Người ta thả thẳng đứng một thanh gỗ có khối lượng riêng D 2=0,8g/cm3, tiết diện S2=10cm2, khi cân bằng thì thấy phần chìm trong nước là h=20cm, đầu dưới của thanh gỗ cách đáy bình một đ[r]
(1)TRƯỜNG THCS PHÚ CÁT KÌ THI GIAO LƯU HỌC SINH GIỎI Năm học 2010-2011 Môn: Vật lí Thời gian làm bài: 90 phút Bài 1: (4 điểm) Một người đánh cá bơi thuyền ngược dòng sông Khi tới cầu bắc ngang sông, người đó đánh rơi cái can nhựa rỗng Sau giờ, người đó phát ra, cho thuyền quay lại và gặp can nhựa cách cầu km Tìm vận tốc nước chảy, biết vận tốc thuyền nước ngược dòng và xuôi dòng là Bài 2: (4 điểm) Trong bình hình trụ tiết diện S1=30cm2 có chứa nước, khối lượng riêng D1=1g/cm3 Người ta thả thẳng đứng gỗ có khối lượng riêng D 2=0,8g/cm3, tiết diện S2=10cm2, cân thì thấy phần chìm nước là h=20cm, đầu gỗ cách đáy bình đoạn Δ h=2cm a) Tính chiều dài l gỗ b) Tìm chiều cao mực nước đã có lúc đầu bình Bài 3: (4 điểm) Đưa vật khối lượng m=200kg lên độ cao h = 10m người ta dùng hai cách sau: 1) Dùng hệ thống gồm ròng rọc cố định, ròng rọc động Lúc này lực kéo dây để nâng vật lên là F1=1200N Hãy tính: a) Hiệu suất hệ thống b) Khối lượng ròng rọc động, biết hao phí để nâng ròng rọc động ¼ hao phí tổng cộng ma sát 2) Dùng mặt phẳng nghiêng dài l=12m Lực kéo vật lúc này là F 2=1900N Tính lực ma sát vật và mặt phẳng nghiêng, hiệu suất hệ này Bài 4: (4 điểm) Người ta ghép ba gương phẳng và bìa để tạo nên hệ gương có mặt cắt ngang là hình chữ nhật (như G3 hình vẽ) Trên bìa, điểm A có lỗ A G2 nhỏ cho ánh sáng truyền qua a) Hãy vẽ tia sáng (trên mặt phẳng cắt ngang hình vẽ) từ ngoài truyền qua lỗ A sau phản xạ trên các gương G1; G2; G3 lại qua lỗ A ngoài G1 b) Hãy chứng tỏ chiều dài quãng đường tia sáng hộp nói câu a) là không phụ thuộc vào vị trí điểm A (2) Câu 5: (4điểm) Hãy xác định khối lượng riêng D bát sứ có các dụng cụ: bình hình trụ đựng nước (bát lọt bình), cái bát sứ, thước kẻ có độ chia nhỏ là 1mm Biết khối lượng riêng nước là D0 - HẾT (Cán coi thi không giải thích gì thêm) Họ tên thí sinh SBD: (3) HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN VẬT LÝ HDC này gồm trang Nội dung Bài A C Điểm B - Ký hiệu A là vị trí cầu, C là vị trí thuyền quay trở lại và B là vị trí thuyền gặp can nhựa Ký hiệu u là vận tốc thuyền so với nước, v là vân tốc nước so với bờ Thời gian thuyền từ C đến B là: tCB SCB S S AB (u v).1 CA u v u v u v - Thời gian tính từ rơi can nhựa đến gặp lại can nhựa là: (u v ).1 t AC tCB 1 v u v - Rút gọn phương trình trên ta có: 2.v 6 0,25 Fa h Vẽ hình và phân tích lực đúng: Gọi P là trọng lượng gỗ, Fa là lực đẩy Acsimet tác dụng lên phần chìm gỗ nước Khi cân ta có: P = Fa →D2.S2 l = D1.S2.h →l= P a 1đ v 3 (km/h) l 3đ D1 h= 20 =25 (cm) D2 b 1đ c 1đ Chiều cao mực nước bình là h’=h + Δ h=22 (cm) Tổng thể tích nước và phần gỗ chìm nước là V’= h’.S1=22.30=660 (cm3) Thể tích phần gỗ chìm nước là: Δ V = h.S2=20.10=200 (cm3) Thể tích nước ban đầu là bình là V = V’ - Δ V = 460 (cm3) Chiều cao mực nước ban đầu chưa thả khối gỗ là: ¿ V 460 H= S =30 ≈ 15,33(cm) ¿ 0.25 0.5 0.25 0.25 0.25 0.25 Khi nhấn chìm khối gỗ xuống tới đáy bình, mực nước dâng lên chưa đủ ngập khối gỗ, chiều cao mực nước là: (4) V 460 l'= S − S =20 =23 (cm) (Vì l’<l nên mực nước chưa đủ ngập khối gỗ) Phần gỗ chìm thêm nước so với trạng thái cân là Δ l = (cm) Lực đẩy cực đại là F= dn Δ l.S2 = 104.3.10-2.10-3 = 0.3 (N) Quãng đường khối gỗ phải thêm là s = (cm) 0.25 0.5 Vậy công cần thực là A= F s = 0.003 (j) 0.25 1a Hiệu suất hệ thống Công nâng vật lên 10 mét là: Ai= P.h =10.m.h = 20000J Dùng ròng rọc động lợi bao nhiêu lần lực thì lại thiệt nhiêu lần đường đi, nên nâng vật đoạn h thì kéo dây đoạn s = 2h Do đó 0,5 0,5 công phải dùng là: Atp=F1.s=F1.2h=1200.2.10 = 24000J Hiệu suất hệ thống là: H = 0,5 Ai = 83,33% A 0,5 1b Khối lượng ròng rọc Công hao phí: Ahp=Atp-A1= 4000J Gọi Ar là công hao phí nâng ròng rọc động, Ams là công thắng ma sát Theo đề bài ta có: Ar = Ams => Ams = 4Ar Mà Ar + Ams = 4000 => 5Ar=4000 400 => Ar= =800J => 10.mr.h = 800 => mr=8kg 2.Lực ma sát – hiệu suất hệ Công toàn phần dùng để kéo vật: A’tp=F2.l =1900.12=22800J Công hao phí ma sát: A’hp=A’tp – A1 =22800-20000=2800J A'hp 2800 Vậy lực ma sát: Fms= l = 12 = 233,33N H Hình vẽ đúng: =87,72% 0.5 D G3 a 3đ 1đ A A1 Hiệu suất mặt phẳng nghiêng: H2= A1 100% A'tp G1 (5) B G2 C K I A3 A2 B 2đ 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 qua AA3 cắt G3 D,kẻ đường thẳng DA2 cắt G2 C, kẻ đường thẳng CA1 cắt G1 B, tia DA là tia phản xạ cuối cùng từ G3 truyền ngoài qua lỗ A Gọi chiều dài gương G1, G2 là a, b; Xét tứ giác ABCD: Chứng minh ABCD là hình bình hành Chỉ AHD = CKB và A1 đối xứng với A qua G1 suy A1I=a và CI=b; AB+BC= A1C; A1C2=A1I2+IC2 =a2+b2 Vậy AB+BC+CD+DA=2(a2+b2) không đổi Vậy chiều dài quãng đường tia sáng hộp không phụ thuộc vào vị trí điểm A trên cạnh hình chữ nhật 0.5 0.25 0.5 0.5 0.25 0.5 Giám khảo chú ý: - Ngoài đáp án trên, học sinh làm theo cách khác mà đúng chất vật lý và đáp số thì cho điểm tối đa - Nếu học sinh làm đúng từ trên xuống chưa kết thì đúng đến bước nào cho điểm đến bước đó - Nếu học sinh làm sai trên đúng xuất phát từ quan niệm vật lí sai thì dù có kết đúng không cho điểm - Nếu học sinh không làm câu a mà có kết để làm câu b thì bài đó không tính điểm - Trong bài học sinh không ghi đơn vị các đại lượng cần tìm hai lần ghi sai đơn vị thì trừ 0,25 điểm cho toàn bài - (6)