ONTHIONLINE.NET TRƯỜNG THCS PHÚ CÁT KÌ THI GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI Năm học 2010-2011 Môn: Vật lí 8 Thời gian làm bài: 90 phút Bài 1: (4 điểm) Một người đánh cá bơi thuyền ngược dòng sông. Khi tới chiếc cầu bắc ngang sông, người đó đánh rơi một cái can nhựa rỗng. Sau 1 giờ, người đó mới phát hiện ra, cho thuyền quay lại và gặp can nhựa cách cầu 6 km. Tìm vận tốc của nước chảy, biết rằng vận tốc của thuyền đối với nước khi ngược dòng và xuôi dòng là như nhau. Bài 2: (4 điểm) Trong bình hình trụ tiết diện S 1 =30cm 2 có chứa nước, khối lượng riêng D 1 =1g/cm 3 . Người ta thả thẳng đứng một thanh gỗ có khối lượng riêng D 2 =0,8g/cm 3 , tiết diện S 2 =10cm 2 , 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. Bài 3: (4 điểm) 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. Lúc này lực kéo dây để nâng vật lên là F 1 =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. 2) Dùng mặt phẳng nghiêng dài l=12m. Lực kéo vật lúc này là F 2 =1900N. Tính lực ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng, hiệu suất của cơ hệ này. Bài 4: (4 điểm) Người ta ghép ba chiếc gương phẳng và một tấm bìa để tạo nên một hệ gương 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. 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 G 1 ; G 2 ; G 3 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. 1 A G 1 G 2 G 3 Câu 5: (4điểm) Hãy xác định khối lượng riêng D của một bát sứ nếu có các dụng cụ: một bình hình trụ đựng nước (bát lọt bình), 1 cái bát sứ, một thước kẻ có độ chia nhỏ nhất là 1mm. Biết khối lượng riêng của nước là D 0 . HẾT (Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) Họ tên thí sinh SBD: 2 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ 8 HDC này gồm 3 trang Bài Nội dung Điểm A C B - Ký hiệu A là vị trí của cầu, C là vị trí thuyền quay trở lại và B là vị trí thuyền gặp can nhựa. Ký hiệu u là vận tốc của thuyền so với nước, v là vân tốc của nước so với bờ. Thời gian thuyền đi từ C đến B là: ( ).1 6 CB CA AB CB S S S u v t u v u v u v + − + = = = + + + - Thời gian tính từ khi rơi can nhựa đến khi gặp lại can nhựa là: 6 ( ).1 6 1 AC CB u v t t v u v − + = + = + + - Rút gọn phương trình trên ta có: 2. 6v = ⇒ 3v = (km/h) 2 3 đ a 1 đ Vẽ hình và phân tích lực đúng: Gọi P là trọng lượng của thanh gỗ, F a là lực đẩy Acsimet tác dụng lên phần chìm của thanh gỗ trong nước. Khi cân bằng ta có: P = F a →D 2 .S 2 .l = D 1 .S 2 .h →l= 20. 8.0 1 . 2 1 =h D D =25 (cm) 0,25 0.25 0.5 b 1đ Chiều cao mực nước hiện tại trong bình là h’=h + ∆ h=22 (cm) Tổng thể tích nước và phần gỗ chìm trong nước là V’= h’.S 1 =22.30=660 (cm 3 ) Thể tích phần gỗ chìm trong nước là: ∆ V = h.S 2 =20.10=200 (cm 3 ) Thể tích nước ban đầu là trong bình là V = V’ - ∆ V = 460 (cm 3 ) Chiều cao mực nước ban đầu khi chưa thả khối gỗ là: H= ≈= 30 460 1 S V 15,33(cm) 0.25 0.25 0.25 0.25 c 1đ 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: F a P l h 1 l'= )(23 20 460 21 cm SS V == − (Vì l’<l nên mực nước chưa đủ ngập khối gỗ) Phần gỗ chìm thêm trong nước so với trạng thái cân bằng là ∆ l = 3 (cm) Lực đẩy cực đại là F= d n . ∆ l.S 2 = 10 4 .3.10 -2 .10 -3 = 0.3 (N). Quãng đường khối gỗ phải đi thêm là s = 2 (cm) Vậy công cần thực hiện là A= sF 2 1 = 0.003 (j) 0.25 0.5 0.25 1a. Hiệu suất của hệ thống Công nâng vật lên 10 mét là: A i = P.h =10.m.h = 20000J 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 là: A tp =F 1 .s=F 1 .2h=1200.2.10 = 24000J Hiệu suất của hệ thống là: H = tp i A A = 83,33% 1b. Khối lượng của ròng rọc. Công hao phí: A hp =A tp -A 1 = 4000J Gọi A r là công hao phí do nâng ròng rọc động, A ms là công thắng ma sát Theo đề bài ta có: A r = 1 4 A ms => A ms = 4A r Mà A r + A ms = 4000 => 5A r =4000 => A r = 400 5 =800J => 10.m r .h = 800 => m r =8kg 2.Lực ma sát – hiệu suất của cơ hệ. Công toàn phần dùng để kéo vật: A’ tp =F 2 .l =1900.12=22800J Công hao phí do ma sát: A’ hp =A’ tp – A 1 =22800-20000=2800J Vậy lực ma sát: F ms = hp A' l = 2800 12 = 233,33N Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng: H 2 = 1 tp A 100% A' =87,72% 0,5 0,5 0,5 0,5 4 3đ a 1đ Hình vẽ đúng: 0.5 A G 1 G 2 G 3 A 1 A 2 A 3 B C D H K I 2 Lấy A 1 đối xứng với A qua G 1 ; Lấy A 2 đối xứng với A 1 qua G 2 ; lấy A 3 đối xứng với A 2 qua G 3 ; Kẻ đường thẳng đi qua AA 3 cắt G 3 tại D,kẻ đường thẳng DA 2 cắt G 2 tại C, kẻ đường thẳng CA 1 cắt G 1 tại B, tia DA là tia phản xạ cuối cùng từ G 3 truyền ra ngoài qua lỗ A. 0.5 B 2đ Gọi chiều dài gương G 1 , G 2 lần lượt là a, b; Xét tứ giác ABCD: Chứng minh được ABCD là hình bình hành. Chỉ ra được ∆AHD = ∆ CKB và A 1 đối xứng với A qua G 1 suy ra A 1 I=a và CI=b; AB+BC= A 1 C; A 1 C 2 =A 1 I 2 +IC 2 =a 2 +b 2 . Vậy AB+BC+CD+DA=2(a 2 +b 2 ) không đổi. 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. 0.25 0.5 0.5 0.25 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 . A r = 400 5 =80 0J => 10.m r .h = 80 0 => m r =8kg 2.Lực ma sát – hiệu suất của cơ hệ. Công toàn phần dùng để kéo vật: A’ tp =F 2 .l =1900.12=2 280 0J Công hao phí do ma sát: A’ hp =A’ tp – A 1 =2 280 0-20000= 280 0J Vậy. A’ hp =A’ tp – A 1 =2 280 0-20000= 280 0J Vậy lực ma sát: F ms = hp A' l = 280 0 12 = 233,33N Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng: H 2 = 1 tp A 100% A' =87 ,72% 0,5 0,5 0,5 0,5 4 3đ a 1đ Hình. ONTHIONLINE.NET TRƯỜNG THCS PHÚ CÁT KÌ THI GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI Năm học 2010-2011 Môn: Vật lí 8 Thời gian làm bài: 90 phút Bài 1: (4 điểm) Một người đánh cá bơi thuyền ngược dòng sông. Khi