Tài liệu đề thi học sinh giỏi vật lý 8 tk 3

PHÒNG GD&ĐT LỆ THỦY ĐỀ KIỂM TRA HSG LỚP 8 NĂM HỌC: 2013 - 2014 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn : Vật Lý Thời gian làm bài 120 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1. (2 điểm) Một ca nô đang đi ngược dòng thì gặp một bè đang trôi xuôi. Sau khi gặp bè 30 phút thì động cơ ca nô bị hỏng và thả trôi theo dòng nước. Sau 15 phút thì sửa xong, ca nô lập tức quay lại đuổi theo bè (vận tốc của ca nô đối với nước là không đổi) và gặp lại bè ở điểm gặp cách điểm gặp trước một đoạn l =2,5 km. Tìm vận tốc của dòng nước? Câu 2. (2,5 điểm) Bình thông nhau gồm hai nhánh hình trụ tiết diện lần lượt là S1, S2 có chứa nước như hình vẽ 1. Trên mặt nước có đặt các pittông mỏng, khối lượng tương ứng là m 1, m2. Mực nước hai S1 nhánh chênh nhau một đoạn h = 10cm. S2 a. Tính khối lượng m của quả cân đặt lên pittông lớn để h mực nước ở hai nhánh ngang nhau. b. Nếu đặt quả cân sang pittông nhỏ thì mực nước hai nhánh lúc bấy giờ sẽ chênh nhau một đoạn H bằng bao nhiêu? Cho khối lượng riêng của nước D = 1000kg/m 3, S1 = 200cm2, S2 = 100cm2 và bỏ qua áp suất khí quyển. Hình vẽ 1 Câu 3.(2 điểm). Cho hệ thống như hình vẽ 2, thanh OB có khối lượng không đáng kể. Vật m 1 có khối  lượng 10kg, vật m2 có khối lượng 6kg. Cho khoảng cách AB = 20cm. Tính chiều dài của thanh OB để hệ cân B A O  bằng. 1 2 Hình vẽ 2 Câu 4. (2,5 điểm) Nước ở trong phòng có nhiệt độ 350C. Nước đá trong tủ lạnh có nhiệt độ -10 0C. Phải lấy bao nhiêu nước đá và bao nhiêu nước trong phòng để tạo ra 200g nước ở nhiệt độ 100C. Cho biết: Nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 335000J/kg, nhiệt dung riêng của nước đá là Cđ = 2100J/kg.K, nhiệt dung riêng của nước là Cn = 4200J/kg.K. Câu 5. (1,0 điểm) Ba vật có khối lượng m1, m2, m3 tỉ lệ với 5,7,9. Để xác định khối lượng ba vật đó người ta dùng một cân Robecvan. Biết rằng: nếu đặt vật m 3 lên một đĩa cân và muốn cân thăng bằng thì bên đĩa cân kia đặt vật m1 với một quả cân 20g hoặc đặt vật m2 với một quả cân 10g. Tìm khối lượng của ba vật đó. PHÒNG GD&ĐT LỆ THỦY HƯỚNG DẪN CHẤM KIỂM TRA HSG MÔN VẬT LÍ 8 Câu Nội dung Điểm 1(2đ) Đổi 30 phút = 0,5h; 15phút = 0,25h. Gọi vận tốc của ca nô đối với nước là v1(km/h); vận tốc của nước là 0,25đ v2(km/h) v1>v2>0 (vận tốc của nước chính là vận tốc của bè trôi) Quãng đường bè trôi được sau 30 phút là: Sb = 0,5v2 Quãng đường ca nô đi được sau 30 phút là: Sc= 0,5(v1-v2) 0,25đ Trong thời gian sửa máy ca nô và bè cùng trôi theo dòng nước nên khoảng cách giữa chúng không đổi, cả hai cùng trôi một đoạn: S'b = S'c= 0,25v2 0,25đ Trong thời gian t quay lại và đuổi theo bè, ca nô đi được quảng đường là: S''c= (v1 + v2)t và bè trôi được một đoạn S''b= v2t . 0,25đ Theo bài ra ta có: Sb + S'b + S''b= 2,5  0,5v2 + 0,25v2 +v2t = 2,5  0,75v2 + v2t = 2,5 (1) 0,25đ Và: S''c + S'c - Sc= 2,5  (v1 + v2)t + 0,25v2 - 0,5(v1-v2) = 2,5  v1t + v2t + 0,75v2 - 0,5v1 = 2,5 (2) 0,25đ Thay (1) vào (2) ta có: v1t = 0,5v1  t = 0,5 (h) 0,25đ Với t = 0,5 thay vào (1) ta được: 1,25 v2 = 2,5  v2 = 2 (km/h) 0,25đ Vận tốc dòng nước là: 2km/h 2(2,5đ) Tóm tắt và thống nhất đơn vi 0,25đ a. Áp suất ở mặt dưới pittông nhỏ là : 10m2 10m1 m2 m1 0,25đ   10 Dh <=>   Dh (1) S S S S 2 1 2 1 - Khi đặt quả cân m lên pittông lớn mực nước ở hai bên ngang nhau nên: 10m2 10(m1  m) m2 m1  m    (2) S2 S1 S2 S1 Từ (1) và (2) ta có : m1  m m1   Dh S1 S1 m  S  D.h => m = DS1h =1000. 0,02. 0,1 = 2(kg) 1 0,5đ 0,25đ 0,25đ b. Khi chuyển quả cân sang pittông nhỏ thì ta có: 10(m2  m) 10m1 m  m m1 m m m   10 DH  2   DH  2  1   DH (3) S2 S1 S2 S1 S 2 S1 S 2 0,5đ Kết hợp (1), (3) và m = DS1h ta có : S  0, 02    1 H = h( 1 + S ) = 0,11  0, 01  2 3(2đ) 0,25đ H = 0,3m 0,25đ - Trọng lượng của vật m1: P1 = F1 = 10.m1 = 100N 0,25đ - Trọng lượng của vật m2: P2 = F2 = 10.m2 = 60N 0,25đ - Do vật m1 nặng hơn m2 nên m1 đi xuống vậy đầu B có xu thế đi lên: - Vì thông qua 1 ròng động cho ta lợi hai lần về lực nên độ lớn lực tác dụng lên đầu B: F' F 100   50 N 2 2 0,25đ - Áp dụng điều kiện cân bằng của đòn bảy ta có: F ' OA OA 50 OA     F2 OB OA  AB 60 OA  20 5(OA+20) = 6OA OA = 100 (cm) - Chiều dài thanh OB: OB = OA + AB = 100 + 20 = 120 (cm) 4(2,5đ) Tóm tắt - thống nhất đơn vị. Gọi m1 là khối lượng nước đá, m2 là khối lượng nước (tính ra kg) phải lấy để tạo 0,2 kg nước ở 100C. - Nhiệt lượng để đá nóng lên từ -100C đến 00C là: Q1 = m1Cđ(t2 - t1) = m1.2100(0+10) = 21000m1 (J) - Nhiệt lượng để đá nóng chảy ở 00C là: Q2 =  m1 = 335000m1 (J) - Nhiệt lượng để nước đá nóng lên từ 00C đến 100C đến là: Q3 = m1Cn(t3 - t2) = m1.4200(10 - 0) = 42000m1 (J) Vậy nhiệt lượng mà m1 kg đá hấp thụ là: Qthu = Q1 + Q2 + Q3 = (21000 + 335000 + 42000)m1 = 398000 m1 (1) - Nhiệt lượng mà m2 kg nước đá tỏa ra khi nguội từ 350C đến 100C là: Qtỏa = m2Cn(t4 - t3) = m2.4200(35 -10) = 105000m2 (2). Ta lại có: m1 + m2 = 0,2 kg, thế vào (2) ta được: Qtỏa = 105000(0,2 - m1). Khi có cân bằng nhiệt: Qthu = Qtỏa  398000 m1 = 105000(0,2 - m1). Giải ra được m1  0,042 kg = 42(g) Và m2 = 200 - m1 = 200 - 42 = 158 (g). Vậy để tạo 200g nước ở 100C thì phải dùng hỗn hợp 42g đá ở - 100C và 258g nước ở 350C 5(1đ) Gọi khối lượng của ba vật đó lần lượt là m1, m2, m3 (g). Khi cân thăng bằng, ta có: m1 + 20 = m3; m2 + 10 = m3 Hay m1 + 20 = m2+ 10 => m2 - m1 = 10 (g). Vì m1, m2, m3 tỉ lệ với 5,7,9 nên ta có: m1 m2 m3   5 7 9 0,5đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Theo tính chất dãy tỷ số bằng nhau: m1 m2 m3 m2  m1 10     5 5 7 9 75 2 0,25đ Do đó: m1 5  5  m1  25 (g); m m2  5  m2  35 (g); 3  5  m3  45 (g) 7 9 Vậy khối lượng 3 vật là: m1 = 25g, m2 = 35g, m3 = 45g. - Học sinh làm cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa. 0,25đ