Đề học sinh giỏi lớp 8 năm học 2011 - 2012 môn: Vật lí

PHÒNG GD&ĐT LÊ ĐÌNH KIÊN ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ HỌC SINH GIỎI LỚP 8 NĂM HỌC 2011 - 2012 Môn: Vật lí Thời gian làm bài 150 phút Câu 1: Một người đi từ A đến B. Một phần ba quãng đường đầu người đó đi với vận tốc v1, hai phần ba thời gian còn lại đi với vận tốc v2, quãng đường cuối cùng đi với vận tốc v3. Tính vận tốc trung bình của người đi đó trên cả quãng đường. Áp dụng bằng số v1= 10 km/h; v2=15 km/h; v3=18km/h. Câu 2: 1) Một quả cầu đặc (quả cầu 1) có thể tích V = 100cm3 được thả vào trong một bể nước đủ rộng. Người ta thấy quả cầu chìm 25% thể tích của nó trong nước và không chạm đáy bể. Tìm khối lượng của quả cầu. Cho khối lượng riêng của nước là D=1000kg/m3. 2) Người ta nối quả cầu trên với quả cầu đặc khác (quả cầu 2) có cùng kích thước bằng một sợi dây nhỏ, nhẹ không co dãn rồi thả cả hai quả vào bể nước. Quả cầu 2 bị chìm hoàn toàn (không chạm đáy bể) đồng thời quả cầu 1 bị chìm một nửa trong nước. a) Tìm khối lượng riêng của quả cầu 2 và lực mà sợi dây tác dụng lên nó. b) Người ta đổ dầu từ từ vào bể cho đến khi phần thể tích Vx của quả cầu 1 chìm trong dầu bằng phần thể tích của nó chìm trong nước. Tìm Vx biết khối lượng riêng của dầu Dd = 800kg/m3. Câu 3: Đưa một vật khối lượng m=200kg lên độ cao h = 10m người ta dùng một trong hai cách sau: 1) Dùng hệ thống gồm một ròng rọc cố định, một ròng rọc động có hiệu suất là 80%. Hãy tính: a) Lực kéo dây để nâng vật lên. b) Công nâng ròng rọc động, biết hao phí để nâng ròng rọc động bằng ¼ hao phí tổng cộng do ma sát. 2) Dùng mặt phẳng nghiêng dài l=12m. Lực kéo vật lúc này là F2=1900N. Tính lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng, hiệu suất của mặt phẳng nghiêng. Câu 4: Hai gương phẳng M1, M2 đặt song song có mặt phản xạ quay vào nhau, cách nhau một đoạn d = 120 cm. Nằm trong khoảng hai gương có hai điểm O và S cùng cách gương M1 một đoạn a = 40 cm; ( biết OS = h = 60 cm). a) Hãy trình bày cách vẽ một tia sáng từ S đến gương M1 tại I, phản xạ đến gương M2 tại J rồi phản xạ đến O. b) Tính khoảng cách từ I đến A và từ J đến B. (AB là đường thẳng đi qua S và vuông góc với mặt phẳng của hai gương). Câu 5:Một lọ 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 và thuỷ tinh lần lượt là D1 và D2. Cần những dụng cụ gì? Họ và tên thí sinh:.......................................................... SBD:................... PHÒNG GD&ĐT LÊ ĐÌNH KIÊN HƯỚNG DẪN CHẤM HSG LỚP 8 NĂM HỌC 2011 - 2012 Môn: Vật lí Bài Nội dung Thang điểm 1(2đ) Gọi s1 là quãng đường đi với vận tốc v1, mất thời gian t1. s2 là quãng đường đi với vận tốc v2, mất thời gian t2. s3 là quãng đường cuối đi với vận tốc v3 trong thời gian t3. s là quãng đường AB. Theo đề bài ta có: (1) Và: Do: t2 = 2.t3 nên (2) Mà: (3) Giải phương tình (2) và (3) ta được: t3= 2s/(3(2v2+v3)) (4) (5) Vận tốc trung bình trên cả quãng đường là: thay(1), (4), (5) vào ta được: Áp dụng bằng số: vtb= 3.10(2.15+18)/(6.10+2.15+18) =40/3(km/h) =13,33(km/h) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 2(2,5đ) 1)(0,75đ) 2)(1,75) Khi quả cầu cân bằng nó chịu tác dụng của hai lực cân bằng là lực đẩy Acsimet và trọng lực. Ta có: FA = P1 10.D.0,25.V = m1.10 m1 = 1000.0,25.100.10-6 = 0,025(kg ) a) Vì dây nhỏ nhẹ nên bỏ qua trọng lượng của dây và lực đẩy Acsimet tác dụng lên dây. * Lực tác dụng lên quả cầu 1: P1, T1 và FA1 Lực tác dụng lên quả cầu 1: P2, T2 và FA2 Điều kiện cân bằng: FA1 = T1 + P1 (1) FA2 + T2 = P2 (2) Vì dây không giãn: T1 = T2 = T; (1) + (2) FA1 + FA2 = P1 + P2 10.D.V + 10.D. = 10.D1.V + 10.D2.V D2 = 1,5D – D1 = 15D - = 1250(kg/m3 ) * (1) T = - P1 + FA1 = - 10.D1.V + 10.D.0,5.V = 0,25(N) b) Lực tác dụng lên quả cầu 1: F’A1, F’’A1, T’1 và P1 (F’A1: lực đẩy Ácsimét do dầu,FA1’’ là lực đẩy Acsimet do nước tác dụng lên quả cầu 1). Lực tác dụng lên quả cầu 2: FA2, T’2 và P2 Tương tự phần a điều kiện cân bằng: F’A1 + F’’A1 = T’1 + P1 (3) FA2 + T’2 = P2 (4) Lấy (3) + (4) F’A1 + F’’A1 + FA2 = P1 + P2 10.Dd.Vx + 10.D.Vx + 10.D.V = 10.(D1 + D2).V Vx = .V = 5V/13 ≈ 27,78(cm3 ). 0,5 0,5 0,25 0,5 0,25 0,5 3(2,25đ) 1)(1,5đ) 2 (0,75đ) 1a. Công nâng vật trực tiếp lên 10 mét là: Ai= P.h =10.m.h = 20000J Công nâng vật bằng hệ thống ròng rọc là: từ công thức H=100% => Atp= Ai..100%/H= 20000/0.8 = 25000(J) 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 lực kéo dây là: Atp=F1.s=F1.2h => F1= Atp/2.h = 25000/2.10 = 1250(N) bCông hao phí: Ahp=Atp-A1= 5000(J) Gọi Ar là công hao phí do nâng ròng rọc động, Ams là công thắng ma sát Theo đề bài ta có: Ar = Ams => Ams = 4Ar Mà Ar + Ams = 4000 => 5Ar=5000 => Ar=5000/5=1000(J ) 2.Lực ma sát – hiệu suất của mặt phẳng nghiêng. Công toàn phần dùng để kéo vật:A’tp=F2.l =1900.12=22800(J) Công hao phí do ma sát: A’hp=A’tp – A1 =22800-20000=2800(J) Vậy lực ma sát: Fms= == 233,33N Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng: H2==87,72% 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 4(2đ) a(1đ) b(1đ) a)- Vẽ được hình đúng Để tia sáng từ S tới gương M1 có tia phản xạ tới M2 cho tia phản xạ qua O thì tia phản xạ từ gương M1 phải có đường kéo dài qua ảnh của O qua M2. Ta có cách dựng như sau: Chọn S1 đối xứng S qua gương M1 . Chọn O1 đối xứng O qua gương M2 . Nối S1O1 cắt gương M1 tại I, Cắt gương M2 tại J. Nối SIJO ta được tia cần vẽ. S A S1 O1 O M2 B H J a a d (d-a) I (b) Xét D S1AI ~ D S1BJ => AI / BJ = S1A / S1B = a /(a+d) => AI = BJ . a /(a+d) (1) Xét D S1AI ~ D S1HO1 => AI / HO1 = S1A / S1H = a/2d => AI = a.h /2d = 10 cm thay vào (1) ta được: BJ = (a+d)h/2d = 40 cm 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 5(1,25đ) Dùng cân xác định khối lượng tổng cộng của cả lọ m( Gồm khối lượng của thuỷ ngân m1 và khối lượng của thuỷ tinh m2): m= m1+ m2 (1) -Dùng bình chia độ xác định thể tích V của cả lọ bao gồm thể tích V1 của thuỷ ngân và thể tích V2 của thuỷ tinh: V= V1+ V2 = (2) Rút m2 từ (1) thay vào (2) được khối lượng của thuỷ ngân: Các dụng cụ cần dùng là: Cân, bình chia độ , nước 0,25 0.25 0.5 0,25 Lưu ý: HS làm theo các cách khác mà đúng bản chất vật lí vẫn cho điểm tối đa.