Đề thi giao lưu học sinh giỏi - Môn: Vật lí 8

Nội dung text: Đề thi giao lưu học sinh giỏi - Môn: Vật lí 8

1. UBND HUYỆN TAM DƯƠNG KÌ THI GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI PHÒNG GD&ĐT Năm học 2010-2011 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: Vật lí 8 Thời gian làm bài: 120 phút Bài 1: (2 điểm) Tại một điểm A trên một đường tròn có chu vi 30m có hai vật xuất phát cùng một lúc và chuyển động cùng chiều. Vật thứ nhất có vận tốc 6m/s, vật thứ hai có vận tốc 4 m/s. Coi hai vật chuyển động đều trên cả chặng đường. a) Xác định các thời điểm hai vật gặp nhau lần thứ 1; 2; lần thứ n? b) Xác định các thời điểm mà ở đó quãng đường giữa hai vật bằng nửa chu vi đường tròn? 2 Bài 2: (3 điểm) Trong bình hình trụ tiết diện S 1=30cm có chứa nước, khối lượng riêng 3 3 D1=1g/cm . Người ta thả thẳng đứng một thanh gỗ có khối lượng riêng D 2=0,8g/cm , tiết 2 diện S2=10cm , khi cân bằng thì thấy phần chìm trong nước là h=20cm, đầu dưới của thanh gỗ cách đáy bình một đoạn h=2cm. a) Tính chiều dài l của thanh gỗ. b) Tìm chiều cao mực nước đã có lúc đầu trong bình. c) Tính công cần thiết để nhấn chìm khối gỗ xuống đáy bình. Bài 3: (2 điểm) Bình A chứa 3kg nước 20 0C; bình B chứa 4kg ở 300C. Đầu tiên trút 1 ca nước từ bình A sang bình B. Sau khi cân bằng nhiệt, trút 2 ca nước từ bình B sang bình A. Nhiệt độ cân bằng của bình A là 240C. Tính nhiệt độ của bình B khi có cân bằng nhiệt sau lần trút thứ nhất và khối lượng 1 ca nước. Bỏ qua mọi hao phí về nhiệt. Bài 4: (3 điểm) Người ta gép ba chiếc gương G3 phẳng và một tấm bìa để tạo nên một hệ gương A G2 có mặt cắt ngang là một hình chữ nhật (như hình vẽ). Trên tấm bìa, tại điểm A có một lỗ nhỏ cho ánh sáng truyền qua. G1 a) Hãy vẽ một tia sáng (trên mặt phẳng cắt ngang như hình vẽ) từ ngoài truyền qua lỗ A sau khi phản xạ lần lượt trên các gương G1; G2; G3 rồi lại qua lỗ A ra ngoài. b) Hãy chứng tỏ rằng chiều dài quãng đường đi của tia sáng trong hộp nói ở câu a) là không phụ thuộc vào vị trí của điểm A. HẾT (Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) Họ tên thí sinh SBD: 1
2. HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ 8 HDC này gồm 3 trang Bài Phần Nội dung Điểm Trên đường tròn, ta chọn vật 2 làm mốc. Khi đó vật 1 chuyển động tương đối so với vật 2 với vận tốc không đổi là 2m/s. 0.25 Tại thời điểm xuất phát, ta coi vật 1 cách vật 2 một khoảng là 30m và đang tiến về vật 2, thời gian để hai vật gặp nhau lần đầu tiên kể từ khi 30 a xuất phát là: 15 (s). 0.25 1đ 2 Ta nhận thấy rằng sau khi gặp nhau, khoảng cách giữa hai vật lại như ban đầu nên sau lần gặp đầu tiên thì 15 (s) sau hai vật lại gặp nhau. Như vậy thời điểm hai vật gặp nhau kể sau khi xuất phát tại A là 15.n 0.25 (s) với n =1; 2; 3 0.25 Hai vật có khoảng cách lớn nhất khi chúng cách nhau một khoảng bằng nửa chu vi đường tròn (tính theo đường chuyển động) là 15 (m). Tính từ thời điểm xuất phát thì thời gian để vật 1 cách vật 2 một nửa 15 1 đường tròn là 7,5 (s). 2đ 2 0.25 Ta thấy rằng trong khoảng giữa hai lần gặp nhau, hai vật đối xứng nhau qua tâm một lần duy nhất cách thời điểm gặp nhau lần trước là 15 0.25 (s). 2 b 15 1đ Vậy thời điểm lần thứ hai chúng đối xứng nhau qua tâm là 15+ = 2 15 0.25 3. (s). 2 15 15 Thời điểm chúng đối xứng lần thứ 3 qua tâm là 15+15+ =5. (s). 2 2 15 Thời điểm chúng đối xứng lần thứ n qua tâm là (2n 1). (s) 2 0.25 với n=1; 2; 3 Vẽ hình và phân tích lực đúng: 0,25 Gọi P là trọng lượng của thanh gỗ, Fa là lực Fa đẩy Acsimet tác dụng lên phần chìm của a thanh gỗ trong nước. 0.25 2 1 đ Khi cân bằng ta có: l h 3 đ P = Fa →D2.S2 .l = D1.S2.h →l= P 0.5 D 1 1 .h .20 =25 (cm) D2 0.8 b Chiều cao mực nước hiện tại trong bình là h’=h + h=22 (cm) 1đ Tổng thể tích nước và phần gỗ chìm trong nước là 1
3. 3 V’= h’.S1=22.30=660 (cm ) 0.25 Thể tích phần gỗ chìm trong nước là: 3 V = h.S2=20.10=200 (cm ) 0.25 Thể tích nước ban đầu là trong bình là V = V’ - V = 460 (cm3) 0.25 Chiều cao mực nước ban đầu khi chưa thả khối gỗ là: V 460 H= 15,33(cm) S1 30 0.25 Khi nhấn chìm khối gỗ xuống tới đáy bình, mực nước dâng lên chưa đủ ngập khối gỗ, chiều cao của mực nước mới là: V 460 0.25 l'= 23(cm) S1 S2 20 c (Vì l’<l nên mực nước chưa đủ ngập khối gỗ) 1đ Phần gỗ chìm thêm trong nước so với trạng thái cân bằng là l = 3 (cm) 4 -2 -3 0.5 Lực đẩy cực đại là F= dn. l.S2 = 10 .3.10 .10 = 0.3 (N). Quãng đường khối gỗ phải đi thêm là s = 2 (cm) 1 Vậy công cần thực hiện là A=.F.s = 0.003 (j) 0.25 2 Gọi khối lượng một ca nước là m (0<m<3); Gọi nhiệt độ của bình B khi có cân bằng nhiệt sau lần trút thứ nhất là tB. - Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt cho lần đổ thứ nhất: 0,5 cm(tB - 20) = c.4(30 - tB) (1) Lần đổ thứ hai: c(3- m)(24 - 20) = c.2m(tB - 24) (2) 0,5 120 20m 22m 6 Từ (1) tB ; Từ (2) tB 3 m 4 m 120 20m 22m 6 2đ Do vậy = m2 - 13m +12 = 0 0,5 m 4 m 0,5 (m - 1)(m - 12) = 0 (3) 0 - Vì m < 3 (3) có nghiệm m = 1kg; từ đó tính được tB = 28 C Hình vẽ đúng: 0.5 A3 H D G3 4 a A 3đ 1đ G2 C K G1 B I A2 A1 2
4. Lấy A1 đối xứng với A qua G1; Lấy A2 đối xứng với A1 qua G2; lấy A3 đối xứng với A2 qua G3; Kẻ đường thẳng đi qua AA3 cắt G3 tại D,kẻ đường thẳng DA2 cắt G2 tại C, kẻ đường thẳng CA1 cắt G1 tại B, tia DA là tia phản xạ cuối cùng từ G3 truyền ra ngoài qua lỗ A. 0.5 Gọi chiều dài gương G1, G2 lần lượt là a, b; Xét tứ giác ABCD: Chứng minh được ABCD là hình bình hành. 0.25 Chỉ ra được AHD = CKB và A đối xứng với A qua G suy ra B 1 1 A1I=a và CI=b; AB+BC= A1C; 0.5 2đ 2 2 2 2 2 A1C =A1I +IC =a +b . 0.5 Vậy AB+BC+CD+DA=2(a2+b2) không đổi. 0.25 Vậy chiều dài quãng đường đi của tia sáng trong hộp không phụ thuộc vào vị trí của điểm A trên cạnh của hình chữ nhật. 0.5 Giám khảo chú ý: - Ngoài đáp án trên, nếu học sinh làm theo cách khác mà vẫn đúng bản chất vật lý và đáp số thì vẫn cho điểm tối đa. - Nếu học sinh làm đúng từ trên xuống nhưng chưa ra kết quả thì đúng đến bước nào cho điểm đến bước đó. - Nếu học sinh làm sai trên đúng dưới hoặc xuất phát từ những quan niệm vật lí sai thì dù có ra kết quả đúng vẫn không cho điểm. - Nếu học sinh không làm được câu a mà vẫn có kết quả để làm câu b thì bài đó không được tính điểm. - Trong mỗi bài nếu học sinh không ghi đơn vị của các đại lượng cần tìm hai lần hoặc ghi sai đơn vị thì trừ 0,25 điểm cho toàn bài. 3