Đề thi học sinh giỏi Vật lý Lớp 8 (Có hướng dẫn chấm)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi Vật lý Lớp 8 (Có hướng dẫn chấm)

1. PHÒNG GD&ĐT ĐỀ THI HSG LỚP 8 – MÔN VẬT LÝ Thời gian làm bài: 120 phút ( Đề thi gồm 5 bài trên 1 trang) Bài 1(3,5 đ): Một khối gỗ nếu thả trong nước thì nổi 1 thể tích, nếu thả 3 trong dầu thì nổi 1 thể tích. Hãy xác định khối lượng riêng của dầu, biết khối 4 lượng riêng của nước là 1g/cm3. Bài 2(3,5 đ): Một vật nặng bằng gỗ, kích thước nhỏ, hình trụ, hai đầu hình nón được thả không có vận tốc ban đầu từ độ cao 15 cm xuống nước. Vật tiếp tục rơi trong nước, tới độ sâu 65 cm thì dừng lại, rồi từ từ nổi lên. Xác định gần đúng khối lượng riêng của vật. Coi rằng chỉ có lực ác si mét là lực cản đáng kể mà thôi. Biết khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m3. Bài 3(3 đ): Một cốc hình trụ có đáy dày 1cm và thành mỏng. Nếu thả cốc vào một bình nước lớn thì cốc nổi thẳng đứng và chìm 3cm trong nước.Nếu đổ vào cốc một chất lỏng chưa xác định có độ cao 3cm thì cốc chìm trong nước 5 cm. Hỏi phải đổ thêm vào cốc lượng chất lỏng nói trên có độ cao bao nhiêu để mực chất lỏng trong cốc và ngoài cốc bằng nhau. Bài 4(4 đ): Một động tử xuất phát từ A trên đường thẳng hướng về B với vận tốc ban đầu V0 = 1 m/s, biết rằng cứ sau 4 giây chuyển động, vận tốc lại tăng gấp 3 lần và cứ chuyển động được 4 giây thì động tử ngừng chuyển động trong 2 giây. trong khi chuyển động thì động tử chỉ chuyển động thẳng đều. Sau bao lâu động tử đến B biết AB dài 6km? L(m) Bài 5(4 đ): Trên đoạn đường thẳng dài, 400 các ô tô đều chuyển động với vận tốc không đổi v1(m/s) trên cầu chúng phải 200 chạy với vận tốc không đổi v2 (m/s) Đồ thị bên biểu diễn sự phụ thuộc khoảng 0 10 30 60 80 T(s) Cách L giữa hai ô tô chạy kế tiếp nhau trong Thời gian t. tìm các vận tốc V1; V2 và chiều Dài của cầu. Bài 6(2 đ): Trong tay chỉ có 1 chiếc cốc thủy tinh hình trụ thành mỏng, bình lớn đựng nước, thước thẳng có vạch chia tới milimet. Hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của một chất lỏng nào đó và khối lượng riêng của cốc thủy tinh. Cho rằng bạn đã biết khối lượng riêng của nước. HẾT
2. HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI THI HSG LỚP 8 NĂM HỌC 2007 – 2008 Môn: Vật lý. Đáp án Điểm Bài 1: (3,5 đ) Gọi thể tích khối gỗ là V; Trọng lượng riêng của nước là D và trọng lượng riêng của dầu là D’; Trọng lượng khối gỗ là P 2.10DV Khi thả gỗ vào nước: lực Ác si met tác dụng lên vât là: F 0,5 A 3 2.10DV Vì vật nổi nên: FA = P P (1) 0,5 3 Khi thả khúc gỗ vào dầu. Lực Ác si mét tác dụng lên vật là: ' 3.10D'V 0,5 F A 4 3.10D'V Vì vật nổi nên: F’A = P P (2) 0,5 4 2.10DV 3.10D'V Từ (1) và (2) ta có: 0,5 3 4 8 Ta tìm được: D' D 0,5 9 8 Thay D = 1g/cm3 ta được: D’ = g/cm3 0,5 9 Bài 2(3,5 đ):Vì chỉ cần tính gần đúng khối lượng riêng của vật và vì vật có kích thước nhỏ nên ta có thể coi gần đúng rằng khi vật rơi tới mặt nước là chìm hoàn toàn ngay. Gọi thể tích của vật là V và khối lượng riêng của vật là D, Khối 0,5 lượng riêng của nước là D’. h = 15 cm; h’ = 65 cm. Khi vật rơi trong không khí. Lực tác dụng vào vật là trọng lực. P = 10DV Công của trọng lực là: A1 = 10DVh 0,5 Khi vật rơi trong nước. lực ác si mét tác dụng lên vật là: FA = 10D’V 0,5 Vì sau đó vật nổi lên, nên FA > P Hợp lực tác dụng lên vật khi vật rơi trong nước là: F = FA – P = 0,5 10D’V – 10DV Công của lực này là: A2 = (10D’V – 10DV)h’ 0,5 Theo định luật bảo toàn công: 0,5 A1 = A2 10DVh = (10D’V – 10DV)h’
3. h' D = D' 0,25 h h' Thay số, tính được D = 812,5 Kg/m3 0,25 Bài 3(3 đ): Gọi diện tích đáy cốc là S. khối lượng riêng của cốc là 0.25 D0, Khối lượng riêng của nước là D1, khối lượng riêng của chất lỏng đổ vào cốc là D2, thể tích cốc là V. Trọng lượng của cốc là P1 = 10D0V Khi thả cốc xuống nước, lực đẩy ác si mét tác dụng lên cốc là: 0.25 FA1 = 10D1Sh1 Với h1 là phần cốc chìm trong nước. 10D1Sh1 = 10D0V D0V = D1Sh1 (1) 0.25 Khi đổ vào cốc chất lỏng có độ cao h2 thì phần cốc chìm trong nước là h3 0.25 Trọng lượng của cốc chất lỏng là: P2 = 10D0V + 10D2Sh2 Lực đẩy ác si mét khi đó là: FA2 = 10D1Sh3 0.25 Cốc đứng cân bằng nên: 10D0V + 10D2Sh2 = 10D1Sh3 Kết hợp với (1) ta được: 0.25 h3 h1 D1h1 + D2h2 = D1h3 D2 D1 (2) h2 Gọi h4 là chiều cao lượng chất lỏng cần đổ vào trong cốc sao cho mực chất lỏng trong cốc và ngoài cốc là ngang nhau. 0.25 Trọng lượng của cốc chất lỏng khi đó là: P3 = 10D0V + 10D2Sh4 Lực ác si mét tác dụng lên cốc chất lỏng là: F = 10D S( h + h’) A3 1 4 0.25 (với h’ là bề dày đáy cốc) Cốc cân bằng nên: 10D0V + 10D2Sh4 = 10D1S( h4 + h’) h3 h1 D1h1 + D2h4 = D1(h4 + h’) h1 + h4 =h4 + h’ h2 0.5 h1h2 h'h2 h4 = h1 h2 h3 Thay h = 3cm; h = 3cm; h = 5cm và h’ = 1cm vào 1 2 3 0.25 Tính được h4 = 6 cm Vậy lượng chất lỏng cần đổ thêm vào là 6 – 3 = 3 ( cm) 0.25 Bài 4(4 đ) :cứ 4 giây chuyển động ta gọi là một nhóm chuyển động Dễ thấy vận tốc của động tử trong các n nhóm chuyển động đầu tiên là: 30 m/s; 31 m/s; 32 m/s , 3n-1 m/s , , và quãng đường 0.5 tương ứng mà động tử đi được trong các nhóm thời gian tương ứng là: 4.30 m; 4.31 m; 4.32 m; ; 4.3n-1 m; . Vậy quãng đường động tử chuyển động trong thời gian này là: 0 1 2 n-1 Sn = 4( 3 + 3 + 3 + .+ 3 ) 0.5
4. 0 1 2 n – 1 n 1 2 Đặt Kn = 3 + 3 + 3 + + 3 Kn + 3 = 1 + 3( 1 + 3 + 3 + + 3n – 1) n n 3 1 0.5 Kn + 3 = 1 + 3Kn K n 2 n Vậy: Sn = 2(3 – 1) Vậy ta có phương trình: 2(3n -1) = 6000 3n = 2999. 0.5 Ta thấy rằng 37 = 2187; 38 = 6561, nên ta chọn n = 7. Quãng đường động tử đi được trong 7 nhóm thời gian đầu tiên là: 2.2186 = 4372 m 0.5 Quãng đường còn lại là: 6000 – 4372 = 1628 m Trong quãng đường còn lại này động tử đi với vận tốc là ( với n = 8): 37 = 2187 m/s 0.5 1628 Thời gian đi hết quãng đường còn lại này là: 0,74(s) 2187 Vậy tổng thời gian chuyển động của động tử là: 0.5 7.4 + 0,74 = 28,74 (s) Ngoài ra trong quá trình chuyển động. động tử có nghỉ 7 lần ( không 0.5 chuyển động) mỗi lần nghỉ là 2 giây, nên thời gian cần để động tử chuyển động từ A tới B là: 28,74 + 2.7 = 42,74 giây. Bài 5(4 đ): Từ đồ thị ta thấy: trên đường, hai xe cách nhau 400m 0.5 Trên cầu chúng cách nhau 200 m 0.5 Thời gian xe thứ nhất chạy trên cầu là T1 = 50 (s) 0.5 Bắt đầu từ giây thứ 10, xe thứ nhất lên cầu và đến giây thứ 30 thì xe 0.5 thứ 2 lên cầu. Vậy hai xe xuất phát cách nhau 20 (s) 0.5 Vậy: V1T2 = 400 V1 = 20 (m/s) 0.5 V2T2 = 200 V2 = 10 (m/s) 0.5 Chiều dài của cầu là l = V2T1 = 500 (m) 0.5 Bài 6(2 đ): Gọi diện tích đáy cốc là S, Khối lượng riêng của cốc là D0; Khối lượng riêng của nước là D1; khối lượng riêng của chất lỏng cần xác định là D và thể tích cốc là V. chiều cao của cốc là h. 2 0.5 Lần 1: thả cốc không có chất lỏng vào nước. phần chìm của cốc trong nước là h1 Ta có: 10D0V = 10D1Sh1 D0V = D1Sh1. (1) h1 D0Sh = D1Sh1 D0 = D1 xác định được khối lượng riêng h 0.5 của cốc. Lần 2: Đổ thêm vào cốc 1 lượng chất lỏng cần xác định khối lượng 0.5 riêng ( vừa phải) có chiều cao h2, phần cốc chìm trong nước có chiều
5. cao h3 Ta có: D1Sh1 + D2Sh2 = D1Sh3. ( theo (1) và P = FA) D2 = (h3 – h1)D1 xác định được khối lượng riêng chất lỏng. 0.25 Các chiều cao h, h , h , h được xác định bằng thước thẳng. D đã 1 2 3 1 0.25 biết.