = F1.2h = 1200.2.10 = 24000J
 A 0,5
 Hiệu suất của hệ thống là: H = i = 83,33%
 Atp
 1b. Khối lượng của ròng rọc. 0,5
 Công hao phí: Ahp = Atp-A1 = 4000J
 Gọi Ar là công hao phí do nâng ròng rọc động, Ams là công thắng ma sát
 1 0,5
 Theo đề bài ta có: Ar = Ams ⇒ Ams = 4Ar 
 4
 Mà Ar + Ams = 4000 ⇒ 5Ar = 4000 
 400
 ⇒ Ar = = 800J ⇒ 10.mr.h = 800 ⇒ mr = 8kg
 5 0,5
 3 Gọi khối lượng của chì và kẽm lần lượt là mc, mk 
(3 điểm) Ta có mc + mk = 0,05 (1) 0,5
 Nhiệt lương do chì và kẽm toả ra 
 Qtoả = Q1 + Q2 = mc.Cc (t1 – t2) + mk.Ck (t1 – t2) 0,5
 = mc.130 (136 – 18) + mk.210 (136 – 18) = 15340mc + 24780mk 0,5
 Nhiệt lương do nước và nhiệt lượng kế thu vào 
 ’ ’
 Qthu = Q3 + Q4 = Cnmn (t2 – t1 ) + 65,5. (t2 – t1 )
 = 0,05.4200 (18-14) + 65,5 (18 – 14) = 840 + 262 = 1102 J 0,5
 Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có 
 Qtoả = Qthu 0,5
 15340mc + 24780mk = 1102 (2)
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 Từ (1) và (2) ta được mc 15g , mk 35g 0,5
 4 a) Đặt AB’ = a , AC = b 
(4 điểm) AB AB' a
 Lúc đầu ta có (1)
 CD CB' a b 0,5
 Khi người lùi ra xa cột điện một đoạn c bóng người dài thêm một đoạn d
 AB AB' a d a 0,5
 Ta có 1 (2)
 ' 0,5
 CD CB1 a d c b a b 2
 Khi người tiến lại gần cột điện một đoạn c’ bóng người ngắn đi một đoạn x
 '
 AB AB2 a x a x
 ' , (3) 0,5
 CD CB2 a x b c a b x 1 
 Từ (1) và (2) ta suy ra 
 a a 0,5 a 0,5 a 1
 (4) 0,5
 a b a b 2 a b 2 a b 4
 Từ (1) và (3) ta suy ra 
 a a x a a x x
 (5)
 a b a b x 1 a b a b x 1 x 1
 0,5
 Từ (4) và (5) ta suy ra 
 x 1 1
 giải phương trình ta được x = m
 x 1 4 3
 b) 0,75
 AB 1 CD 6,4
 Từ AB 1,6m
 CD 4 4 4 0,75
 5 - Dùng cân và bộ quả cân để xác định khối lượng cốc rỗng m1.
(4 điểm) - Dùng cân và bộ quả cân để xác định khối lượng cốc chứa đầy nước là m2
 khối lượng nước trong cốc là mn = m2 – m1 1,0
 푛 푛 1
 - Thể tích nước trong cốc chính là dung tích của cốc: V = = 
 푛 푛 1,0
 - Dùng cân và bộ quả cân để xác định khối lượng cốc chứa đầy chất lỏng là m3. 1,0
 khối lượng chất lỏng trong cốc là ml = m3 – m1
 1 푛 ( 3 1) 1,0
 - Khối lượng riêng của chất lỏng là : Dl = = 
 3 1
 ..Hết..
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 ĐỀ SỐ 6
 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THCS CẤP TỈNH
 SÓC TRĂNG Môn: KHOA HỌC TỰ NHIÊN (Phân môn Vật lí)
 ĐỀ CHÍNH THỨC (Thời gian làm bài 150 phút, không kể thời gian phát đề) 
Bài 1: (4 điểm) Hai vật nhỏ A, B cách nhau một đoạn L = 100 m (Hình 1). Vận tốc của vật A là v A = 10 
m/s và chuyển động theo phương ngang hướng sang phải, vận tốc của vật B là vB = 15 m/s
chuyển động theo hướng thẳng đứng lên trên (xem chuyển động của hai vật là chuyển động đều).
 A 푣 
 B
 Hình 1
a) Sau thời gian bao lâu kể từ khi bắt đầu chuyển động, hai vật A và B sẽ lại cách nhau 100m.
b) Xác định khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vật A và B trong quá trình chuyển động.
Bài 2: (4 điểm) Cho đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ của một chất lỏng theo nhiệt lượng cung cấp (Hình 
2). Biết chất lỏng có nhiệt dung riêng là 2500 J/kg.K.
a) Hãy xác định nhiệt hoá hơi của chất lỏng đó.
b) Hãy xác định khối lượng chất lỏng còn lại nếu sử dụng một bếp đun có công suất 2 kW để đun lượng 
chất lỏng trên trong thời gian 2 phút (bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài).
Bài 3: (5 điểm) Cho mạch điện như Hình 3.
 Biết UAB = 24 V, R1 = 20 Ω, R2 = 40 Ω, R3 = 30 Ω, R4 = R5 = R6 = R7 = 20 Ω.
a) Khi khoá K mở, xác định giá trị điện trở tương đương của đoạn mạch AB.
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
b) Khi khoá K đóng, xác định số chỉ của ampe kế (có điện trở rất nhỏ).
 Hình 3
Bài 4: (5 điểm) Đặt một vật sáng AB có dạng mũi tên vuông góc trục chính của một thấu kính hội tụ có 
tiêu cự 20 cm và điểm A nằm trên trục chính. Qua thấu kính, thu được ảnh thật A’B’.
a) Biết ảnh thật A’B’ có chiều cao gấp 4 lần vật sáng AB. Hãy dựng ảnh của vật sáng AB qua thấu kính 
và bằng kiến thức hình học (không sử dụng trực tiếp công thức của thấu kính) xác định khoảng cách từ 
vật sáng AB đến thấu kính.
b) Đặt một màn ảnh M vuông góc với trục chính của thấu kính, cách vật sáng AB một đoạn không đổi 90 
cm. Di chuyển thấu kính giữa vật và màn sao cho thấu kính luôn song song với màn và vị trí trục chính 
thấu kính không thay đổi. Quan sát thấy có hai vị trí của thấu kính cho ảnh của vật sáng AB trên màn rõ 
nét. Hãy xác định khoảng cách từ vật sáng AB đến hai vị trí đặt thấu kính này.
Bài 5: (2 điểm) Trình bày cơ sở lý thuyết và cách tiến hành thí nghiệm để xác định khối lượng của thanh 
gỗ với bộ dụng cụ gồm: Quả cân (có ghi khối lượng), cái nêm để tạo điểm tựa, một thước kẻ học sinh (có 
vạch chia khoảng cách) và một thanh gỗ đồng chất, tiết diện đều.
 ------ Hết ------
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu Nội dung Điểm
 a. Hình vẽ
 0,5 đ
 Chọn gốc thời gian t0 = 0 là lúc hai vật bắt đầu chuyển động Gọi sA, sB lần lượt là 
 quãng đường xe A, xe B đi được.
 Gọi t (s) là thời gian từ lúc hai xe chuyển động đến lúc cách nhau 100 m.
 Quãng đường xe A đi được: sA = vA.t 0,25 đ
 Quãng đường xe B đi được: sB = vB.t
 Khoảng cách giữa hai xe sau khoảng thời gian t (s). 0,25 đ
 2 2 2 0,25 đ
 d = sA + (sB − L) (theo định lí Pitago)
 1 2 2 2
 ⇒ d = (푣 . t) + (푣 . t − L)
 2 2 2 2 0,25 đ
 ⇒ d = (푣 . t) + (푣 . t) − 2L. 푣 . t + L
 2 2 2 2 2
 ⇒ d = (푣A + v ). t − 2L. 푣 . t + L (1)
 Thay số và biến đổi ra biểu thức: 325t2 – 3000t = 0
 Giải ra được: 
 0,25 đ
 t = 0 (s)(loại)
 t ≈ 9,23 (nhận)
 Vậy sau thời gian t ≈ 9,23 s thì hai xe sẽ tiếp tục cách nhau 100 m.
 b. Xét phương trình (1) theo biến t, ta có:
 2 2 2 2 2 0,25 đ
 d = (푣A + 푣 ). t − 2L. 푣 . t + L
 2 2 2 2 2 0,5 đ
 (푣A + 푣 ). t − 2L. 푣 . t + L − d = 0 (2)
 Để phương trình (2) có nghiệm thì ∆ ≥ 0
 2 2 2 2 2
 Ta có: ∆ = (-2L. 푣 ) – 4.(푣A + 푣 ).( L − d ) ≥ 0 0,5 đ
 Giải phương trình:
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 0,25 đ
 0,25 đ
 0,5 đ
 Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vật A và B là 55,47 m.
 a. Dựa vào đồ thị ta có:
 Trên đoạn MN: Chất lỏng nhận nhiệt lượng để tăng từ 30°C đến 80°C
 Q1 = 100000 (J)
 Gọi m (kg) là khối lượng của chất lỏng Ta có: 0,5đ
 Q1 = m.c.∆t = m.c.(80 - 30)
 푄 100000
 ⇒ m = 1 = = 0,8 (kg)
 c.50 2500.50
 Vậy khối lượng của chất lỏng là: m = 0,8 (kg)
 Trên đoạn NP: Trong giai đoạn này chất lỏng có nhận thêm nhiệt lượng mà nhiệt độ 
 không tăng nên chất lỏng sẽ hoá hơi 0,5đ
 Nhiệt lượng chất lỏng cần thu vào để hoá hơi là
 ∆Q = Q – Q
 2 1 0,25đ
 ∆Q = 820000 – 100000 = 720000 (J)
2
 Nhiệt lượng này dùng để chất lỏng hoá hơi hoàn toàn nên:
 ∆Q = L.m
 ∆Q 720000
 ⇒ L = = = 900000 (J/kg) 0,25đ
 0,8
 Nhiệt hóa hơi của chất lỏng này là: L = 900000 (J/kg)
 b. Xác định khối lượng chất lỏng còn lại sau thời gian đun 2 phút.
 Theo đề bài, ta có:
 P = 2 kW = 2000 J/s
 Nhiệt lượng cung cấp cho chất lỏng trong thời gian 2 phút (120 giây) 0,5đ
 Q’ = P.t = 2000.120 = 240000 (J)
 Nhiệt lượng của 0,8 kg chất lỏng thu vào để tăng nhiệt độ từ 300C đến 800C 0,5đ
 Q1’ = m.c.∆t = m.c.(80 – 30) = 0,8.2500.50 = 100000 (J)
 Nhiệt lượng còn lại để chất lỏng hoá hơi
 ′
 ∆푄2 = Q’ - Q1’ = 240000 – 100000 = 140000 (J) 0,25đ
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 0,5đ
 Khối lượng chất lỏng đã hoá hơi trong thời gian 2 phút
 ∆Q′ 140000 0,25đ
 m’ = = ≈ 0,156 (kg)
 퐿 900000 0,25đ
 Khối lượng chất lỏng còn lại sau khi đun trong thời gian 2 phút
 ∆m = m – m’ = 0,8 – 0,156 = 0,644 (kg) 0,25đ
 Vậy khối lượng chất lỏng còn lại sau thời gian đun 2 phút bằng bếp đun có công 
 suất 2kW là 0,644 kg.
3 a. Tính giá trị điện trở tương đương của đoạn mạch AB khi khóa K mở. 0,25đ
 - Điện trở tương đương 푅4 và 푅6:
 푅46 = 푅4 + 푅6 = 20 + 20 = 40 (Ω) 0,5đ
 푅1 푅5 1
 - Ta có: = = (hoặc 푅1.푅46 = 푅2.푅5)
 푅2 푅46 2 0,25đ
 ⇒ Mạch điện được vẽ lại như sau: 0,25đ
 0,25đ
 0,25đ
 0,25đ
 - Điện trở tương đương của 푅2, 푅4 và 푅6:
 푅246 = 푅2 + 푅4 + 푅6 = 40 + 20 + 20 = 80 (Ω)
 - Điện trở tương đương của 푅1푣à 푅5:
 푅15 = 푅1 + 푅5 = 20 + 20 = 40 (Ω)
 - Điện trở tương đương của đoạn mạch AC:
 푅 . 푅 40.80 80
 푅 = 15 246 = = (Ω)
 푅15 푅246 40 80 3
 - Điện trở tương đương của đoạn mạch AB:
 80 140
 (Ω)
 푅 = 푅 + 푅7 = 3 +20 = 3
 b./ Xác định số chỉ của ampe kế (có điện trở rất nhỏ) khi khoá K đóng.
 Khi khoá K đóng, mạch điện được vẽ lại như sau:
 0,25đ
 Tại D:
 I4 + IA = I6 ⇒ IA = I6 – I4 0,25đ
 - Điện trở tương đương của đoạn mạch AND:
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 R4.R3 20.30 0,25đ
 RAND= R2+ = 40 + = 40 + 12 = 52 (Ω)
 R4 R3 20 30 
 - Điện trở tương đương của đoạn mạch AD: 0,25đ
 푅1.RADN 20.52 130
 RAD = = = ≈14,44 (Ω)
 푅1 RADN 20 52 9
 - Điện trở tương đương của đoạn mạch R và R :
 5 6 0,25đ
 R5.R6 20.20
 R56 = = = 10 (Ω)
 R5 R6 20 20
 - Điện trở tương đương của đoạn mạch AB: 0,25đ
 130 400
 = + + = + 10 + 20 = ≈ 44,44 (Ω)
 RA RAD R56 R7 9 9
 - Cường độ dòng điện qua mạch chính: 0,25đ
 24
 UA 27
 400
 IA = = = = 0,54 (A)
 RA 9 50
 Hiệu điện thế hai đầu A, D: 0,25đ
 27 130 39
 = I. = . = = 7,8 (V)
 UA RA 50 9 5
 Cường độ dòng điện qua R34:
 39 0,25đ
 UA 3
 5
 I34 = = = = 0,15 (A)
 RA 52 20
 Hiệu điện thế hai đầu R4:
 U4 = U34 = I34.R34 = 0,15.12 = 1,8 (V)
 0,25đ
 Cường độ dòng điện qua R4:
 푈4 1,8
 I = = = 0,09 (A)
 푅4 20
 Hiệu điện thế hai đầu R6:
 U6 = IAB.R56 = 0,54.10 = 5,4 (V) 0,25đ
 Cường độ dòng điện qua R6:
 푈6 5,4 0,25đ
 I6 = = = 0,27 (A)
 푅4 20
 Cường độ dòng điện qua ampe kế:
 IA = I6 – I4 = 0,27 – 0,09 = 0,18 (A)
4
 0,5đ
 a. Vẽ hình và từ đó tính khoảng cách từ AB đến thấu kính.
 - Ta có:
 DeThiHay.net 10 Đề thi và Đáp án Học sinh giỏi KHTN 9 phần Vật lí - DeThiHay.net
 A′B′ A′O 0,25đ
 ∆ABO ~∆A′B′O ⇒ = (1)
 AB A O
 AO 0,25đ
 A′B′ F′A′ A′B′ F′A′
 ∆OIF′ ~ ∆A′B′F′ ⇒ = = ⬄ = (2)
 O F′O AB F′O
 A’B’ 0,25đ
 - Theo đề bài, ta có: = 4
 F′A′ 
 ⬄ 4 = ⇒ F′A′ = 80 (cm) (3) 0,25đ
 20
 A’O F’A OF’ F’A’ F’A’
 - Từ (1) và (2), ta có: = ⬄ = (4)
 AO F’O F′O 0,5đ
 20 80 80 0,5đ
 - Thay (3) vào (4), ta có: = ⇒ AO = 25 (cm)
 AO 20
 Vậy vật AB đặt cách thấu kính một đoạn 25 cm. 0,25đ
 b) Khoảng cách giữa vật AB và màn M:
 ′
 L = AO + A O (5) 0,25đ
 - Theo trên ta có:
 A′O F′A′ A′O A′O F′O AO.F′O
 = ⬄ = ⇒ A’O = (6) 0,25đ
 AO F′O AO F′O AO F′O
 Từ (5) và (6), ta có:
 AO.F’O 0,5đ
 L = AO + 
 AO F’O
 d.f
 - Đặt d = AO, f = F′O ⇒ L = d + 0,25đ
 d f
 ⇒ (d)2 − L. d + L. f = 0
 0,5đ
 ⬄ (d)2 − 90d + 1800 = 0 (*)
 d = 60 (cm)
 - Giải phương trình (*), ta có: d = 30 (cm)
 0,5đ
 Vậy có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét của vật trên màn là:
 + Vị trí thứ nhất thấu kính cách vật AB một đoạn 60 cm.
 + Vị trí thứ hai thấu kính cách vật AB một đoạn 30 cm.
5 - Cơ sở lý thuyết
 - Quy tắc điều kiện cân bằng của đòn bẩy.
 - Đòn bẩy cân bằng khi các lực tác dụng tỷ lệ nghịch 0,5đ
 với cánh tay đòn: P.d1 = F.d2
 Trong đó
 + P và F là các lực tác dụng lên đòn bẩy.
 + d1 và d2 là các tay đòn của P và F (cánh tay đòn là khoảng cách từ điểm tựa đến 
 giá của lực)
 - - Cách tiến hành thí nghiệm:
 Gọi mc, mg lần lượt là khối lượng của quả cân và khối lượng thanh gỗ.
 Bước 1: Đặt thanh gỗ trên niêm, xê dịch thanh gỗ sao cho thanh gỗ nằm thăng bằng, 
 đánh dấu vị trí trọng tâm của thanh gỗ tại G (điểm đặt trọng lượng thanh gỗ) (Hình 0,25đ
 DeThiHay.net